專題3.2摩擦力（原卷版）

專題3.2摩擦力【講】一．講核心素養(yǎng)學習目標要求核心素養(yǎng)和關鍵能力1.知道滑動摩擦力的概念及產(chǎn)生條件，會判斷滑動摩擦力的方向。2.知道滑動摩擦力的大小跟什么有關，會求滑動摩擦力。3.知道靜摩擦力的概念及產(chǎn)生條件，會判斷靜摩擦力的方向。4.知道最大靜摩擦力的概念，知道靜摩擦力的大小范圍。利用相對運動思維及假設法判斷摩擦力的存在和方向。分析推理能力二．講考點與題型【考點一】對靜摩擦力的理解和應用1．靜摩擦力產(chǎn)生的條件(1)接觸面是粗糙的。(2)兩物體相對靜止但存在相對運動趨勢。(3)兩物體在接觸面上有正壓力(彈力)。2．四種方法判斷靜摩擦力的有無(1)條件判斷法：接觸面之間有壓力、粗糙且有相對運動趨勢。(2)假設法：假設兩物體間無靜摩擦力，看物體是否相對滑動，判斷思路如下：(3)力的作用效果判斷法：如果相互接觸的物體間存在摩擦力，則必有相應的作用效果——平衡其他作用力或改變受力物體的運動狀態(tài)，可據(jù)此確定有無靜摩擦力。(4)相互作用判斷法：利用力的相互作用性，若甲對乙有靜摩擦力，則乙對甲也有靜摩擦力，據(jù)此可以判斷物體是否受靜摩擦力。3．靜摩擦力的方向(1)在接觸面上，與接觸面相切，且與物體相對運動趨勢的方向相反。(2)與物體運動的方向可能相同，也可能相反。4．靜摩擦力的大小(1)探究：如圖所示(2)結(jié)論：靜摩擦力會隨著外力的改變而改變，由二力平衡可知，靜摩擦力大小總等于使物體發(fā)生相對運動趨勢的外力。靜摩擦力有一個最大的限度，即最大靜摩擦力Fmax，靜摩擦力的大小范圍是0＜F≤Fmax。【例1】如圖所示，物體A、B疊放在水平地面上，水平力F作用在A上，使二者一起向左做勻速直線運動，下列說法正確的是()A．A、B之間無摩擦力B．A受到B的摩擦力水平向左C．B受到A的摩擦力水平向左D．地面對B的摩擦力為靜摩擦力，水平向右【素養(yǎng)提升】本題考查的核心素養(yǎng)是物理觀念與科學思維?！疽?guī)律總結(jié)】靜摩擦力與運動的關系辨析(1)受靜摩擦力作用的物體不一定是靜止的，關鍵決定于相對另一物體是否有相對運動趨勢．(2)靜摩擦力阻礙的是物體間的相對運動趨勢，但不一定阻礙物體的運動，即靜摩擦力不一定是阻力．方向與物體運動方向可能相同，也可能相反，還可能成一定夾角．(3)皮帶不打滑說明皮帶與輪接觸處，皮帶相對于輪靜止，靜摩擦力對主動輪是阻力，對從動輪是動力．?！咀兪接柧?】(多選)如圖所示，質(zhì)量為m的木塊在水平推力F的作用下靜止在豎直墻壁上，若推力F的大小增加到2F，則()A．木塊所受墻面的彈力增加到原來的2倍B．木塊所受墻面的摩擦力增加到原來的2倍C．木塊所受墻面的摩擦力方向向下D．木塊所受墻面的摩擦力不變【變式訓練2】如圖，一個木塊放在水平桌面上，在水平方向共受到三個力即F1、F2和摩擦力作用，木塊處于靜止狀態(tài)。其中F1＝10N、F2＝2N，則摩擦力的大小、方向()A.10N，方向向左 B.2N，方向向右C.8N，方向向左 【考點二】滑動摩擦力1．“相對運動”的意義滑動摩擦力存在于發(fā)生相對運動的兩個物體之間，“相對運動”可能是因為兩個物體一個靜止，另一個在運動；可能是因為兩個物體一個運動得快，另一個運動得慢；還可能是因為兩個物體運動方向相反。所以發(fā)生相對運動的物體不一定處于運動狀態(tài)，可能是因為另一個物體在運動造成的。2．滑動摩擦力產(chǎn)生的條件(1)兩物體相互接觸擠壓。