第3章 专题强化4 摩擦力综合分析（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（鲁科版）

本高中物理讲义聚焦摩擦力综合分析核心知识点，系统梳理从概念理解（相对运动或趋势）、方向判断（条件法、假设法、状态法）到大小计算（静摩擦二力平衡、滑动摩擦公式），再到突变问题（静-静、静-动、动-静）的完整学习支架。 该资料通过传送带、木块压墙壁等情境化例题及吸盘挂钩、擦黑板等生活实例，培养科学思维中的模型建构与科学推理能力。课中辅助教师清晰突破重难点，课后练习题帮助学生巩固应用，有效查漏补缺。

专题强化4　摩擦力综合分析 [学习目标]　1.进一步理解摩擦力的概念，会用条件法、假设法、状态法判断摩擦力的有无(重点)。2.会计算摩擦力的大小。3.掌握摩擦力突变问题的分析方法，能分析滑动摩擦力、静摩擦力的突变问题(重难点)。 一、对摩擦力的理解及方向的判断 如图所示，各物体接触面均不光滑，请分析以下A物体是否受到摩擦力的作用。如果有，是哪种摩擦力？方向如何？ 答案　A图：物体相对于木板向左运动，受滑动摩擦力的作用，方向水平向右 B图：物体在水平方向上没有相对运动趋势，不受摩擦力作用 C图：物体相对斜面有沿斜面向下的运动趋势，受静摩擦力，方向沿斜面向上 D图：物体相对于传送带有沿传送带向下的运动趋势，受静摩擦力，方向沿传送带向上 1.对摩擦力的理解 (1)摩擦力是指发生在两个相互接触的物体之间的阻碍两个物体间的相对运动或相对运动趋势的力。 (2)受静摩擦力作用的物体不一定是静止的，运动的物体可能受到静摩擦力的作用。 (3)受滑动摩擦力作用的物体不一定是运动的，静止的物体可能受到滑动摩擦力的作用。 2.摩擦力的方向 (1)静摩擦力的方向与物体的相对运动趋势方向相反。可利用假设法判断，即假设接触面光滑，物体相对于它接触的物体运动的方向，就是相对运动趋势方向。例如：静止在斜面上的物体受到的静摩擦力的方向沿斜面向上。(如图甲) 静摩擦力的方向与物体的运动方向可以成任意角度，如图乙所示。 (2)滑动摩擦力的方向与物体相对运动方向相反，与物体的运动方向无关。 (3)无论是静摩擦力还是滑动摩擦力，都可以是动力，也可以是阻力，如果物体受到的摩擦力的方向与该物体运动的方向相同，则摩擦力为动力，如果物体受到的摩擦力的方向与该物体运动的方向相反，则摩擦力为阻力。 3.摩擦力有无的判断方法 (1)条件法：根据摩擦力产生的条件判断。 (2)假设法：假设接触面光滑，若物体原来的运动状态改变，说明存在摩擦力；否则不存在摩擦力。 (3)状态法：由物体所处的状态分析，若物体静止或做匀速直线运动，根据二力平衡的知识可判断是否存在摩擦力。 例1　如图所示，A、B、C三个物体质量相等，它们与传送带间的动摩擦因数也相同。三个物体随传送带一起匀速运动(物体与传送带相对静止)，运动方向如图中箭头指示方向。下列说法正确的是(　　) A.A物体受到的摩擦力方向向右 B.三个物体中只有A物体不受摩擦力作用 C.B物体受到的摩擦力沿传送带向下 D.B、C两物体受到的摩擦力方向相反 答案　B 解析　A物体沿水平方向做匀速直线运动，不受摩擦力作用，A错误；B、C两物体均有相对传送带向下的运动趋势，故均受到沿传送带向上的静摩擦力作用，B正确，C、D错误。 二、摩擦力的分析和计算 质量为2 kg的物体静止在水平地面上，如图所示，物体与地面间的动摩擦因数为0.5，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，给物体一水平推力F。