专题2.2+摩擦力(教学案)-2019年高考物理一轮复习精品资料+Word版

1.会判断摩擦力的大小和方向. 2.会计算摩擦力的大小．

一、滑动摩擦力 1．产生条件 (1)接触面粗糙。 (2)接触处有弹力。 (3)两物体间有相对运动。 2．定义

两个相互接触且发生形变的粗糙物体，当它们发生相对运动时，就会在接触面上产生阻碍相对运动的力。

3．大小及方向 (1)大小：F＝μFN

公式中μ为比例常数，称为动摩擦因数，其大小与两个物体的材料和接触面的粗糙程度有关。 (2)方向：沿两物体的接触面，与相对运动的方向相反。 二、静摩擦力 1．产生条件 (1)接触面粗糙。 (2)接触处有弹力。

(3)两物体有相对运动趋势(仍保持相对静止)。 2．定义

两个相互接触且发生形变的粗糙物体，当它们具有相对运动趋势时，就会在接触面上产生阻碍相对运动趋势的力。

3．大小和方向 (1)大小：0

(2)方向：沿两物体的接触面与相对运动趋势的方向相反。

高频考点一 静摩擦力及方向的判断

【例1】 (多选)如图3甲、乙所示，倾角为θ的斜面上放置一滑块M，在滑块M上放置一个质量为m的物块，M和m相对静止，一起沿斜面匀速下滑，下列说法正确的是( )

图3

A．图甲中物块m受到摩擦力 B．图乙中物块m受到摩擦力

C．图甲中物块m受到水平向左的摩擦力 D．图乙中物块m受到与斜面平行向上的摩擦力

答案 BD

【方法技巧】判断静摩擦力的有无及方向的三种方法 (1)假设法

(2)运动状态法

此法关键是先确定物体的运动状态(如平衡或求出加速度)，再利用平衡条件或牛顿第二定律(F＝ma)确定静摩擦力的方向。

(3)牛顿第三定律法

“力是物体间的相互作用”，先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向，再根据牛顿第三定律确定另一物体受到的静摩擦力的方向。

【变式训练】如图4所示，水平地面上堆放着原木，关于原木P在支撑点M、N处受力的方向，下列说法正确的是( )

图4

A．M处受到的支持力竖直向上 B．N处受到的支持力竖直向上 C．M处受到的静摩擦力沿MN方向 D．N处受到的静摩擦力沿水平方向

解析 M处支持力方向与支持面(地面)垂直，即竖直向上，A正确；N处支持力与支持面(原木接触面)垂直，即垂直MN向上，故B错误，摩擦力与接触面平行，故C、D错误。

答案 A

高频考点二 摩擦力大小的计算

【例2】 如图5所示，两个等大反向的水平力F分别作用在物体B、C上，物体A、B、C都处于静止状态，各接触面与水平地面平行。物体A、C间的摩擦力大小为Ff1，物体B、C间的摩擦力大小为Ff2，物体

C与地面间的摩擦力大小为Ff3，则( )

图5

A．Ff1＝0，Ff2＝0，Ff3＝0 B．Ff1＝0，Ff2＝F，Ff3＝0 C．Ff1＝F，Ff2＝0，Ff3＝0 D．Ff1＝0，Ff2＝F，Ff3＝F

答案 B 【方法技巧】

1．滑动摩擦力的计算方法

可用公式F＝μFN计算，注意对物体间相互挤压的弹力FN的分析，FN并不总是等于物体的重力，它与研究对象受到的垂直接触面方向的力密切相关，也与研究对象在该方向上的运动状态有关。

2．静摩擦力的计算方法

(1)最大静摩擦力Fmax的计算：最大静摩擦力Fmax只在刚好要发生相对滑动这一特定状态下才表现出来，比滑动摩擦力稍大些，通常认为二者相等，即Fmax＝μFN。

(2)一般静摩擦力的计算

①物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动)，利用力的平衡条件来计算其大小。

②物体有加速度时，根据牛顿第二定律进行分析。例如，水平匀速转动的圆盘上物块靠静摩擦力提供向心力产生向心加速度，若除静摩擦力外，物体还受其他力，则F合＝ma，先求合力再求静摩擦力。

【变式探究】 (多选)如图6所示，质量为m的木块在质量为M的长木板上，受到向右的拉力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。下列说法正确的是( )

图6

A．木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ1mg B．木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ2(m＋M)g C．当F>μ2(m＋M)g时，木板便会开始运动 D．无论怎样改变F的大小，木板都不可能运动

答案 AD

【特别提醒】计算摩擦力时的三点注意

(1)首先分清摩擦力的性质，因为只有滑动摩擦力才能利用公式计算，静摩擦力通常只能用平衡条件或牛顿定律来求解。

(2)公式F＝μFN中FN为两接触面间的正压力，与物体的重力没有必然联系，不一定等于物体的重力。 (3)滑动摩擦力的大小与物体速度的大小无关，与接触面积的大小也无关。 高频考点三 摩擦力的“突变”问题 1．静—静“突变”

