第三章 3 摩擦力（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高一物理必修第一册学习笔记（教科版）

本讲义聚焦高中物理“摩擦力”核心知识点，系统梳理滑动摩擦力（定义、方向、产生条件及大小f=μN）和静摩擦力（定义、方向、产生条件及大小范围0<f≤f静max），通过生活实例引入、理论讲解结合例题分析，构建完整学习支架。 该资料以实验探究（如毛刷滑动、拉木块实验）培养科学探究能力，例题辨析（如汽车货物相对运动）提升科学思维，联系生活实例（握水杯）强化物理观念。课中实验助直观理解，课后练习题巩固知识，有效辅助教学与学生查漏补缺。

3　摩擦力 [学习目标]　1.知道滑动摩擦力的概念及产生条件，会判断滑动摩擦力的方向(重点)。2.探究滑动摩擦力的大小与接触面、压力大小的关系，会计算滑动摩擦力的大小。3.通过生活实例分析体会静摩擦力的方向，知道最大静摩擦力的概念，知道静摩擦力的大小范围。 一、滑动摩擦力 1. 用力将长毛刷在桌面上向前滑动，观察毛刷的弯曲方向。如图所示，毛刷为什么向后弯曲？ 答案　因为毛刷所受力的方向与刷子运动方向相反。 2.把手按在桌面上，用力向前滑动，手有什么感觉？增大手与桌面的压力，感觉有什么不同？这说明什么？ 答案　手受到向后的阻力。感觉手受到向后的阻力增大，说明阻力大小随着压力的增大而增大。 1.认识滑动摩擦力 (1)定义：两个物体相互接触并挤压，当它们沿接触面发生相对滑动时，每个物体的接触面上都会受到对方施加的阻碍相对运动的力，这种力叫作滑动摩擦力。 (2)方向：总是沿着接触面，并且跟物体的相对运动方向相反。 (3)滑动摩擦力产生的条件 ①两物体相互接触挤压(即有弹力)。 ②物体间的接触面不光滑。 ③两物体间存在相对运动。 2.滑动摩擦力的大小 (1)滑动摩擦力f的大小跟压力N成正比，也就是跟两个物体表面间的垂直作用力成正比。 (2)表达式：f＝μN。 (3)动摩擦因数：比例系数μ叫作动摩擦因数，它是两个力的比值，没有单位。它的大小与两个接触面的材料、粗糙程度等情况有关。 如图所示，一只猫在桌边猛地将桌布从鱼缸下向右拉出，鱼缸在桌面上继续向右滑行了一段距离后停下。试讨论： (1)鱼缸在桌面上滑动的过程中，桌面对鱼缸底的滑动摩擦力沿什么方向？鱼缸底对桌面的滑动摩擦力沿什么方向？ (2)鱼缸在桌布上滑动的过程中，桌布对鱼缸底的滑动摩擦力沿什么方向？鱼缸底对桌布的滑动摩擦力沿什么方向？ 答案　(1)向左　向右　(2)向右　向左 (1)滑动摩擦力的方向与物体运动的方向相同。(　×　) (2)静止的物体可能受滑动摩擦力。(　√　) (3)滑动摩擦力的大小与物体重力成正比。(　×　) 例1　(2024·凉山州高一期末)如图所示，汽车B在水平路面上以相对于地面的速度v1向右运动，车上的货物A以相对于地面的速度v2向右运动。下列判断正确的是(　　) A.若v1<v2，货物A受到了汽车B所施加的向右的滑动摩擦力 B.若v1<v2，汽车B受到了货物A所施加的向右的滑动摩擦力 C.若v1>v2，货物A受到了汽车B所施加的向左的滑动摩擦力 D.若v1>v2，汽车B受到了货物A所施加的向右的滑动摩擦力 答案　B 解析　若v1<v2，则货物A相对汽车B向右运动，故汽车B对货物A施加向左的滑动摩擦力，汽车B受到了货物A所施加的向右的滑动摩擦力，故选项A错误，B正确；若v1>v2，则货物A相对汽车B向左运动，故汽车B对货物A施加向右的滑动摩擦力，汽车B受到了货物A所施加的向左的滑动摩擦力，故选项C、D错误。 