(取g=10 N/kg) (1)当推力大小为5 N时，地面对物体的摩擦力是多大？ (2)当推力大小为12 N时，地面对物体的摩擦力是多大？ 答案　由题意知最大静摩擦力为fmax=μmg=0.5×20 N=10 N (1)当F=5 N时，物体不动，f=5 N。 (2)当F=12 N时，物体滑动，f=10 N。 例2　如图所示，用水平力F将一木块压在竖直墙壁上，已知木块重力G=6 N，木块与墙壁间的动摩擦因数μ=0.25，问： (1)当F=25 N时，木块没有动，木块受到的摩擦力为多大？ (2)当F增大为30 N时，木块仍静止，木块受到的摩擦力为多大？ (3)当F=10 N时，木块沿墙壁下滑，此时木块受到的摩擦力为多大？ (4)当F=6 N时，木块受到的摩擦力又为多大？ 答案　(1)6 N　(2)6 N　(3)2.5 N　(4)1.5 N 解析　(1)当F=25 N时，木块没有动，则木块在竖直方向上受到的重力和静摩擦力平衡， 即f1=G=6 N。 (2)当F增大为30 N时，木块仍静止，木块在竖直方向上仍然只受重力和静摩擦力，且二力平衡，即f2=G=6 N。 (3)当F=10 N时，木块沿墙壁下滑，此时木块受到的摩擦力为滑动摩擦力，在水平方向上，木块受水平力F和墙壁的弹力，二力平衡，则N=F=10 N，则f3=μN=0.25×10 N=2.5 N。 (4)当F=6 N时，N'=6 N，木块沿竖直墙壁下滑，则木块受到的滑动摩擦力 f4=μN'=0.25×6 N=1.5 N。 在计算摩擦力的大小时，我们应当首先判断摩擦力是静摩擦力还是滑动摩擦力。 (1)滑动摩擦力大小的计算 ①公式法f=μN； ②二力平衡法：物体做匀速直线运动时，可根据二力平衡求解。 (2)静摩擦力大小的计算 若物体处于匀速运动或静止状态时，可根据二力平衡求解。 三、摩擦力的突变 例3　如图所示，一滑块静止在粗糙的水平木板上，现将木板的一端缓慢抬高，直至木板与水平面成90°角。在0<θ<90°的过程中，关于滑块所受的摩擦力，下列说法正确的是(　　) A.滑块先受静摩擦力，然后受滑动摩擦力 B.滑块先不受摩擦力，然后受滑动摩擦力 C.滑块始终受到静摩擦力 D.滑块始终受到滑动摩擦力 答案　A 解析　木板与水平方向夹角较小时，滑块相对木板静止，滑块受到静摩擦力，木板与水平方向夹角达到某一角度时，滑块相对木板下滑，滑块受到滑动摩擦力，故A正确。 例4　如图所示，物体A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f随时间变化的图像正确的是(取向右为正方向，g取10 N/kg)(　　) 答案　C 解析　物体A向右滑动时，受到地面向左的滑动摩擦力，由f1=μmg，得f1=2 N；物体静止后，因受到向左的作用力F0=1 N<f1，故物体A不再运动，由二力平衡可知，物体A受到向右的静摩擦力，f2=F0=1 N，故C正确。 摩擦力突变的类型 (1)静摩擦力大小或方向发生突变。 (2)静摩擦力突变为滑动摩擦力。 (3)滑动摩擦力突变为静摩擦力。 可概括为“静—静”突变，“静—动”突变，“动—静”突变，其中相对滑动与相对静止的临界条件为静摩擦力恰好达到最大值。 专题强化练　 [分值：70分] [1~5题，每题4分] 1.(2024·漳州市东山第一中学高一月考)关于摩擦力，有人总结了四条“不一定”，其中说法不正确的是(　　) A.