第三章 专题强化6 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（人教版 浙江专版）

本讲义聚焦高中物理摩擦力综合分析核心知识点，系统梳理从摩擦力概念理解（静动摩擦区别、方向判断）到有无判断方法（条件法、假设法、状态法），再到大小计算及突变问题分析的递进脉络，构建完整学习支架。 该资料特色在于结合汽车木箱、传送带等生活实例深化物理观念，通过假设法、状态法等培养科学思维，例题解析与分层练习结合，课中辅助教师突破重难点，课后助力学生查漏补缺，强化知识应用能力。

专题强化6　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 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：A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：A物体在水平方向上所受合外力为零，没有相对运动趋势，不受摩擦力作用 C图：A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：A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 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。 (1)受静摩擦力作用的物体不一定(填“一定”或“不一定”)是静止的，运动的物体可能(填“可能”或“不可能”)受到静摩擦力的作用。 (2)受滑动摩擦力作用的物体不一定(填“一定”或“不一定”)是运动的，静止的物体可能(填“可能”或“不可能”)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(填“有关”或“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。 例1　如图所示，一辆汽车在平直公路上向右行驶，车上有一木箱，试判断下列情况中木箱所受的摩擦力种类及摩擦力的方向，是阻力还是动力？ (1)汽车由静止向右加速运动时(木箱和车无相对滑动)； (2)汽车刹车时(木箱和车无相对滑动)； (3)汽车匀速运动时(木箱和车无相对滑动)； (4)汽车刹车，木箱在车上滑动时； (5)汽车突然向右加速，木箱在车上滑动时。 答案　(1)静摩擦力　向右　动力　(2)静摩擦力　向左　阻力　(3)无摩擦力　(4)滑动摩擦力　向左 阻力　(5)滑动摩擦力　向右　动力 解析　(1)木箱随汽车一起由静止向右加速运动，假设二者的接触面是光滑的，则汽车加速时，木箱由于要保持原来相对地面静止的状态，因此它将相对于汽车向左滑动，而实际上木箱与汽车无相对滑动，即相对静止，说明木箱有相对汽车向左滑动的趋势，所以木箱受到向右的静摩擦力，此静摩擦力为动力。 (2)汽车刹车时，速度减小，假设木箱与汽车的接触面是光滑的，则木箱将相对汽车向右滑动，而实际上木箱没有滑动，说明木箱有相对汽车向右滑动的趋势，所以木箱受到向左的静摩擦力，此静摩擦力为阻力。 (3)木箱随汽车一起匀速运动时，二者无相对运动或相对运动趋势，因而木箱不受摩擦力。 (4)汽车刹车，木箱相对于汽车向右滑动，可知木箱受到向左的滑动摩擦力，此滑动摩擦力为阻力。 (5)汽车突然向右加速，木箱相对于汽车向左滑动，可知木箱受到向右的滑动摩擦力，此滑动摩擦力为动力。 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。 4.力的相互作用法：当一物体所受摩擦力方向不易判断时，可先确定与之相互作用的另一物体所受摩擦力情况，然后根据力的作用是相互的作出判断。 例2　如图所示，A、B、C三个物体都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，与传送带相对静止，无相对运动趋势，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、摩擦力的计算 例3　如图甲所示，一个人用由零逐渐增大的水平力F推静止于水平地面上质量为10 kg的木箱，木箱所受的摩擦力Ff与水平推力F的关系如图乙所示，重力加速度g取10 m/s2。求： (1)木箱受到的最大静摩擦力Ffmax多大； (2)当水平推力F1=15 N和F2=25 N时，判断木箱受到是静摩擦力还是滑动摩擦力，及木箱受到的摩擦力Ff1和Ff2各多大； (3)木箱被推动以后，将水平推力减小为5 N，直到静止前地面对木箱的摩擦力Ff3的大小； (4)木箱与地面间的动摩擦因数μ。 答案　(1)21 N　(2)静摩擦力　滑动摩擦力　15 N 20 N　(3)20 N　(4)0.2 解析　(1)由题图乙发现当摩擦力达到21 N后突然减小到20 N之后保持不变，故木箱与地面间的最大静摩擦力为Ffmax=21 N (2)由题图乙可知当F1=15 N时木箱保持静止，此时为静摩擦力，根据平衡条件可知 Ff1=F1=15 N 当F2=25 N时，木箱已经运动，此时为滑动摩擦力，由题图乙可知滑动摩擦力大小为20 N， 故Ff2=20 N (3)木箱被推动以后，将水平推力减小为5 N，物体做减速运动，直到静止前地面对木箱的摩擦力为滑动摩擦力， 所以Ff3=20 N (4)由题图乙可知木箱的滑动摩擦力为20 N， 所以有μ==0.2。 