物体在摩擦力和其他力的作用下处于静止状态，当作用在物体上的其他力的合力发生变化时，如果物体仍然保持静止状态，则物体受到的静摩擦力的大小和方向将发生突变。

例1、兴趣课堂上，某同学将完全相同的甲、乙两个条形磁铁水平放在粗糙的水平木板上(N极正对)，如图所示，并缓慢抬高木板的右端至倾角为θ，这一过程中两磁铁均保持静止状态。请对该同学提出的说法进行分析，其中正确的是( )

A．甲受到的摩擦力相对木板的方向可能发生变化 B．乙受到的摩擦力相对木板的方向可能发生变化 C．继续增大倾角，甲、乙将会同时发生滑动

D．若减小甲、乙间距，重复上述过程，增大倾角时乙会先发生向上滑动

解析：因两条形磁铁N极正对，相互排斥，在θ较小时，乙有沿斜面向上运动的趋势，且随θ的增大，乙所受的摩擦力沿斜面向下逐渐减小，可能出现反向增大的情况；而甲一定具有沿斜面向下运动的趋势，且随θ的增大，甲所受摩擦力增大，不可能出现摩擦力方向变化的情况，故A错误，B正确；增大倾角θ或减小甲乙间距时，最易发生相对滑动的为甲，故C、D均错误。

答案：B

2．静—动“突变”

物体在摩擦力和其他力作用下处于静止状态，当其他力变化时，如果物体不能保持静止状态，则物体受到的静摩擦力将“突变”成滑动摩擦力。

例2、如图所示，一箱子放在水平地面上，现对箱子施加一斜向上的拉力F，保持拉力的方向不变，在拉力F的大小由零逐渐增大的过程中(箱子未离开地面)。关于摩擦力f的大小随拉力F的变化关系，下列四副图可能正确的是( )

答案：B

3．动—动“突变”

在摩擦力和其他力作用下，做减速运动的物体突然停止滑行时，物体将不再受滑动摩擦力作用，滑动摩擦力可能“突变”为静摩擦力。

例3、如图所示，斜面固定在地面上，倾角为θ＝37°(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)。质量为1 kg的滑块以初速度v0从斜面底端沿斜面向上滑行(斜面足够长，该滑块与斜面间的动摩擦因数为0.8)，则该滑块所受摩擦力Ff随时间变化的图像是选项图中的(取初速度v0的方向为正方向)(g＝10 m/s)( )

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高频考点四 摩擦力方向与运动方向的三类关系 (一)摩擦力方向与运动方向相同

1.[多选]如图所示，皮带运输机将物体匀速地送往高处，下列结论正确的是( )

A．物体受到与运动方向相同的摩擦力作用 B．传送的速度越大，物体受到的摩擦力越大 C．物体所受的摩擦力与传送的速度无关

D．物体受到的静摩擦力为物体随皮带运输机上升的动力

答案：ACD 解析：物体随皮带运输机一起上升的过程中，物体具有相对于皮带下滑的趋势，受到沿皮带向上的摩擦力作用，是使物体向上运动的动力，其大小等于物体重力沿皮带向下的分力，与传送的速度大小无关，故A、C、D正确，B错误。

(二)摩擦力方向与运动方向相反

例2.[多选]为了测定木块和竖直墙壁之间的动摩擦因数，某同学设计了一个实验：用一根弹簧将木块压在墙上，同时在木块下方有一个拉力F2作用，使木块恰好匀速向下运动(弹簧随木块一起向下运动)，如图所示。现分别测出了弹簧的弹力F1、拉力F2和木块的重力G，则以下结论正确的是( )

A．木块受到竖直向下的滑动摩擦力 B．木块所受的滑动摩擦力阻碍木块下滑

高频考点四 摩擦力方向与运动方向的三类关系 (一)摩擦力方向与运动方向相同

1.[多选]如图所示，皮带运输机将物体匀速地送往高处，下列结论正确的是( )

A．物体受到与运动方向相同的摩擦力作用 B．传送的速度越大，物体受到的摩擦力越大 C．物体所受的摩擦力与传送的速度无关

D．物体受到的静摩擦力为物体随皮带运输机上升的动力

答案：ACD 解析：物体随皮带运输机一起上升的过程中，物体具有相对于皮带下滑的趋势，受到沿皮带向上的摩擦力作用，是使物体向上运动的动力，其大小等于物体重力沿皮带向下的分力，与传送的速度大小无关，故A、C、D正确，B错误。

(二)摩擦力方向与运动方向相反

例2.[多选]为了测定木块和竖直墙壁之间的动摩擦因数，某同学设计了一个实验：用一根弹簧将木块压在墙上，同时在木块下方有一个拉力F2作用，使木块恰好匀速向下运动(弹簧随木块一起向下运动)，如图所示。现分别测出了弹簧的弹力F1、拉力F2和木块的重力G，则以下结论正确的是( )

A．木块受到竖直向下的滑动摩擦力 B．木块所受的滑动摩擦力阻碍木块下滑

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