第二单元 第5讲 摩擦力 （Word学生用书）-【高考快车道】2027年高考物理大一轮总复习（通用版）

该高中物理讲义聚焦摩擦力高考核心考点，涵盖滑动与静摩擦力的定义、大小方向、易错点辨析及突变、摩擦角等综合应用，按基础概念到典型问题的逻辑架构知识体系。通过考点梳理填空、技法点拨指导、真题例题训练等环节，帮助学生突破摩擦力分析难点，体现复习的系统性与针对性。 资料以科学思维和物理观念为导向，创新设计情境辨析（如例3四图判断静摩擦力）和模型建构（摩擦角全反力模型）活动，结合分层练习（辨别明理、例题、素养提升）与即时反思，保障复习效果。助力学生建立摩擦力分析框架，提升应考能力，为教师把控复习节奏提供精准指导。

第5讲　摩擦力 　 1.滑动摩擦力 (1)定义和条件:两个相互　　　　的粗糙物体之间有　　　　,当它们发生　　　　时,就会在接触面上产生阻碍　　　　的力.  (2)大小和方向 ①大小:Ff=　　　　,式中μ为动摩擦因数,其大小与两个物体的　　　　和接触面的　　　　有关.  ②方向:总是跟接触面平行,并与相对运动的方向相反. 2.静摩擦力 (1)定义和条件:两个相互　　　　的粗糙物体之间有　　　　,当它们具有　　　　趋势时,就会在接触面上产生阻碍　　　　　　的力.  (2)大小和方向 ①大小:0<F　　Fmax,其中Fmax为最大静摩擦力.  ②方向:总是跟接触面　　　　,与相对运动　　　　的方向相反.  3.四个易错点 (1)摩擦力的方向总是与物体间相对运动(或相对运动趋势)的方向相反,但不一定与物体的运动方向相反. (2)摩擦力总是阻碍物体间的相对运动(或相对运动趋势),但不一定阻碍物体的运动.即摩擦力可以作为阻力使物体减速,也可以作为动力使物体加速. (3)受静摩擦力作用的物体不一定静止,但一定与静摩擦力的施力物体保持相对静止. (4)静摩擦力的大小与正压力无关,仅与外力有关. 【辨别明理】 1.摩擦力总是阻碍物体的运动或运动趋势. (　) 2.受静摩擦力作用的物体一定处于静止状态. (　) 3.受滑动摩擦力作用的物体可能处于静止状态. (　) 4.接触处有摩擦力作用时一定有弹力作用. (　) 5.接触处的摩擦力一定与弹力方向垂直. (　) 6.两物体接触处的弹力增大时,静摩擦力大小可能不变. (　) 7.根据μ=可知,动摩擦因数μ跟滑动摩擦力Ff成正比,跟压力FN成反比. (　) 　滑动摩擦力的分析与计算 例1　[2024·广西卷] 工人卸货时常利用斜面将重物从高处滑下.如图所示,三个完全相同的货箱正沿着表面均匀的长直木板下滑,货箱各表面材质和粗糙程度均相同.若1、2、3号货箱与直木板间摩擦力的大小分别为Ff1、Ff2和Ff3,则 (　) A.Ff1<Ff2<Ff3 B.Ff1=Ff2<Ff3 C.Ff1=Ff3<Ff2 D.Ff1=Ff2=Ff3 [反思感悟] 例2　(多选)有一种圆珠笔,内部有一根小弹簧.如图所示,当笔杆竖直放置时,在圆珠笔尾部的按钮上放一个100 g的砝码,砝码静止时,弹簧压缩量为2 mm.现用这支圆珠笔水平推一本放在水平桌面上质量为900 g的书,当按钮压缩量为3.6 mm(未超过弹簧的弹性限度)时,这本书恰好匀速运动(g取10 m/s2).下列说法正确的是 (　) A.笔内小弹簧的劲度系数是500 N/m B.笔内小弹簧的劲度系数是50 N/m C.书与桌面间的动摩擦因数是0.02 D.书与桌面间的动摩擦因数是0.2 [反思感悟]   【技法点拨】 应用Ff=μFN时要注意以下几点:(1)μ为动摩擦因数,其大小与接触面的材料、表面的粗糙程度有关;FN为两接触面间的正压力,其大小不一定等于物体的重力.(2)滑动摩擦力的大小与物体的运动速度和接触面的面积均无关;其方向一定与物体间相对运动方向相反,与物体运动(对地)的方向不一定相反. 　静摩擦力的分析与计算 例3　[2025·山西忻州模拟] 下列情境中,A物块一定受到摩擦力的是 (　) A.甲图:A物块静止在粗糙的水平桌面上 B.