摩擦力的方向不一定与物体的运动方向相反 B.静摩擦力的方向不一定与物体运动方向共线 C.受静摩擦力的物体不一定静止，受滑动摩擦力的物体不一定运动 D.静摩擦力一定是阻力，滑动摩擦力不一定是阻力 答案　D 解析　摩擦力的方向不一定与物体的运动方向相反，也可能与物体的运动方向相同，选项A正确。静摩擦力的方向不一定与运动方向共线，也可能与运动方向成一定角度，例如用手竖直握住瓶子，让瓶子水平移动，选项B正确。受静摩擦力的物体不一定静止，例如货物在倾斜传送带上向高处运动时，货物受静摩擦力但不静止；受滑动摩擦力的物体不一定运动，例如正在滑轨上滑行的物体，滑轨受到滑动摩擦力，而滑轨是静止的，选项C正确。静摩擦力和滑动摩擦力都既可能是阻力，也可能是动力，选项D错误。 2.(来自粤教教材改编)生活中，我们经常使用贴在墙上的吸盘挂钩来挂一些物品。吸盘受到拉力不易脱落的原因是(　　) A.大气压力大于重力 B.大气压力等于重力 C.吸盘所受摩擦力与所挂物体的重力平衡 D.吸盘所受摩擦力大于所挂物体的重力 答案　C 解析　大气压力方向垂直于竖直的墙面，物体重力方向竖直向下，它们的方向不相反，二力不平衡，无法比较大小，故A、B错误；吸盘处于静止状态，吸盘受到竖直向上的摩擦力和竖直向下的拉力，二力大小相等，方向相反，即吸盘所受摩擦力与所挂物体的重力平衡，故C正确，D错误。 3.(2024·泉州惠南中学高一月考)如图所示，小明正在擦一块竖直放置的黑板。下列关于擦黑板的几种说法正确的是(　　) A.黑板擦与黑板间的摩擦力是静摩擦力 B.摩擦力的大小一定与黑板擦的重力成正比 C.压力越大，黑板与黑板擦之间的摩擦力越大 D.若黑板擦不小心脱手，则其在自由下落的过程中也可能把字擦掉 答案　C 解析　黑板擦相对黑板滑动，所以是滑动摩擦力，故A错误；摩擦力的大小与手压黑板擦的力成正比，与黑板擦的重力无关，故B错误；根据滑动摩擦力公式Ff=μFN可知滑动摩擦力与压力成正比，所以压力越大，黑板与黑板擦之间的摩擦力越大，故C正确；若黑板擦不小心脱手，黑板擦对黑板的压力为零，所以它们之间没有摩擦力，即在自由下落的过程中不可能把字擦掉，故D错误。 4.如图所示，一张沙发放在水平地面上，一人用水平力F向右推沙发。F=40 N时沙发没被推动，F=60 N时沙发恰好被推动，F=55 N时沙发做匀速直线运动。关于沙发受到的摩擦力，下列说法正确的是(　　) A.当F=40 N时，沙发没有受到摩擦力作用 B.当F=40 N时，沙发受到的摩擦力大小为60 N，方向向左 C.当F=80 N时，沙发受到的摩擦力大小为80 N，方向向左 D.沙发和地面间的最大静摩擦力大小为60 N 答案　D 解析　当F=40 N时，沙发没有被推动，此时受到的摩擦力为静摩擦力，大小与推力大小相等，为40 N，方向向左，故A、B错误；当F=55 N时，沙发做匀速直线运动，即此时沙发受到的摩擦力为滑动摩擦力，由二力平衡可知大小为55 N。根据滑动摩擦力的影响因素可知，当F=80 N时，沙发受到的摩擦力仍为滑动摩擦力，大小仍为55 N，方向向左，故C错误；当F=60 N时沙发恰好被推动，即此时沙发受到的静摩擦力达到最大值，故沙发和地面间的最大静摩擦力大小为60 N，故D正确。 5.(多选)传送带是生活及生产中的常见设备，它能帮助人们自动运送物品。如图所示，粮食包随倾斜的传送带向上运动，运动中粮食包与传送带上某点的相对位置保持不变，关于粮食包或传送带所受的摩擦力，下列说法正确的是(　　) A.