(2)物體間的接觸面不光滑。(3)兩物體間存在相對運動。3．滑動摩擦力的方向(1)在接觸面上，與接觸面相切，且與物體相對運動的方向相反。(2)與物體的運動方向可能相同，也可能相反。4．滑動摩擦力的大小(1)公式法：根據(jù)公式Ff＝μFN計算。①正壓力FN是物體與接觸面間的壓力，不一定等于物體的重力，F(xiàn)N的大小根據(jù)物體的受力情況確定。②動摩擦因數(shù)μ與材料和接觸面的粗糙程度有關，而與物體間的壓力、接觸面的大小無關。(2)二力平衡法：物體處于平衡狀態(tài)(勻速運動或靜止)時，根據(jù)二力平衡條件求解?！纠?】(2023·昆明市官渡區(qū)一中高一開學考)如圖所示，汽車B在水平路面上以相對于地面的速度v1向右運動，車上的貨物A以相對于地面的速度v2向右運動。下列判斷正確的是()v1<v2，貨物A受到了汽車B所施加的向右的滑動摩擦力v1<v2，汽車B受到了貨物A所施加的向右的滑動摩擦力v1>v2，貨物A受到了汽車B所施加的向左的滑動摩擦力v1>v2，汽車B受到了貨物A所施加的向右的滑動摩擦力【例3】質(zhì)量為3kg的木塊放在水平地板上，用F＝6N的水平拉力拉該木塊時，木塊恰能做勻速直線運動。(g取10N/kg)(1)求木塊與地板間的動摩擦因數(shù)；(2)若F的大小不變而將方向改為豎直向上作用于該木塊上，則此時應加一個多大的水平拉力，才能使該木塊保持勻速直線運動狀態(tài)？(3)若在物體運動過程中撤去拉力，在物體繼續(xù)向前滑行的過程中，物體受到的摩擦力是多大？【素養(yǎng)提升】本題考查的核心素養(yǎng)是物理觀念及科學思維?！炯记煽偨Y(jié)】求解滑動摩擦力大小的思路(1)判斷滑動摩擦力的有無：根據(jù)接觸面的性質(zhì)和物體間是否產(chǎn)生相對運動，確定物體之間是否存在滑動摩擦力。(2)求解方法的選?、偃绻矬w做勻速直線運動，可根據(jù)二力平衡法和公式法求解滑動摩擦力大小。②如果物體做非勻速直線運動，可根據(jù)公式Ff＝μFN求解滑動摩擦力的大小?！咀兪接柧?】．如圖所示為某同學課桌上整齊擺放的一堆書，中間夾了一本物理課本，兩側(cè)其他書對物理課本的壓力都為10N，已知書與書之間的動摩擦因數(shù)為0.25，為了將物理課本水平抽出，該同學提供的拉力至少為()A.2.5N B.5NC.10N D.15N【變式訓練2】如圖所示，質(zhì)量為20kg的物體放在水平地面上，已知物體與水平地面間的最大靜摩擦力為120N，動摩擦因數(shù)是0.5，物體的一端與一根勁度系數(shù)為4×103N/m的輕質(zhì)彈簧相連(設彈簧的形變均在彈性限度內(nèi)，取g＝10m/s2)，問：(1)將彈簧拉長2cm時，物體受到地面的摩擦力Ff1多大？(2)將彈簧拉長4cm時，物體受到地面的摩擦力Ff2多大？(3)物體在水平面上勻速運動時，彈簧形變量Δx多大？【考點三】摩擦力的“突變”問題摩擦力突變的常見情況分類說明案例圖示靜—靜“突變”物體在摩擦力和其他力作用下處于平衡狀態(tài)，當作用在物體上的其他力發(fā)生突變時，如果物體仍能保持靜止狀態(tài)，則物體受到的靜摩擦力的大小或方向?qū)l(fā)生“突變”在水平力F作用下物體靜止于斜面，F(xiàn)突然增大時物體仍靜止，則所受靜摩擦力大小或方向?qū)ⅰ巴蛔儭膘o—動“突變”物體在摩擦力和其他力作用下處于靜止狀態(tài)，當其他力變化時，如果物體不能保持靜止狀態(tài)，則物體受