乙图:A物块与水平匀速转动的圆盘保持相对静止 C.丙图:A物块叠放在木板上,对木板施加水平外力,使两者沿水平地面一起做匀速直线运动 D.丁图:A物块静止在斜面上,通过跨过定滑轮的细线与另一物块连接 [反思感悟]   例4　[2025·陕西咸阳模拟] 2025年春节联欢晚会上,张艺谋导演通过将传统东北秧歌与高科技机器人相结合,向全世界展示了中国在人工智能和机器人技术领域的领先地位.在研发和测试过程中,机器人能否稳定地站立在斜坡上是一项重要指标,如图所示,当机器人稳定地站立在斜坡上时,下列说法正确的是 (　) A.机器人受到的摩擦力方向沿斜坡向下 B.机器人受到的摩擦力与斜坡的粗糙程度有关 C.机器人受到支持力是由于机器人的形变而产生的 D.若机器人可以在倾角不大于30°的斜坡上稳定地站立和行走,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则它的脚和斜面间的动摩擦因数不能小于 　摩擦力的突变问题 分析摩擦力突变问题的三点注意 (1)题目中出现“最大”“最小”和“刚好”等关键词时,一般隐藏着临界问题.有时,有些临界问题中并不含上述常见的“临界术语”,但审题时发现某个物理量在变化过程中会发生突变,则该物理量突变时物体所处的状态即为临界状态. (2)静摩擦力方向取决于物体间的相对运动的趋势,而且静摩擦力存在最大值.存在静摩擦力的系统中,相对滑动与相对静止的临界条件是静摩擦力达到最大值. (3)研究传送带问题时,物体和传送带的速度相等的时刻往往是摩擦力的大小、方向和运动性质变化的分界点. 例5　木块A、B分别重50 N和60 N,它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.25.夹在A、B之间的轻弹簧被压缩了2 cm,弹簧的劲度系数为400 N/m.系统置于水平地面上静止不动.现用F=1 N的水平拉力作用在木块B上,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力.力F作用后木块A、B所受摩擦力情况是 (　) A.木块A所受摩擦力大小是8 N,木块B所受摩擦力大小是7 N B.木块A所受摩擦力大小是8 N,木块B所受摩擦力大小是9 N C.木块A所受摩擦力大小是11.5 N,木块B所受摩擦力大小是9 N D.木块A所受摩擦力大小是11.5 N,木块B所受摩擦力大小是7 N 例6　(多选)[2025·山东青岛模拟] 木块A、B的质量分别为8 kg和5 kg,它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.2,夹在A、B之间的轻弹簧被拉伸了2 cm,系统置于水平地面上静止不动.现用F=6 N的水平拉力作用在木块A上,如图所示.已知接触面上的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,弹簧的劲度系数为500 N/m,g取10 m/s2.下列说法正确的是 (　) A.力F作用前木块A所受摩擦力的大小为10 N,方向水平向右 B.力F作用前木块B所受摩擦力的大小为10 N,方向水平向右 C.力F作用后木块B开始运动,所受摩擦力的大小为10 N D.力F作用后木块A所受摩擦力的大小为4 N,方向水平向左 例7　(多选)[2025·辽宁沈阳模拟] 如图甲所示,重25 N的木块放在水平桌面上,给木块施加一随时间逐渐增大的水平拉力F,根据传感器收集到的信息绘出木块受到的摩擦力Ff随F变化的图像如图乙所示.下列说法正确的是 (　) A.当拉力F增大到10 N时,木块开始做匀速直线运动 B.当拉力F增大到11 N时,木块受到的合力大小为1 N,方向与拉力F相同 C.当拉力F增大到13 N时,木块受到的摩擦力大小为10 N D.