第三章 专题强化5 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（粤教版）

本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（有无、类型、方向判断）到大小计算，再到突变问题分析的脉络，通过条件法、假设法、状态法构建学习支架，帮助学生逐步掌握摩擦力关键内容。 资料以物理观念为基础，通过传送带沙袋受力、擦黑板等实例强化运动和相互作用观念，结合科学思维中的模型建构（受力示意图绘制）和科学推理（突变临界条件分析），课中辅助教师突破重难点，课后通过专题强化练帮助学生查漏补缺，提升解决实际问题的能力。

专题强化5　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。如果受，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 (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(选填“一定”或“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(选填“一定”或“不一定”)是运动的，静止的物体可能(选填“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(选填“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，物体A、B在力F作用下一起以相同速度沿F方向匀速运动，试分析甲、乙、丙三种情形下，物体A是否受摩擦力，如果受，请分别画出静摩擦力的方向，如果不受，请说明理由。 答案　见解析 解析　题图甲中A与B一起匀速运动，二者无相对运动或相对运动趋势，故A不受摩擦力；题图乙中，假设接触面光滑，则A相对于B向左运动，故A受向右的摩擦力，如图(a)；题图丙中，假设接触面光滑，则A相对于B斜向右下方滑动，故A受到平行于接触面向上的摩擦力，如图(b)。 判断摩擦力是否存在和判断弹力是否存在一样，有以下几种方法： (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。 拓展　分别画出例1中物体A、B所受力的示意图。 答案　 受力分析的一般步骤 (1)明确研究对象。研究对象可以是单个物体(质点、结点)，也可以是两个(或多个)物体组成的整体。 (2)隔离分析：将研究对象从周围物体中隔离出来。 (3)按重力、弹力、摩擦力、其他力的顺序，依据各力的方向，画出各力的示意图。 例2　(2024·佛山市高一期中)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、摩擦力大小的计算 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 m/s2) (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=μFN=0.5×20 N=10 N (1)当F=5 N时，物体不动，f1=5 N (2)当F=12 N时，物体滑动，f2=10 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=μFN； ②二力平衡法：物体做匀速直线运动或静止时，可根据二力平衡求解。 (2)静摩擦力大小的计算 若物体处于匀速直线运动或静止时，可根据二力平衡条件求解。 例3　如图所示，用一水平力F将木块压紧在竖直墙壁上，木块恰好能保持静止。已知木块所受重力G=5 N，水平外力F=10 N，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。 (1)求木块和墙面间的动摩擦因数； (2)若减小外力F，使F1=5 N，求木块受到的摩擦力大小f1； (3)若增大外力F，使F2=20 N，求木块受到的摩擦力大小f2。 答案　(1)0.5　(2)2.5 N　(3)5 N 解析　(1)由木块恰好保持静止，有： μF=G 解得μ=0.5。 (2)若减小外力，木块与墙面间的最大静摩擦力减小，且小于木块受到的重力，所以木块受到的摩擦力为滑动摩擦力，有f1=μF1 解得f1=2.5 N。 (3)若增加外力，木块仍然能保持静止，所以木块受到的摩擦力为静摩擦力，有： f2=G=5 N。 三、摩擦力突变 例4　(2024·汕头市高一期末)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。 摩擦力突变的类型 (1)静摩擦力大小或方向发生突变。 (2)静摩擦力突然变为滑动摩擦力。 (3)滑动摩擦力突然变为静摩擦力。 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：80分] 　[1~6题，每题4分] 1.(多选)关于摩擦力，有人总结了四条“不一定”，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物体运动方向共线，也可能与物体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.