到的靜摩擦力將“突變”為滑動摩擦力放在粗糙水平面上的物體，水平作用力F從零逐漸增大，物體開始滑動時，物體受到地面的摩擦力由靜摩擦力“突變”為滑動摩擦力動—靜“突變”在摩擦力和其他力作用下，做減速運動的物體突然停止滑行時，物體將不受摩擦力作用，或滑動摩擦力“突變”為靜摩擦力滑塊以v0沖上斜面做減速運動，當?shù)竭_某位置靜止時，滑動摩擦力“突變”為靜摩擦力動—動“突變”某物體相對于另一物體滑動的過程中，若突然相對運動方向變了，則滑動摩擦力方向發(fā)生“突變”水平傳送帶的速度v1大于滑塊的速度v2，滑塊受到的滑動摩擦力方向向右，當傳送帶突然被卡住時滑塊受到的滑動摩擦力方向“突變”為向左【例3】(多選)如圖所示，水平木板上有質(zhì)量m＝3.75kg的物塊，受到隨時間t變化的水平拉力F作用，用力傳感器測出相應時刻物塊所受摩擦力Ff的大小如圖所示，取重力加速度g＝10m/s2，下列判斷正確的是()A.t＝1s時外力F等于零B.t＝6s時外力F可能等于5N【素養(yǎng)提升】本題考查的核心素養(yǎng)是物理觀念科學思維?！炯记煽偨Y(jié)】物體受到的外力發(fā)生變化時，物體受到的摩擦力就有可能發(fā)生突變．解決這類問題的關鍵：正確對物體進行受力分析和運動狀態(tài)分析，從而找到物體摩擦力的突變“臨界點”．【變式訓練1】(多選)如圖甲所示，一人用由零逐漸增大的水平力F推靜止于水平地面上質(zhì)量為10kg的木箱，木箱所受的摩擦力Ff與F的關系如圖乙所示，g取10m/s2，下列說法正確的是()Ffm＝21NFfm＝20Nμμ【變式訓練2】(2023·重慶西南大學附中月考)某同學利用圖甲所示裝置研究摩擦力的變化情況。實驗臺上固定一個力傳感器，傳感器通過棉線拉住物塊，物塊放置在粗糙的長木板上。水平向左拉木板，傳感器記錄的F－t圖像如圖乙所示，則()甲乙C.由乙圖知，物塊受到的最大靜摩擦力大小等于滑動摩擦力大小三．講知識體系四．課堂練習1．為了測定木塊和豎直墻壁之間的動摩擦因數(shù)，某同學設計了一個實驗：用一根彈簧將木塊壓在墻上，同時在木塊下方有一個拉力F2作用，使木塊恰好勻速向下運動，如圖所示?，F(xiàn)分別測出了彈簧的彈力F1、拉力F2和木塊的重力G，則動摩擦因數(shù)μ應等于()A.eq\f(F2＋G,F1) B.eq\f(F2,F1)C.eq\f(G,F1) D.eq\f(F1＋G,F2)2.(多選)用手握住一個油瓶(瓶始終處于豎直方向)，如圖所示．下列說法中正確的有()A．瓶中油越多，手必須握得越緊B．手握得越緊，油瓶受到的摩擦力越大C．不管手握得有多緊，油瓶受到的摩擦力總是一定的D．以上說法都正確3.在車站、商場、機場、展覽館和體育館等人流集中的地方，通常會安裝自動扶梯(圖1)或自動人行道(圖2)，當一人分別站在左面的自動扶梯與右面的自動人行道從一樓勻速上到二樓的過程中，他所受的摩擦力對應的是()C.在圖1不受摩擦力，圖2受到沿斜面向上的摩擦力D.圖1受到水平向右的摩擦力，圖2不受摩擦力4.(2023·吉林高二期末)物體A的質(zhì)量為1kg，置于水平地面上，物體與地面的動摩擦因數(shù)為μ＝0.2。從t＝0開始物體以一定初速度v0向右滑行的同時，受到一個水平向左的恒力F＝1N的作用，則下圖中能反映物體受到的摩擦力Ff隨時間變化的圖像是(取向右為正方向，g＝10m/s2)()5.(多選)如圖所示，用水平力F拉著一物體在水平地面上做勻速直線運動，從t＝0時刻起水平力F的大小隨時間均勻減小，到t1時刻