木块与水平桌面间的动摩擦因数为0.4 例8　[2025·山东潍坊模拟] 物体的质量为1 kg,置于水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数μ=0.2,从t=0开始,物体以一定的初速度v0向右滑行的同时,受到一个水平向左、大小恒为F0=1 N的作用力,则反映物体受到的摩擦力Ff随时间变化的图像是(取向右为正方向,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10 m/s2) (　) A B C D 例9　(多选)如图所示,足够长的传送带与水平面夹角为θ,以速度v0逆时针匀速转动.在传送带的上端轻轻放置一个质量为m的小木块,小木块与传送带间的动摩擦因数μ<tan θ,则能客观地反映小木块的受力和运动情况的是(取初速度v0的方向为正方向) (　) 素养提升　摩擦角问题 　　　　　 　　　　　 　　　　　 物体之间的滑动摩擦力与弹力总是垂直且成正比,如图所示.将支持力FN与滑动摩擦力Ff的合力叫作全反力,则全反力F全与支持力FN之间的夹角的正切值tan α==μ,可知夹角α是一个定值,这个角叫摩擦角.摩擦角只取决于动摩擦因数,即全反力的大小可变,但方向不变. 考向一　物体在水平面上的四力平衡问题 在拉力F由水平变成竖直过程中,若物体始终处于平衡状态,则拉力F先减小后增大. 结论:当拉力F与全反力F全垂直时,F最小. 例10　如图所示,一物块置于水平地面上.当用与水平方向成60°角的力F1拉物块时,物块做匀速直线运动;当改用与水平方向成30°角的力F2推物块时,物块仍做匀速直线运动.若F1和F2的大小相等,则物块与地面之间的动摩擦因数为 (　) A.-1 B.2- C.- D.1- [反思感悟]   考向二　物体在斜面上的平衡问题 物体在斜面上恰好静止或匀速下滑,全反力方向竖直向上. 斜面倾角为θ,物体恰好静止或沿斜面匀速下滑(最大静摩擦力等于滑动摩擦力),有mgsin θ=Ff=μmgcos θ,故tan θ=μ. 结论:斜面的倾角θ恰好为摩擦角α,它与质量无关,哪怕是增加垂直于斜面向上或向下的力F. 例11　(多选)如图所示,一质量m=0.4 kg的小物块置于斜面上,斜面的倾角θ=30°,物块与斜面之间的动摩擦因数μ=,在与斜面成某一夹角的拉力F作用下,物块沿斜面向上做匀速直线运动,当拉力F与斜面的夹角为α时,拉力最小,为Fmin,已知重力加速度g取10 m/s2.下列说法正确的是 (　) A.物块受到的支持力和摩擦力的合力大小与拉力F无关 B.物块受到的支持力和摩擦力的合力方向与拉力F无关 C.当夹角α=60°时拉力最小,Fmin为4 N D.当夹角α=30°时拉力最小,Fmin为2 N [反思感悟]   1.(1)接触　弹力　相对滑动　相对运动 (2)①μF压　材料　粗糙程度 2.(1)接触　弹力　相对运动　相对运动趋势 (2)①≤　②平行　趋势 【辨别明理】 1.×　2.×　3.√　4.√　5.√　6.√　7.× 学科网（北京）股份有限公司 $ 第5讲　摩擦力 例1　D　[解析] 根据滑动摩擦力的公式Ff=μFN,可知滑动摩擦力的大小与接触面积无关,只与接触面的粗糙程度和压力大小有关,由题可知三个货箱各表面材质和粗糙程度均相同,压力大小也相同,故摩擦力相同,即Ff1=Ff2=Ff3,故选D. 例2　AD　[解析] 由于砝码处于静止状态,则kΔx=mg,所以有k== N/m=500 N/m.书恰好能匀速运动时,有kΔx'=μm'g,代入数据解得μ=0.2,故选A、D. 例3　B　[解析] A物块静止在粗糙水平桌面,无相对运动趋势,不受摩擦力,故A错误;A随圆盘匀速转动,有离心趋势,受指向圆心的静摩擦力提供向心力,一定受摩擦力,故B正确;A与木板一起做匀速直线运动,A相对木板无相对运动趋势,不受摩擦力,故C错误;若细线拉力与A重力沿斜面向下分力等大,A无相对运动趋势,不受摩擦力,故D错误. 