（江苏专版）2020版高考物理一轮复习第二章第2节摩擦力讲义（含解析）.doc

309 教育网 www.309edu.com309 教育资源库 www.309edu.com摩擦力(1)摩擦力总是阻碍物体的运动或运动趋势。(×)(2)受静摩擦力作用的物体一定处于静止状态。(×)(3)受滑动摩擦力作用的物体，可能处于静止状态。(√)(4)接触处有摩擦力作用时一定有弹力作用。(√)(5)接触处的摩擦力一定与弹力方向垂直。(√)(6)两物体接触处的弹力越大，滑动摩擦力越大。(×)(7)两物体接触处的弹力增大时，接触面间的静摩擦力大小可能不变。(√)突破点(一) 静摩擦力的有无及方向判断[题点全练]1.[多选](2018·长春期末)如图所示，三个相同的长方形物体A、 B、 C 叠放在水平面上。水平向右的恒力 F 作用在 B 上，三个物体静止。下列说法中正确的是( )A． B 对 A 的摩擦力水平向左，大小为 FB． B 对 C 的摩擦力水平向左，大小为 FC． C 对 B 的摩擦力水平向左，大小为 FD．地面对 C 的摩擦力水平向左，大小为 F解析：选 CD 对 A 受力分析，物体 A 处于平衡状态，只受重力和支持力，不受到摩擦309 教育网 www.309edu.com309 教育资源库 www.309edu.com力作用，若存在摩擦力，则出现不平衡现象，故 A 错误；对 AB 整体受力分析，水平方向受拉力和向左的摩擦力，根据平衡条件， C 对 B 的摩擦力水平向左，大小为 F；根据牛顿第三定律可知， B 对 C 的摩擦力大小为 F，方向水平向右，故 B 错误，C 正确；对 ABC 整体受力分析，整体受到重力、地面的支持力、向右的拉力 F、地面对 C 的静摩擦力，由共点力平衡可知，地面对 C 的摩擦力水平向左，大小为 F，故 D 正确。2．如图甲、乙所示，物体 P、 Q 在力 F 作用下一起以相同速度沿力 F 方向匀速运动，乙图中斜面体固定不动。关于物体 P 所受的摩擦力，下列说法正确的是( )A．甲、乙两图中物体 P 均受摩擦力，且方向均与 F 相同B．甲、乙两图中物体 P 均受摩擦力，且方向均与 F 相反C．甲、乙两图中物体 P 均不受摩擦力D．甲图中物体 P 不受摩擦力，乙图中物体 P 受摩擦力，方向和 F 方向相同解析：选 D 甲图： P 做匀速直线运动， P 没有相对于 Q 的运动趋势，故 P 不受摩擦力；乙图： P 也处于平衡状态，但 P 的重力使 P 有沿斜面下滑的趋势，则 Q 对 P 有向上的静摩擦力，故 P 受与 F 方向相同的摩擦力。故 D 正确。3．[多选](2018·南京模拟)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，运动方向如图中箭头所示。则下列说法正确的是( )A． A 物体受到的摩擦力方向向右B．三个物体中只有 A 物体受到的摩擦力是零C． B、 C 受到的摩擦力方向相同D． B、 C 受到的摩擦力方向相反解析：选 BC A 物体与传送带一起匀速运动，它们之间无相对运动或相对运动趋势，即无摩擦力作用，A 错误； B、 C 两物体虽运动方向不同，但都处于平衡状态，由沿传送带方向所受合力为零可知， B、 C 两物体均受沿传送带方向向上的摩擦力作用，故 B、C 正确，D 错误。[题后悟通]判断静摩擦力的有无及方向的三种方法(1)假设法利用假设法判断的思维程序如下：309 教育网 www.309edu.com309 教育资源库 www.309edu.com(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。突破点(二) 摩擦力大小的计算1．滑动摩擦力的计算方法：可用公式 f＝ μN 计算，注意对物体间相互挤压的弹力 N的分析， N 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＝ μN 。(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。[典例] (2018·衡水检测)如图所示：质量为 m 的木块在质量为 M的长木板上滑行，长木板与地面间动摩擦因数为 μ 1，木块与长木板间动摩擦因数为 μ 2，若长木板仍处于静止状态，则长木板受地面摩擦力大小一定为( )A． μ 1(m＋ M)g B． μ 2mgC． μ 1mg D． μ 2mg＋ μ 1Mg[审题指导]物体 m 相对 M 向右滑动，受到向左的滑动摩擦力；力的作用是相互的，故 m 对 M 有向右的滑动摩擦力，故 M 有向右滑动的趋势，受到向左的静摩擦力。[解析] 物体 m 相对 M 向右滑动，受到向左的滑动摩擦力，大小为：309 教育网 www.309edu.com309 教育资源库 www.309edu.comF1＝ μ 2FN＝ μ 2mg；力的作用是相互的，故木块对长木板有向右的滑动摩擦力，故长木板有向右滑动的趋势，受到地面对其向左的静摩擦力，根据平衡条件，有 F2＝ F1，因而 F2＝ μ 2mg。本题中木板受地面的静摩擦力，故不能用 F＝ μ 1(m＋ M)g 求摩擦力，故只有 B 正确。[答案] B[易错提醒] 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＝ μF N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。[集训冲关]1.(2018·扬州六校联考)如图所示，两块相同的木块被竖直的木板夹住保持静止状态，设每一木块的质量为 m，则两木块间的摩擦力大小为( )A．0 B．0.5 mgC． mg D．