粮食包受到传送带的摩擦力方向沿传送带向上 B.粮食包所受的传送带的摩擦力是静摩擦力 C.若传送带匀速运动，则粮食包不受传送带的摩擦力作用 D.粮食包所受传送带的摩擦力的方向可能与传送带垂直 答案　AB 解析　粮食包相对传送带静止，则粮食包所受的摩擦力为静摩擦力，粮食包相对传送带有向下运动的趋势，则粮食包受传送带的静摩擦力方向沿传送带向上，选项A、B正确；若传送带匀速运动，因传送带倾斜，则粮食包仍受传送带的摩擦力作用，选项C错误；粮食包所受传送带的摩擦力的方向与传送带平行，选项D错误。 6.(12分)(来自教材改编)如图所示，重力为30 N的木块原来静止在水平桌面上，某瞬间在水平方向同时受到两个方向相反的力F1、F2的作用，其中F1=13 N，F2=5 N。已知木块与桌面间的动摩擦因数为0.3，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。 (1)(3分)求最大静摩擦力大小； (2)(3分)求木块所受的摩擦力的大小和方向； (3)(3分)当只将F1撤去时，木块受到的摩擦力的大小和方向； (4)(3分)若只将F2撤去时，求木块受到的摩擦力的大小和方向。 答案　(1)9 N　(2)8 N　方向向左　(3)5 N　方向向右　(4)9 N　方向向左 解析　(1)最大静摩擦力为fmax=μN=μG=0.3×30 N=9 N； (2)因F1-F2=8 N<fmax，则木块处于静止状态，由于F1>F2，故静摩擦力方向向左，大小为f1=F1-F2=13 N-5 N=8 N； (3)当只将F1撤去时，由于F2<fmax，木块在F2的作用下仍然处于静止状态，则f2=F2=5 N，方向向右； (4)若撤去F2，因为F1>fmax，所以木块将滑动，所受的摩擦力为滑动摩擦力，则有f3=μG=9 N，方向向左。 [7~11题，每题6分] 7.智能机械臂已广泛应用于各个领域。如图所示，一个机械臂将铁夹转到水平位置，然后竖直夹起一个金属小球，小球在空中处于静止状态，铁夹与球接触面保持竖直，则(　　) A.若增大铁夹对小球的压力，小球受到的摩擦力变大 B.小球受到的摩擦力与重力大小相等 C.若铁夹竖直向上匀速平移，小球受到的摩擦力变大 D.若铁夹水平向左匀速平移，小球受到的摩擦力变大 答案　B 解析　无论是静止状态，还是匀速平移状态，在竖直方向上小球受到的重力与静摩擦力二力平衡，可知静摩擦力与重力大小相等，方向相反，故A、C、D错误，B正确。 8.(多选)(2024·莆田第一中学高一期末)如图所示，一木板B放在水平面上，木块A放在木板B的上面，A的右端通过一不可伸长的轻绳固定在直立墙壁上。用力F向左拉动木板B，使它以速度v向左做匀速运动，这时轻绳的拉力为T。木块A受到摩擦力大小为f，下列说法中正确的是(　　) A.木块A受到静摩擦力，方向向右 B.木块A受到滑动摩擦力，方向向左 C.若木板B以2v的速度匀速运动，则A受到的摩擦力仍为f D.若木板B以2v的速度匀速运动，则轻绳的拉力变为为2T 答案　BC 解析　木块A相对于B向右滑动，则木块A受到滑动摩擦力，方向向左，故A错误，B正确； 若木板B以2v的速度匀速运动，则A受到的摩擦力仍为滑动摩擦力，大小仍等于f，由二力平衡可知，轻绳的拉力仍为T，故C正确，D错误。 9.