例2　(2023·眉山市高一期末)如图所示，在“探究滑动摩擦力大小”实验过程中，用拉力将木板从木块下抽出，弹簧测力计的示数稳定时为3.00 N，已知木块的重力为8.00 N，则木块与木板间的滑动摩擦力大小为(　　) A.3.00 N B.5.00 N C.8.00 N D.11.00 N 答案　A 解析　对木块受力分析，它受力平衡，则所受的线的拉力大小等于木板对木块的滑动摩擦力大小，则木块与木板间的滑动摩擦力大小为3.00 N。故选A。 滑动摩擦力大小的计算方法 1.公式法：根据公式f＝μF压计算。 正压力F压是物体与接触面间的压力，不一定等于物体的重力，F压的大小根据物体的受力情况确定。 2.二力平衡法：物体处于平衡状态(匀速直线运动或静止)时，根据二力平衡条件求解。 二、静摩擦力 把木块放在水平桌面上，用弹簧测力计沿水平方向向右拉木块，如图所示。 当测力计的示数为1 N时，木块没有动；逐渐增大拉力到2 N 时，木块仍静止；继续增大拉力到4 N时，木块开始运动，此时拉力突然变小到3.8 N，此后木块匀速运动，拉力保持3.8 N不变。 (1)木块受到的拉力为1 N时，为什么木块没有运动？ (2)随着拉力的增大，静摩擦力有什么变化？当变为滑动摩擦力时，摩擦力为什么又变小了？ 答案　(1)桌面对木块有向左的静摩擦力，大小与拉力相等。 (2)静摩擦力的大小随着拉力的增大而增大，但有一个最大值，这个最大值比滑动摩擦力稍微大一些。 1.认识静摩擦力 (1)定义：当两个相互接触的物体之间具有相对运动的趋势时，物体间产生的阻碍相对运动发生的力。 (2)方向：总是沿着接触面，并且跟物体相对运动趋势的方向相反。 (3)静摩擦力的产生条件 ①两物体直接接触且相互挤压(即有弹力)。 ②接触面粗糙。 ③两物体间有相对运动的趋势。 2.静摩擦力的大小及最大静摩擦力 (1)最大静摩擦力 ①大小：最大静摩擦力的大小等于物体将要发生相对运动时受到的作用力。 ②决定因素：与物体之间的正压力N成正比，还与接触面的材料及粗糙程度有关。 (2)静摩擦力的大小： 物体之间实际发生的静摩擦力f静在0与最大静摩擦力f静max之间，即0<f静≤f静max。 如图所示，用手握住水杯，杯身竖直且处于静止状态。现缓慢增大手对水杯的压力，水杯所受摩擦力大小如何变化？最大静摩擦力将如何变化？ 答案　缓慢增大压力，水杯所受静摩擦力始终等于水杯的重力，大小保持不变，但随着压力的增大，最大静摩擦力将逐渐增大。 (1)静摩擦力的方向总是与运动方向相反。(　×　) (2)静摩擦力的大小与正压力有关。(　×　) (3)静摩擦力可以是物体运动的动力。(　√　) (4)相对地面运动的物体也可以受静摩擦力。(　√　) 例3　如图所示，有一方形容器，被水平力F压在竖直的墙面上处于静止状态，现缓慢地向容器内注水，直到将容器刚好盛满为止，在此过程中容器始终保持静止，则下列说法中正确的是(　　) A.容器与墙面间的最大静摩擦力一定逐渐增大 B.容器受到的摩擦力不变 C.水平力F必须逐渐增大 D.水平力F可能不变 答案　D 解析　容器处于静止状态，受力平衡，水平方向上，力F可能不变，可能增大，也可能减小；竖直方向上，摩擦力等于容器和水的总重力，所以容器受到的摩擦力逐渐增大，但最大静摩擦力跟F有关，不一定逐渐增大，D正确，A、B、C错误。 例4　一只重为300 N的沙发放在水平地板上，至少要用100 N的水平推力，才能将它推动，移动以后，只要用90 N的水平推力就能使它继续做匀速运动。试求： (1)沙发与地板之间的最大静摩擦力有多大？ (2)沙发与地板之间的滑动摩擦力有多大？