2 mg解析：选 A 设每一木块的重力为 G，一侧木板对木块的摩擦力大小为 f1，两块木块之间的摩擦力大小为 f2。根据平衡条件得，对整体，有：2 f1＝2 G，得 f1＝ G。对 A 木块，有： f1＋ f2＝ G，解得 f2＝0。即两木块间摩擦力为零，故 A 正确，B、C、D 错误。2.[多选](2019·如东月考)如图所示，一质量为 m 的木块靠在竖直粗糙的墙壁上，木块与墙壁间的动摩擦因数为 μ ，且受到水平力 F 的作用。下列说法正确的是( )A．若木块静止，则木块受到的静摩擦力大小等于 mg，方向竖直向上B．若木块静止，当 F 增大时，木块受到的静摩擦力随之增大C．若木块沿墙壁向下运动，则墙壁对木块的摩擦力大小为 μFD．若开始时木块静止，瞬间将 F 撤去，此后木块将做自由落体运动解析：选 ACD 若木块静止，则竖直方向上的静摩擦力与重力大小相等，方向相反，故 A 项正确，B 项错误；木块沿墙壁向下运动时，受到向上的滑动摩擦力作用，滑动摩擦力等于动摩擦因数与正压力的乘积，这里正压力等于 F，故 C 项正确；依据受力分析，撤去 F 后，木块只受重力作用，故 D 正确。突破点(三) 摩擦力的三类突变 一  “静 —静 ”突 变309 教育网 www.309edu.com309 教育资源库 www.309edu.com物体在摩擦力和其他力的共同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，物体虽然仍保持相对静止，但物体所受的静摩擦力将发生突变。[例 1] [多选](2019·启东模拟)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 0.6 kg，弹簧测力计读数为 2 N，滑轮摩擦不计。若轻轻取走盘中的部分砝码，使总质量减少到 0.3 kg 时，将会出现的情况是( g 取 10 m/s2)( )A．弹簧测力计的读数将变小B． A 仍静止不动C． A 对桌面的摩擦力变小D． A 所受的摩擦力变大[解析] 取砝码前，绳中拉力 T＝6 N，要使 A 静止，则 f＋ F＝ T，即此时摩擦力大小为 f＝4 N， A 与桌面间的最大静摩擦力大于等于 4 N；取走砝码后，绳中拉力 T′＝3 N，假设 A 仍静止在原处，则 f′＋ F＝ T′，需要的摩擦力大小为 f′＝1 N，故能静止在原处，弹簧的长度不变，弹簧测力计的读数不变； A 所受的摩擦力由 4 N 变为 1 N。[答案] BC 二  “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] (2019·温州九校联考)长直木板的上表面的一端放有一铁块，木板由水平位置缓慢向上转动(即木板与水平面的夹角 α 变大)，另一端不动，如图所示。则铁块受到的摩擦力 Ff随角度 α 的变化图像可能正确的是(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)( )[解析] 使铁块沿着斜面下滑的力是 F＝ mgsin α ，对于一个确定的角度 α ，最大静摩擦力是 Ffm＝ μmg cos α 。如果 F＜ Ffm，那么铁块所受的是静摩擦力，由平衡条件得知，摩擦力 Ff＝ F＝ mgsin α ，当 α 逐渐变大，会出现 F＞ Ffm，这样，出现滑动摩擦，摩擦力Ff＝ μmg cos α ，在阶段 1 即静摩擦阶段， Ff＝ F＝ mgsin α ，sin α 随 α 变大而变大，当 F 增大到等于 Ffm后，就进入第 2 阶段即动摩擦阶段， Ff＝ μmg cos α ，余弦函数随 α变大而变小，由题，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，两阶段在衔接处没有数值突变，故 C正确。[答案] C309 教育网 www.309edu.com309 教育资源库 www.309edu.com 三  “动 —静 ”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，质量为 1 kg 的物体与地面间的动摩擦因数μ ＝0.2，从 t＝0 开始以初速度 v0沿水平地面向右滑行，同时受到一个水平向左的恒力 F＝1 N 的作用，取 g＝10 m/s2，向右为正方向，该物体受到的摩擦力 Ff随时间变化的图像是(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)( )[解析] 从 t＝0 开始以初速度 v0沿水平地面向右做匀减速运动，受到的滑动摩擦力大小为 Ff＝ μmg ＝0.2×1×10 N＝2 N，方向向左，为负值。当物体的速度减到零时，物体所受的最大静摩擦力为 Ffm＝ μmg ＝2 N＞1 N，则F＜ Ffm，所以物体不能被拉动而处于静止状态，受到静摩擦力作用，其大小为 Ff＝ F＝1 N，方向向右，为正值，根据数学知识得知，A 图像正确。[答案] A摩擦力方向与运动方向的三类关系摩擦力的方向与物体间的相对运动或相对运动趋势方向相反，但与物体的实际运动方向可能相同、可能相反、也可能不共线。(一)摩擦力方向与运动方向相同1.[多选](2019·濉溪月考)如图所示，皮带运输机正在把货物从低处匀速运往高处，运送过程中货物与传送带保持相对静止。下列说法正确的是( )A．货物具有相对传送带向上的运动趋势B．货物具有相对传送带向下的运动趋势C．货物受传送带的摩擦力沿传送带向上D．传送带没有给货物摩擦力作用解析：选 BC 若货物和传送带间没有摩擦力，则货物将向下滑动，故货物相对传送带有向下的运动趋势，故 A 错误，B 正确；摩擦力的方向总是与物体间的相对运动或相对