(多选)(2023·福州市期中)如图所示为表面粗糙的倾斜皮带传输装置，皮带的传动速度保持不变，物体被无初速度地放在皮带的底端A处，开始时物体在皮带上滑动，当它到达位置B后就不再相对皮带滑动，而是随皮带一起匀速运动，直至到达顶端C，在传送过程中，物体(　　) A.在AB段受到的摩擦力为沿皮带向上的滑动摩擦力 B.在AB段受到的摩擦力为沿皮带向下的滑动摩擦力 C.在BC段不受静摩擦力 D.在BC段受沿皮带向上的静摩擦力 答案　AD 解析　当物体被无初速度地放在皮带底端A处时，在物体相对皮带向下滑动的过程中(即AB段)，物体受到沿皮带向上的滑动摩擦力，选项A正确，B错误；在BC段，物体相对皮带有向下运动的趋势，受到沿皮带向上的静摩擦力，选项D正确，C错误。 10.(2024·莆田第五中学高一月考)小明将一辆后轮驱动的电动小汽车，按图示方法置于两个平板小车上，三者置于水平实验桌上。当小明用遥控器启动小车向前运动后，他看到两个平板小车也开始运动，下列标出平板小车的运动方向正确的是(　　) 答案　C 解析　用遥控器启动小车向前运动，后轮是主动轮顺时针转动，所以左侧平板小车对后轮的摩擦力向右，后轮对左侧平板小车的摩擦力向左；前轮是从动轮，所以右侧平板小车对前轮的摩擦力向左，前轮对右侧平板小车的摩擦力向右，因此左侧小车向左运动，右侧小车向右运动，故C项正确，A、B、D错误。 11.如图甲所示，用水平力F将质量为0.4 kg的物块压在竖直墙壁上静止不动，物块与墙面间的动摩擦因数为0.4。若力F随时间t变化的规律如图乙所示，取g=10 m/s2，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列图像中，能正确反映物块所受墙的摩擦力大小f随时间t变化规律的是(　　) 答案　B 解析　t=0时，物块受到的最大静摩擦力fmax=μF=0.4×20 N=8 N，重力G=mg=0.4×10 N=4 N，故开始时，物块处于静止状态，受到静摩擦力作用。当最大静摩擦力等于重力时，mg=μF'，得F'=10 N，由题图乙知对应时刻为2 s，所以0~2 s内，物块受到的静摩擦力大小为4 N；2~4 s内，物块受到的滑动摩擦力f=μF，f随F减小而逐渐减小，故B正确。 [8分] 12.(多选)(2024·泉州中远学校高一月考)木块A、B分别重50 N和60 N，与水平地面之间动摩擦因数均为0.25；夹在A、B之间轻弹簧被压缩了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，如图所示。力F作用后(　　) A.木块A所受摩擦力大小是8 N B.木块A所受摩擦力大小是11.5 N C.木块B所受摩擦力大小是9 N D.木块B所受摩擦力大小是7 N 答案　AC 解析　根据胡克定律，可得A、B间弹簧弹力大小为F1=k·Δx=400×0.02 N=8 N 木块B与地面间的最大静摩擦力为 fBm=μGB=0.25×60 N=15 N 用F=1 N的水平拉力作用在木块B上，木块B受向右合力为FB右=F+F1=9 N 由于FB右<fBm 故木块B仍处于静止状态，所以B所受的静摩擦力大小为fB=FB右=9 N，故D错误，C正确；木块A与地面间的最大静摩擦力为fAm=μGA=0.25×50 N=12.5 N 因B仍静止，可知弹簧弹力不变，木块A受到向左的弹力为8 N，小于最大静摩擦力，所以A处于静止状态，故木块A所受摩擦力为静摩擦力，根据二力平衡，可得木块A所受摩擦力大小为fA=F1=8 N，故B错误，A正确。 学科网（北京）股份有限公司 $