沙发与地板之间的动摩擦因数为多少？ (3)当用120 N的水平推力推沙发，沙发受到的摩擦力有多大？ 答案　(1)100 N　(2)90 N　0.3　(3)90 N 解析　(1)由于至少要用100 N的水平推力，才能推动沙发，所以沙发与地板之间的最大静摩擦力为fmax＝100 N (2)只要用90 N的水平推力就能使沙发继续做匀速运动，所以沙发与地板之间的滑动摩擦力为f＝90 N，由f＝μN，N＝mg＝300 N，得μ＝＝0.3 (3)由于物体所受到的滑动摩擦力只与正压力和动摩擦因数有关，所以当用120 N的水平推力推沙发时，沙发仍处于运动状态，它所受到的滑动摩擦力仍为90 N。 1.物体静止时，往往根据二力平衡条件求解静摩擦力的大小。 2.静摩擦力大小与正压力无关，正压力只影响最大静摩擦力。 课时对点练 [分值：60分] 　[1~7题，每题4分] 考点一　滑动摩擦力 1.(2023·眉山市高一期末)关于摩擦力，下列说法正确的是(　　) A.滑动摩擦力的方向总跟运动方向相反 B.滑动摩擦力的大小，跟接触面材料、粗糙程度等有关 C.相互接触的物体间正压力增大，摩擦力一定增大 D.相互压紧且接触面粗糙的物体间一定有摩擦力 答案　B 解析　滑动摩擦力的方向总是跟相对运动方向相反，A错误；由摩擦力的影响因素可知，滑动摩擦力的大小跟接触面材料、粗糙程度等有关，B正确；相互压紧的粗糙物体之间有相对滑动时，物体间正压力增大，滑动摩擦力才增大，C错误；相互压紧的粗糙物体间如果既没有相对运动，也没有相对运动趋势，则两物体间不存在摩擦力，D错误。 2. 一块质量为1 kg、长为0.4 m的匀质长木板放在固定的水平桌面上，已知木板与桌面间的动摩擦因数为μ＝0.2，重力加速度g取10 m/s2，当用水平力F＝3 N推木板，当它经过如图所示的位置时，桌面对木板的摩擦力大小为(　　) A.3 N B.2 N C.1.5 N D.0.5 N 答案　B 解析　因为木板被推动，所以木板受的摩擦力为滑动摩擦力，木板对桌面的压力N＝mg＝10 N，所以桌面对木板的滑动摩擦力大小为f＝μN＝2 N，B正确。 3.(2024·成都市高一月考)如图所示，在动摩擦因数μ＝0.1的水平桌面上向右运动的物体，质量为4 kg，在运动过程中，还受到一个方向向左的大小为3 N的拉力作用。则物体受到的摩擦力为(重力加速度g＝10 m/s2)(　　) A.3 N，水平向右 B.4 N，水平向右 C.4 N，水平向左 D.3 N，水平向左 答案　C 解析　物体受到的滑动摩擦力大小为f＝μmg＝4 N，滑动摩擦力方向与物体相对桌面的运动方向相反，为水平向左，A、B、D错误，C正确。 考点二　静摩擦力 4.(2023·自贡市高一期中)关于静摩擦力的说法，正确的是(　　) A.两个相对静止的物体间一定有静摩擦力的作用 B.受静摩擦力作用的物体一定是静止的 C.当两物体间的压力一定时，静摩擦力的大小可以变化，但有一个限度 D.静摩擦力一定是阻力 答案　C 解析　当两个物体有相对运动趋势时才有可能产生静摩擦力，A错误；受静摩擦力作用的物体有可能是运动的，B错误；当两物体间的压力一定时，静摩擦力的大小可以变化，但有一个限度，这个限度就是最大静摩擦力，C正确；当静摩擦力的方向与运动方向相同时，静摩擦力是动力，D错误。 5.(多选)将木块(含槽中钩码)放在水平长木板上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块，弹簧测力计的指针下轻塞一个可以随指针移动的小纸团，用于记录指针到达的最大位置。缓慢增大拉力，直至木块相对长木板开始移动。下列说法中正确的是(　　) A.木块开始运动前，木块与长木板间的摩擦力大小一定等于弹簧测力计示数 B.木块发生运动时，木块与长木板间的摩擦力大小一定等于弹簧测力计示数 C.木块与长木板间的最大静摩擦力大小等于小纸团所在位置对应的弹簧测力计示数 D.增大木块(含槽中钩码)的质量，小纸团最终所在位置不会改变 答案　AC 解析　木块开始运动前，木块受到的摩擦力与拉力平衡，木块与长木板间的摩擦力大小一定等于弹簧测力计示数，故A正确；缓慢增大拉力，直至木块相对长木板开始移动，此时木块受到的最大静摩擦力恰好等于弹簧测力计的拉力，即木块与长木板间的最大静摩擦力大小等于小纸团所在位置对应的弹簧测力计示数，故C正确；木块发生运动时，拉力等于最大静摩擦力，受到的拉力大于滑动摩擦力，木块与长木板间的摩擦力大小小于弹簧测力计示数，故B错误；增大木块(含槽中钩码)的质量，最大静摩擦力增大，则小纸团最终所在位置会改变，故D错误。 6.(2024·攀枝花市高一期末)如图所示，水平面上有一重50 N的物体，受到F1＝5 N和F2＝1 N的水平力作用而处于静止状态。已知物体与水平面间的动摩擦因数为μ＝0.1，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，如果将F1撤去，那么物体受到的摩擦力的大小为(　　) A.1 N B.2 N C.3 N D.4 N 答案　A 解析　由题可知，物体受到的最大静摩擦力fm＝μG＝5 N，如果将F1撤去，仅用F2推物体，物体处于静止状态，受到的是静摩擦力，大小与推力F2等大反向，因此物体受到的摩擦力的大小为f＝1 N，故选A。 7.(2024·泸州市高一阶段练习)小明用一水平推力F＝4 N，将质量m＝0.3 kg的黑板擦压在竖直黑板上，黑板擦保持静止状态。重力加速度g取10 m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法正确的是(　　) A.黑板擦所受摩擦力大小为7 N B.黑板擦所受摩擦力大小为4 N C.黑板擦所受摩擦力的方向为竖直向上 D.黑板擦所受摩擦力与推力大小成正比 答案　C 解析　黑板擦保持静止状态，竖直方向受力平衡，则黑板擦所受摩擦力与重力等大反向，则摩擦力大小为f＝mg＝3 N，方向竖直向上，选项A、B错误，C正确；黑板擦所受最大静摩擦力与推力大小成正比，所受摩擦力大小等于重力不变，选项D错误。 　[8~10题，每题6分] 8.(2024·德阳市高一期末)如图所示，将一张白纸(质量可忽略不计)夹在一本书中，书压住的面积只占白纸总面积的一半，书对白纸的压力为2 N，白纸与书之间的动摩擦因数为0.4。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则要把白纸从书中拉出，拉力F至少应为(　　) A.1.6 N B.0.8 N C.0.4 N D.0.2 N 答案　A 解析　摩擦力的大小与接触面积大小无关，由于纸的上下两面都要受到书对它的滑动摩擦力的作用，根据滑动摩擦力公式可得f＝2×μN，解得f＝1.6 N，即拉力F的最小值为1.6 N。故选A。 9.(多选)(2024·绵阳市高一期中)如图甲为一研究摩擦力的装置，物块通过水平细绳与固定在竖直支架上的力传感器相连，现用弹簧测力计水平向左拉长木板，记录力传感器示数F1随拉力F变化的图像，如图乙所示。