(2024·广州市高一期中)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f=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.(多选)(2025·广州市高一期中)如图是皮带传送机的示意图。皮带正在向上匀速输送一个沙袋，通过对沙袋的受力分析可知(　　) A.沙袋受到重力、支持力、摩擦力及向上的牵引力作用 B.运动的物体可以受到静摩擦力作用 C.摩擦力可以作为动力 D.摩擦力方向可以与物体的运动方向相同 答案　BCD 解析　因为沙袋与传送带保持相对静止匀速上升，沙袋受到重力、支持力和沿传送带向上的静摩擦力，可见运动的物体可以受到静摩擦力作用，此时静摩擦力方向跟运动方向相同，可知摩擦力可以作为动力，故A错误，B、C、D正确。 4.(多选)(2024·广州市高一期末)如图甲所示，一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f与F的关系如图乙所示，g取10 m/s2，下列说法正确的是(　　) A.木箱所受的最大静摩擦力fmax=21 N B.木箱所受的最大静摩擦力fmax=20 N C.木箱与地面间的动摩擦因数μ=0.21 D.木箱与地面间的动摩擦因数μ=0.2 答案　AD 解析　木箱受到的静摩擦力随推力的增大而增大，最大静摩擦力为21 N，当推力F>21 N后，静摩擦力变为滑动摩擦力，大小为20 N，木箱与地面间的动摩擦因数μ==0.2，选项A、D正确。 5.(多选)(2024·梅州市高一期中)重力为60 N的木块A静止在水平地面上，它与地面之间的动摩擦因数为0.25；现通过一水平轻弹簧缓慢水平向左用力推木块，弹簧的劲度系数为400 N/m，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，弹簧始终没超过弹性限度，如图所示。以下说法正确的是(　　) A.当轻弹簧的压缩量x=2 cm时，木块A所受摩擦力大小是6 N B.当轻弹簧的压缩量x=4 cm时，木块A所受摩擦力大小是15 N C.当轻弹簧的压缩量x=5 cm时，木块A所受摩擦力大小是15 N D.当轻弹簧的压缩量x=6 cm时，木块A所受摩擦力大小是16 N 答案　BC 解析　木块A与地面间的最大静摩擦力为fm=μG=15 N，当轻弹簧的压缩量x=2 cm时，弹簧弹力大小为F1=kx=400×0.02 N=8 N，故木块A静止，根据二力平衡，木块A所受静摩擦力等于弹簧的弹力8 N，故A错误；弹簧的压缩量x=4 cm，弹簧弹力F2=400×0.04 N=16 N，木块A处于运动状态，所受摩擦力为滑动摩擦力，大小为15 N，故B正确；当轻弹簧的压缩量x=5 cm时，木块A处于运动状态，所受摩擦力为滑动摩擦力，大小为15 N，故C正确；当轻弹簧的压缩量为x=6 cm时，木块A处于运动状态，所受摩擦力为滑动摩擦力，大小为15 N，故D错误。 6.如图所示，一本书重约8 N，书本正面朝上。一张A4纸夹在书本间，将书本分为等质量的两部分，且能够覆盖几乎整个书页。若将A4纸抽出，至少需用约2 N的拉力。不计A4纸的质量，则A4纸和书之间的动摩擦因数最接近(　　) A.0.25 B.0.35 C.0.45 D.0.50 答案　A 解析　由题意可知，将A4纸抽出时，A4纸受到上、下纸面的滑动摩擦力，且两摩擦力大小相等，则有f=2μFN，因A4纸夹在书本中间，因此A4纸受到的压力大小为整本书重的一半，即为FN=0.5G=0.5×8 N=4 N，若将A4纸抽出，至少需用约2 N的拉力F，则有F≈f，联立可得A4纸和书之间的动摩擦因数最接近的值为μ==0.25，故选A。 7.(12分)如图所示，一重为30 N的木块原来静止在水平桌面上，某瞬间在水平方向上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0.2，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求： (1)(7分)木块所受摩擦力的大小和方向； (2)(5分)若木块仍静止在水平面上，F1不变，F2方向不变，大小变为8 N，则木块受到的摩擦力的大小和方向。 答案　(1)6 N　水平向左　(2)5 N　水平向左 解析　(1)最大静摩擦力等于滑动摩擦力，即为 fmax=μFN=0.2×30 N=6 N 木块在F1、F2的作用下，由于 F1>F2，F1-F2=8 N>fmax 此时木块向右运动，受滑动摩擦力 f=μFN=6 N，方向水平向左。 (2)若F1不变，F2=8 N， F1-F2=5 N<fmax 则木块静止，木块所受静摩擦力大小 f静=F1-F2=5 N，方向水平向左。 　[8~11题，每题6分] 8.(多选)(2025·广州市高一期中)如图所示，水平桌面上平铺一张宣纸，宣纸的左侧压有一镇纸，写字过程中宣纸保持静止不动，下列说法正确的是(　　) A.镇纸受到的支持力是由于宣纸发生弹性形变 B.