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Ff=μF压； 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，可根据二力平衡条件求解。 三、摩擦力的突变 例3中给出了木箱所受摩擦力Ff与水平推力F的关系图，试分析摩擦力发生突变的临界状态是什么？ 答案　当摩擦力达到最大静摩擦力时 例4　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5　(2025·宁波市高一期中)如图所示，质量为m=2 kg滑块放在水平面上，t=0时刻给滑块一水平向右的初速度，同时在滑块上施加一水平向左大小为F=6 N的外力。规定水平向左为正方向，已知滑块与地面之间的动摩擦因数为μ=，重力加速度g取10 m/s2，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则滑块所受的摩擦力随时间的变化规律可能正确的是(　　) 答案　C 解析　从t=0开始滑块以一定初速度v向右滑行时，滑块受到水平向左的滑动摩擦力，规定水平向左为正方向，滑动摩擦力为Ff=μmg=×2×10 N=8 N，当滑块的速度减小到零时，由于F=6 N<μmg=8 N，可知滑块处于静止状态，滑块受到水平向右的静摩擦力作用，为Ff'=-F=-6 N。 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，其中在动静转化时，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：60分] 　[1~5题，每题4分] 1.(多选)关于摩擦力，其中说法正确的是(　　) 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　ABC 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.如图所示，小明正在擦一块竖直放置的黑板。下列说法正确的是(　　) 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。 3.笔、墨、纸、砚是中国独有的书法绘画工具(书画用具)。在楷书笔画中，长横的写法要领如下：起笔时一顿，然后向右行笔，收笔时略向右按。如图所示，某同学在水平桌面上平铺一张白纸用毛笔练习长横写法，为防止打滑，他在白纸的左边缘处放置一块镇纸，如图所示。该同学向右行笔过程中，下列说法正确的是(　　) A.镇纸对白纸有摩擦力，方向向左 B.毛笔对白纸有摩擦力，方向向左 C.桌面对白纸有摩擦力，方向向左 D.桌面与白纸之间可能没有摩擦力 答案　C 解析　镇纸相对白纸无运动趋势，则镇纸对白纸无摩擦力，选项A错误；毛笔相对白纸向右运动，则毛笔对白纸有摩擦力，方向向右，选项B错误；因毛笔对白纸有向右的摩擦力，则桌面对白纸有方向向左的摩擦力，选项C正确，D错误。 4.如图所示，水平传送带上放一物块，当传送带顺时针方向以速度v匀速转动时，物块在轻弹簧的水平拉力作用下处于静止状态，此时弹簧的伸长量为Δx；当传送带顺时针方向匀速转动的速度增加到2v时，弹簧的伸长量为Δx'。则关于弹簧前、后的伸长量，下列说法中正确的是(　　) A.弹簧伸长量将减小，即Δx'<Δx B.弹簧伸长量将增加，即Δx'>Δx C.弹簧伸长量在传送带顺时针方向加速转动时将有所变化，最终Δx'=Δx D.弹簧伸长量在整个过程中始终保持不变，即始终有Δx'=Δx 答案　D 解析　传送带的速度方向不变，不管速度大小如何变化，物块所受的滑动摩擦力方向向右，大小总等于μmg，与弹簧弹力平衡，由于滑动摩擦力大小不变，则弹簧弹力不变，根据F=kx，知弹簧的伸长量始终不变，始终有Δx'=Δx，故选D。 5.(2025·杭州市高一期中)如图所示，木块A、B分别重20 N和25 N，它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.50，夹在A、B之间的水平弹簧被压缩了5 cm，弹簧的劲度系数为100 N/m，系统置于水平地面上静止不动(可认为木块与水平地面之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力)。现用F=5 N的水平拉力作用在木块B上，下列说法正确的是(　　) A.A受到的摩擦力方向水平向右 B.A受到的摩擦力的大小为10 N C.B受到的摩擦力方向水平向右 D.B受到的摩擦力的大小为2.5 N 答案　A 解析　弹簧被压缩，所以弹簧上弹力大小为F1=kx=5 N，A受弹力方向水平向左，A木块与地面间的最大静摩擦力为FfmaxA=μGA=10 N，弹力小于最大静摩擦力，所以A静止不动，根据平衡条件，可知A受到的静摩擦力大小为5 N，方向水平向右，故A正确，B错误；B受弹力大小为5 N，方向水平向右，B木块与地面间的最大静摩擦力为FfmaxB=μGB=12.5 N，给B一水平向右的F=5 N的力，则B所受弹力与外力的合力为10 N，方向向右，小于最大静摩擦力，根据平衡条件，B受的静摩擦力大小为10 N，方向水平向左，故C、D错误。 