例4　D　[解析] 机器人稳定地站立在斜坡上,有相对斜坡向下的运动趋势,受到的摩擦力方向沿斜坡向上,故A错误;设斜坡的倾角为θ,机器人的质量为m,重力加速度为g,根据共点力平衡条件有Ff=mgsin θ,可知斜坡的粗糙程度对机器人受到的摩擦力无影响,故B错误;根据弹力产生的条件可知,机器人受到支持力是由于斜坡的形变而产生的,故C错误;机器人在倾角为θ的斜坡上稳定站立和行走,须满足其重力沿斜面向下的分力小于或等于最大静摩擦力,即mgsin θ≤μmgcos θ,故μ≥tan θ,对于本题θ=30°,则有μ≥tan 30°=,故D正确. 例5　B　[解析] 由Ffm=μFN,可得木块A、B的最大静摩擦力分别为12.5 N和15 N,力F作用前,轻弹簧被压缩了2 cm,弹簧的弹力kx=8 N,A、B均静止;力F作用后,系统仍静止,对B,静摩擦力FfB=kx+F=9 N,对A,静摩擦力FfA=kx=8 N,选项B正确. 例6　BD　[解析] 弹簧的弹力为F弹=kx=500×0.02 N=10 N,力F作用前对A分析,由平衡可知,木块A所受摩擦力与弹力等大反向,可知A受摩擦力的大小为10 N,方向水平向左,同理木块B所受摩擦力的大小为10 N,方向水平向右,选项A错误、B正确;根据Ffm=μmg,A、B与地面间的最大静摩擦力分别为16 N和10 N;力F作用后,假设A不动,则根据平衡可知F+Ff=F弹,解得A与地面间的静摩擦力为Ff=4 N<FfmA =16 N,则假设成立,即木块A所受摩擦力的大小为4 N,方向水平向左;因A不动,则木块B也不动,所受摩擦力的大小仍为10 N,选项C错误,D正确. 例7　CD　[解析] 根据图乙可知当拉力F增大到10 N时,木块受到的摩擦力为静摩擦力,当拉力F增大到12 N时,木块受到的摩擦力为最大静摩擦力,接下来木块开始运动,受到滑动摩擦力,大小为10 N,当拉力F增大到10 N时,木块受到静摩擦力,此时木块仍处于静止状态,故A错误;当拉力F增大到11 N时,木块仍受到静摩擦力作用,木块处于静止状态,合力为零,故B错误;当拉力F增大到13 N时,木块受到滑动摩擦力作用,大小为10 N,故C正确;滑动摩擦力大小为10 N,动摩擦因数为μ===0.4,故D正确. 例8　C　[解析] 从t=0开始以初速度v0沿水平地面向右做匀减速运动,受到的滑动摩擦力大小为Ff=μmg=0.2×1×10 N=2 N,方向向左,为负值; 当物体的速度减到零时,物体所受到的最大静摩擦力为Ffm=μmg=2 N,则F0<Ffm,物体不能被拉动,受到静摩擦力作用,其大小为Ff=F0=1 N,方向向右,为正值.故选C. 例9　BD　[解析] 当小木块速度小于传送带速度时,小木块相对于传送带向上滑动,小木块受到的滑动摩擦力沿传送带向下,加速度a=gsin θ+μgcos θ;当小木块速度达到传送带速度时,由于μ<tan θ,即μmgcos θ<mgsin θ,所以小木块速度能够继续增加,此时小木块所受滑动摩擦力的大小不变,而方向突变为沿传送带向上,a=gsin θ-μgcos θ,加速度变小,则v⁃t图像的斜率变小,B、D正确. 例10　B　[解析] 两次力作用下物块都向右做匀速直线运动,两次全反力大小不同但方向相同,受力情况如图甲、乙所示,现将两次全反力F全、重力mg及拉力F矢量平移可得到如图丙所示的矢量图.因∠2+∠3=60°,故∠1=30°,又因∠4=30°,则∠4+∠2+∠3=90°,由题意知F1、F2大小相等,则F1、F2关于垂线段对称,有∠2=45°,所以摩擦角α=15°,动摩擦因数μ=tan α,又tan 15°=,故μ=2-,选项B正确. 例11　BD　[解析] 将摩擦力和支持力合成为全反力,如图甲所示,可计算出摩擦角大小β=arctan =arctan μ,代入数据得β=30°,其方向与拉力F无关,全反力的大小F全反==·FN,因FN与拉力F有关,全反力的大小与F有关,选项A错误,B正确;对物块受力分析,根据矢量运算法则,当拉力F与全反力F全垂直时,拉力F取最小,如图乙所示,则最小值Fmin=mgsin (β+θ)=2 N,此时拉力F与斜面的夹角为30°,选项D正确. 学科网（北京）股份有限公司 $