自左向右行笔写一横过程中，镇纸不受摩擦力作用 C.自左向右行笔写一横过程中，桌面给宣纸的摩擦力向右 D.竖直提起毛笔悬空时，增大握笔的力度，手和笔之间的摩擦力不变 答案　ABD 解析　镇纸受到的支持力是由于宣纸发生弹性形变，故A正确；自左向右行笔写一横过程中，镇纸没有运动趋势，水平方向受力平衡，所以镇纸不受摩擦力作用，故B正确；自左向右行笔写一横过程中，笔给宣纸的摩擦力向右，则桌面给宣纸的摩擦力向左，故C错误；竖直提起毛笔悬空时，增大握笔的力度，手和笔之间的摩擦力不变，总等于毛笔的重力，故D正确。 9.如图所示，水平传送带上放一物块，当传送带按顺时针方向以速度v匀速运动时，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传动的速度增加到2v时，弹簧的伸长量为Δx'。则关于弹簧前、后的伸长量，下列说法正确的是(　　) A.弹簧伸长量减小，即Δx'<Δx B.弹簧伸长量增加，即Δx'>Δx C.弹簧伸长量在传送带顺时针方向加速传动时将有所变化，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，知弹簧的形变量不变，始终有Δx'=Δx，故选D。 10.(多选)(2024·珠海市高一期中)如图所示，质量为m的木块放置在质量为M的长木板上，受到水平向右的拉力F的作用而向右滑行，长木板处于静止状态，已知木块与木板间的动摩擦因数为μ1，木板与地面间的动摩擦因数为μ2，重力加速度为g，下列说法正确的是(　　) A.木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ1mg，方向水平向左 B.木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ2(m+M)g C.木块受到木板的摩擦力的大小一定是μ1mg，方向水平向左 D.当F>μ2(m+M)g时，木板便会开始运动 答案　AC 解析　木块受到木板的摩擦力大小为μ1mg，方向水平向左，则木板受到木块的摩擦力大小为f1=μ1mg，方向水平向右，长木板处于静止状态，故木板受到地面的静摩擦力与木块给木板的滑动摩擦力等大反向，大小为f2=f1=μ1mg，当F=μ1mg时，则有F=f1=f2，当F>μ1mg时，F>f1=f2，无论F多大，木块对木板的摩擦力大小始终为f1=μ1mg，小于地面对木板的最大静摩擦力fmax=μ2(m+M)g，木板不会动，因此木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ1mg，方向水平向左，A、C正确，B、D错误。 11.(2024·汕头市高一期中)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面的摩擦力大小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，随F减小而逐渐减小，B正确。 12.(12分)如图所示，重物A与水平桌面间的最大静摩擦力为10 N，不计定滑轮与轻绳之间的摩擦，A与定滑轮间的轻绳与桌面平行。水平拉力F=30 N时，系统处于静止状态。求物体B的质量M的取值范围。(重力加速度g=10 m/s2) 答案　2 kg≤M≤4 kg 解析　当物体B质量较大时，重物A有向右运动的趋势，则静摩擦力方向向左，当静摩擦力最大时，物体B的质量最大， 有Mmaxg=F+fmax， 解得Mmax=4 kg， 当物体B质量较小时，重物A有向左运动的趋势， 则静摩擦力方向向右，当静摩擦力最大时，物体B的质量最小， 有Mming=F-fmax， 解得Mmin=2 kg， 综上可知物体B的质量M的取值范围为2 kg≤M≤4 kg。 　[8分] 13.如图所示，木块A、B分别重50 N和60 N，它们与水平地面间的动摩擦因数均为0.20，夹在A、B之间的水平轻质弹簧被压缩了1 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(可认为木块与水平地面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力)。现用F=2 N的水平拉力作用在木块B上，此时木块A、B所受摩擦力分别记为fA和fB，弹簧弹力大小为F1，则(　　) A.fA=10 N B.fA的方向水平向左 C.fB=6 N D.F1=6 N 答案　C 解析　未加F时，木块A、B受力平衡，所受静摩擦力等于弹簧的弹力，弹簧弹力为F1=kx=400 N/m×0.01 m=4 N，B木块与地面间的最大静摩擦力fBm=μGB=0.20×60 N=12 N，A木块与地面间的最大静摩擦力fAm=μGA=0.20×50 N=10 N，施加F后，对木块B有F+F1<fBm，木块B仍然静止，受摩擦力仍为静摩擦力，其大小fB=F+F1=2 N+4 N=6 N，方向水平向左，故C正确；因为A、B仍然静止，故弹簧弹力不变F1=4 N，故D错误；施加2 N的F之后，木块A仍然静止，所受摩擦力仍为静摩擦力，大小为fA=F1=4 N，方向水平向右，故A、B错误。 学科网（北京）股份有限公司 $