6.(14分)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)(4分)当只将F1撤去时，木块受到的摩擦力的大小和方向； (4)(4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　方向水平向左　 (3)5 N　方向水平向右　(4)9 N　方向水平向左 解析　(1)最大静摩擦力为Ffmax=μFN=μG=0.3×30 N=9 N； (2)因F1-F2=8 N<Ffmax，则木块处于静止状态，由于F1>F2，故静摩擦力方向水平向左，大小为Ff1=F1-F2=8 N； (3)当只将F1撤去时，由于F2<Ffmax，木块在F2的作用下仍然处于静止状态，则Ff2=F2=5 N，方向水平向右； (4)若撤去F2，因为F1>Ffmax，所以木块将滑动，所受的摩擦力为滑动摩擦力，则有Ff3=μG=9 N，方向水平向左。 　[7~9题，每题6分] 7.(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匀速向上运动，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.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，一起匀速斜向上运动，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，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。 8.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，取重力加速度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Ff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Ffmax=μFmax=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Ff=μF，随F减小而逐渐减小，B正确。 9.(多选)如图所示，放在水平桌面上的木块A处于静止状态，所挂的砝码和托盘的总质量为0.5 kg，弹簧测力计读数为2 N，滑轮摩擦不计，滑轮到木块A之间的轻质细线水平，重力加速度g取10 N/kg。若轻轻取走盘中0.2 kg的砝码，将会出现的情况是(　　) A.弹簧测力计的读数将不变 B.A将向左运动 C.A对桌面的摩擦力变小 D.A所受的摩擦力方向发生改变 答案　AC 解析　开始时，木块A受水平向左的摩擦力，其大小为Ff1=m1g-FT=3 N，若轻轻取走盘中0.2 kg的砝码，假设木块A仍能保持静止，且所受摩擦力方向依然水平向左，则其大小为Ff2=m2g-FT=1 N<Ff1，故假设成立，则桌面对A的摩擦力变小，所以A对桌面的摩擦力也变小，综上所述可知A、C正确，B、D错误。 　[8分] 10.(2025·嘉兴市高一期中)打印机是现代办公不可或缺的设备，其进纸系统结构简图如图所示，正常情况下能做到“每次只进一张纸”。某次打印过程中打印机内刚好有100张相同的纸，每张纸的质量均为m，打印时搓纸轮逆时针方向转动，搓纸轮给第1张纸的压力大小为F(F>mg)，带动第1张纸向右运动，搓纸轮与纸张之间的动摩擦因数为μ1，纸张与纸张之间的动摩擦因数为μ2，重力加速度为g，打印机正常工作时，下列说法正确的是(　　) A.第1张纸受到第2张纸的摩擦力方向向右 B.μ1不一定大于μ2 C.第2张与第3张纸之间的摩擦力大小为μ2(2mg+F) D.第49张与第50张纸之间的摩擦力大小为μ2(mg+F) 答案　D 解析　第1张纸相对第2张纸向右运动，所以第1张纸受到第2张纸的摩擦力方向向左，故A错误；为了使进纸系统能正常进纸，以第1张纸为对象，则有μ1F>μ2(F+mg)，可得μ1>μ2，故B错误；工作时搓纸轮给第1张纸压力大小为F，第1张纸对第2张纸的压力为F+mg，则第1张纸与第2张纸之间的滑动摩擦力为Ff12=μ2FN12=μ2(F+mg)，第2张纸处于静止状态，根据二力平衡可得第3张纸对第2张纸的静摩擦力大小为Ff静=Ff12=μ2(F+mg)，由于第2张纸及以下所有纸张均处于静止状态，受到的摩擦力均为静摩擦力，以第2张纸到第49张纸为整体，根据二力平衡可得第50张纸对第49张纸的静摩擦力大小为Ff静'=Ff12=μ2(F+mg)，故C错误，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $