2022届高三物理(鲁科版)一轮复习教案：摩擦力-Word版含解析.docx

第2课时　摩擦力
[知 识 梳 理]
学问点一、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＝μN
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。
学问点二、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<f≤fmax
(2)方向：沿两物体的接触面与相对运动趋势的方向相反。
思维深化
推断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
(1)摩擦力的方向总是与物体间相对运动(或相对运动趋势)的方向相反，但不肯定与物体的运动方向相反。(　　)
(2)生活中，摩擦力只能以阻力的形式消灭，不行能是动力。(　　)
(3)滑动摩擦力的大小可用公式f＝μN计算，式中的N可能是重力与其他力的合力。
(　　)
(4)相互作用的物体间的作用面越大，其摩擦力就越大。(　　)
(5)受静摩擦力作用的物体不肯定静止，但肯定保持相对静止。(　　)
(6)用手握紧装满水的瓶子静止提在空中时，手握瓶子的力越大，瓶子受到的摩擦力越大。(　　)
答案　(1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√　(6)×
[题 组 自 测]
题组一　对摩擦力的理解及方向的推断
1．下列关于物体受静摩擦力作用的叙述中，正确的是(　　)
A．静摩擦力的方向肯定与物体的运动方向相反
B．静摩擦力的方向不行能与物体的运动方向相同
C．静摩擦力的方向既可能与物体的运动方向相反，也可能与物体的运动方向相同
D．静止的物体所受静摩擦力肯定为零
解析　静摩擦力的方向总与物体间的相对运动趋势方向相反，与物体的运动方向没有必定的联系，两个静止的物体间也可能有相对运动趋势，可能有静摩擦力。
答案　C
2．(多选)人握住旗杆匀速上爬，则下列说法正确的是(　　)
A．人受到的摩擦力的方向是沿杆向下的
B．人受到的摩擦力的方向是沿杆向上的
C．人握旗杆用力越大，人受的摩擦力也越大
D．人握旗杆用力越大，并不会使人受的摩擦力增大
解析　人的手与旗杆是相对静止的，人受到的是静摩擦力，方向沿杆向上，由二力平衡可知，摩擦力大小始终等于人的重力大小，故B、D正确。
答案　BD
题组二　摩擦力大小的计算
3．一块质量均匀分布的长方体木块按图1甲、乙、丙所示的三种方式在同一水平面上运动，其中甲图中木块做匀速运动，乙图中木块做匀加速运动，丙图中木块侧立在水平面上做与甲图相同的运动。则下列关于甲、乙、丙三图中木块所受滑动摩擦力大小关系的推断正确的是(　　)

图1
A．f甲＝f乙<f丙 B．f甲＝f丙<f乙
C．f甲＝f乙＝f丙 D．f丙<f甲<f乙
解析　依据公式f＝μN知，滑动摩擦力的大小与接触面的大小无关，也与相对速度或加速度无关。
答案　C
4．如图2所示，质量为m的木块在质量为M的木板上滑行，木板与地面间的动摩擦因数为μ1，木块与木板间的动摩擦因数为μ2，木板始终静止，那么木板所受地面的摩擦力大小为(　　)

图2
A．μ1Mg B．μ2mg
C．μ1(m＋M)g D．μ1Mg＋μ2mg
解析　由于木板始终静止，单独隔离木板受力分析，在水平方向上木板所受地面的静摩擦力与木块对它的滑动摩擦力大小相等、方向相反，木块对木板的压力大小等于mg，故f＝μ2N＝μ2mg，B对。
答案　B
考点一　静摩擦力的有无及方向的推断
1．静摩擦力的方向可能与物体运动方向相同，也可能相反，还可能与物体的运动方向成任意夹角。
2．摩擦力的方向肯定与接触面相切、与弹力垂直。
【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
解析　对图甲：设m受到摩擦力，则物块m受到重力、支持力、摩擦力，而重力、支持力平衡，若受到摩擦力作用，其方向与接触面相切，方向水平，则物体m受力将不平衡，与题中条件冲突，故假设不成立，A、C错误。对图乙：设物块m不受摩擦力，由于m匀速下滑，m必受力平衡，若m只受重力、支持力作用，由于支持力与接触面垂直，故重力、支持力不行能平衡，则假设不成立，由受力分析知：m受到与斜面平行向上的摩擦力，B、D正确。
答案　BD

静摩擦力的有无及方向的推断方法
(1)假设法

(2)状态法
依据平衡条件、牛顿其次定律，推断静摩擦力的方向。
(3)牛顿第三定律法
利用牛顿第三定律(即作用力与反作用力的关系)来推断。此法关键是抓住“力是成对消灭的”，先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向，再依据“相互作用”确定另一物体受到的静摩擦力的方向。
【变式训练】
1．(2022·广东卷)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
考点二　摩擦力大小的计算
1．滑动摩擦力的大小
(1)公式法：f＝μN，其中N是两物体间的正压力，其大小不肯定等于重力；μ为动摩擦因数，与材料和接触面的粗糙程度有关，与接触面积无关。
(2)状态法：若μ未知，可结合物体的运动状态和其他受力状况，利用平衡条件或牛顿其次定律求解滑动摩擦力的大小。
2．静摩擦力的大小
通常认为最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，而静摩擦力只能应用平衡条件或牛顿其次定律求解。
【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f1，物体B、C间的摩擦力大小为f2，物体C与地面间的摩擦力大小为f3，则(　　)

图5
A．f1＝0，f2＝0，f3＝0
B．f1＝0，f2＝F，f3＝0
C．f1＝F，f2＝0，f3＝0
D．f1＝0，f2＝F，f3＝F
解析　首先从整体的角度考虑，由于是两个等大、反向的力分别作用在系统上，所以物体C与地面间的摩擦力大小f3＝0；其次分析物体A的受力状况，物体A静止于物体C上，所以物体A、C间的摩擦力大小f1也为零；最终分析物体B的受力状况，显而易见，物体B、C间的摩擦力大小f2＝F。
答案　B

关于计算摩擦力大小的三点留意
(1)首先分清所求的是静摩擦力还是滑动摩擦力。
(2)在分析两个或两个以上物体间的相互作用时，一般接受整体法与隔离法进行分析。
(3)滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关，与接触面积的大小无关。
【变式训练】
2．(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肯定是μ1mg
B．木板受到地面的摩擦力的大小肯定是μ2(m＋M)g
C．当F>μ2(m＋M)g时，木板便会开头运动
D．无论怎样转变F的大小，木板都不行能运动
解析　由于木块在木板上运动，所以木块受到木板的滑动摩擦力的作用，其大小为μ1mg，依据牛顿第三定律可得木块对木板的滑动摩擦力也为μ1mg。又由于木板处于静止状态，木板在水平方向上受到木块的摩擦力μ1mg和地面的静摩擦力的作用，二力平衡，选项A正确，B错误；若增大F的大小，只能使木块的加速度大小变化，但木块对木板的滑动摩擦力大小不变，因而也就不行能使木板运动起来，选项C错误，D正确。
答案　AD
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，假如物体仍旧保持静止状态，则物体受到的静摩擦力的大小和方向将发生突变。
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，假如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。
3．动—动“突变”
某物体相对于另一物体滑动的过程中，若突然相对运动方向变了，则滑动摩擦力方向发生“突变”。
【例3】　(2021·全国新课标卷Ⅱ，15)如图7所示，在固定斜面上的一物块受到一外力F的作用，F平行于斜面对上。若要物块在斜面上保持静止，F的取值应有肯定范围，已知其最大值和最小值分别为F1和F2(F2＞0)。由此可求出(　　)

图7
A．物块的质量
B．斜面的倾角
C．物块与斜面间的最大静摩擦力
D．物块对斜面的正压力
解析　物块受与斜面平行的外力F作用，而在斜面上静止，此时摩擦力的大小和方向将随F的变化而变化。设斜面倾角为θ，由平衡条件F1－mgsin θ－fmax＝0，F2－mgsin θ＋fmax＝0，解得fmax＝，故选项C正确。
答案　C
【变式训练】
3．(多选)将力传感器A固定在光滑水平桌面上，测力端通过轻质水平细绳与滑块相连，滑块放在较长的小车上。如图8甲所示，传感器与计算机相连接，可获得力随时间变化的规律。一水平轻质细绳跨过光滑的定滑轮，一端连接小车，另一端系砂桶，整个装置开头处于静止状态。在滑块与小车分别前缓慢向砂桶里倒入细砂，力传感器采集的F－t图像如图乙所示。则(　　)

图8
A．2.5 s前小车做变加速运动
B．2.5 s后小车做变加速运动
C．2.5 s前小车所受摩擦力不变
D．2.5 s后小车所受摩擦力不变
解析　由题图乙可知，在F的变化阶段，砂桶质量在由小变大，滑块与小车之间没有相对滑动，属于静摩擦力，所以2.5 s前，小车、滑块均静止，A错误。2.5 s后小车受恒定摩擦力，但是外力增加，因此做变加速直线运动，B正确。依据上述分析，2.5 s前滑块受静摩擦力，且静摩擦力在变化，2.5 s后受滑动摩擦力，且大小不变，故D正确。
答案　BD