已知物块的质量为0.5 kg，长木板的质量为1 kg，重力加速度g取10 m/s2，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法正确的是(　　) A.物块与长木板间的最大静摩擦力为3 N B.长木板与实验台间的最大静摩擦力为9 N C.长木板与实验台间的动摩擦因数为0.4 D.在拉力F小于9 N时，长木板与实验台间的摩擦力随着拉力F的增大而增大 答案　AC 解析　根据题图乙可知物块与长木板间的最大静摩擦力为3 N，故A正确；外力小于6 N时，力传感器拉力为零，说明此时物块与长木板间没有摩擦力，长木板与实验台间的摩擦力平衡外力，当外力大于6 N时，力传感器出现拉力，说明此时长木板与实验台间的摩擦力达到最大，故长木板与实验台间的最大静摩擦力为6 N，故B错误；长木板与实验台间的动摩擦因数为μ＝＝0.4，故C正确；根据以上分析可知，在拉力F小于6 N时，长木板与实验台间的摩擦力随着拉力F的增大而增大，故D错误。 10. (2023·广元市高一期末)木块A、B分别重80 N和100 N，它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.2，连接木块A、B的水平轻弹簧伸长了4 cm，弹簧的劲度系数为200 N/m，系统置于水平地面上静止不动。如图所示，现用F1＝18 N的水平向左的拉力作用在木块A上，同时用F2＝4 N的水平向右的拉力作用在木块B上，施加F1、F2后，下列判断正确的是(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)(　　) A.木块A所受摩擦力大小为10 N B.木块B所受摩擦力大小为10 N C.木块A所受摩擦力方向水平向左 D.木块B所受摩擦力方向水平向左 答案　A 解析　由f＝μN＝μG知，A、B与水平地面间的最大静摩擦力分别为16 N和20 N，弹簧的弹力为F＝kx＝200×0.04 N＝8 N，假设施加力F1、F2后系统仍保持静止，则对木块A，F1＝F＋fA，解得fA＝10 N，方向水平向右；对木块B，F＝F2＋fB，解得fB＝4 N，方向水平向右，假设成立，选项A正确。 11. (14分)如图所示，一质量m＝6 kg的物体静止在水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数为0.4，原长为15 cm的轻质弹簧一端固定于物体上，另一端施一水平拉力F。(设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，弹簧始终在弹性限度内，g取10 m/s2)求： (1)(4分)若当弹簧拉长至21 cm时，物体恰好向右匀速运动，弹簧的劲度系数多大？ (2)(5分)若将弹簧压缩至12 cm，物体受到的摩擦力多大？ (3)(5分)若将弹簧拉长至22 cm，物体受到的摩擦力又为多大？ 答案　(1)400 N/m　(2)12 N　(3)24 N 解析　(1)物体恰好向右匀速运动，根据平衡条件有k(x－x0)＝μmg，代入数据解得k＝400 N/m (2)若将弹簧压缩至12 cm，弹力F1＝k(x0－x1)＝12 N，最大静摩擦力f静max＝μmg＝24 N，弹力小于最大静摩擦力，物体保持静止，根据平衡条件有f1＝F1＝12 N，方向水平向右。 (3)由题可知，若当弹簧拉长至21 cm时，物体恰好向右匀速运动，所以将弹簧拉长至22 cm时，物体将加速运动，受到的摩擦力为滑动摩擦力，即f2＝μmg＝24 N，方向水平向左。 学科网（北京）股份有限公司 $