湖南省临湘一中2020年高考物理总复习 第13讲 摩擦力能力提升学案 新人教版必修1 9页

第十三讲 摩擦力 ‎ 考点一 静摩擦力 核心内容 ‎1.定义：两个相互接触而保持相对静止的物体，当他们有相对运动趋势时，所产生的阻碍相对运动趋势的力。‎ ‎2．产生条件：①相互接触，②有正压力，③接触面粗糙，④有相对运动趋势。‎ ‎3.方向：与接触面相切，与相对运动趋势方向相反，与正压力垂直。‎ ‎4.特点：有最大值存在，静摩擦力在零到最大值之间变化。‎ ‎【考题1】手握直立的瓶子并静止时，下列说法中正确的是( 　　)．‎ A.握力增大时，瓶子受到的静摩擦力也增大 B.握力减小时，瓶子受到的静摩擦力也减小 C.握力增大时，瓶子受到的静摩擦力不变 D.向瓶中倒水时，瓶子受到的静摩擦力不变 ‎【解析】瓶子直立握在手中静止时，受到手对它竖直向上的静摩擦力的作用，静摩擦力的大小等于瓶子的重力，增大或减小握力不会影响手对瓶子的静摩擦力的大小．但减小握力时，最大静摩擦力会减小：若最大静摩擦力仍大于瓶子的重力，瓶子仍能保持静止．向瓶中倒水，会增大瓶子的重力，因此，向瓶中倒水会增大手对瓶子的静摩擦力．‎ ‎【答案】C ‎【变式1-1】 如图13—1所示，一木块放在水平桌面上，在水平方向上共受三个力即F1、F2和摩擦力的作用，木块处于静止状态．其中F1＝10N、F2＝2N．若撤去Fl，则木块在水平方向上受到的摩擦力为( )．‎ A．2N，方向向右 B．6N，方向向右 C 2N，方向向左 D．零 考点二 静摩擦力的分析方法 核心内容 ‎1.假设法：两个物体之间是否有静摩擦力，可以假设两物体间的接触面光滑，若假设后，两物体的运动状态有一个发生改变，则说明两物体间有相互作用的静摩擦力；若假设后，两物体的运动状态都不发生改变，则说明两物体间没有静摩擦力。‎ ‎2.状态法：依据物体的运动状态和平衡条件或牛顿第二定律，判断物体间有无相互作用的静摩擦力。‎ 注意：①运动的物体可以受静摩擦力． ②静摩擦力可以是阻力，也可以是动力．‎ ‎ ③静摩擦力的方向可以与运动方向相同，也可以与运动方向相反，但一定跟相对运动趋势的方向相反．这表明运动方向跟相对运动趋势是有区别的．这是理解的难点．‎ ‎④静摩擦力的大小和方向具有可变性．要具体情况具体分析．‎ ‎【考题2】如图l3—3所示，物体a、b和c叠放在水平桌面上，水平力Fb＝5N、Fc＝10N分别作用于物体b、c上，a、b和c仍保持静止．以Fl、F2、F3分别表示a与b、b与c、c与桌面间的静摩擦力的大小，则( )．‎ A.Fl＝5N，F2＝O，F3＝5N B. Fl＝5N，F2＝5N，F3＝0‎ C.Fl＝0，F2＝5N，F3＝5N D．Fl＝0，F2＝10N，F3＝5N ‎【解析】为了考查a、b之间的摩擦力情况，以物体a作为研究对象，通过受力分析后得到a、b之间没有摩擦力的作用，如图l3—4(甲)所示．‎ 为了考查b、c之间的摩擦力情况，以物体ab组成的整体作为研究对象，通过受力分析后得到b受a向右的静摩擦力F2与Fb平衡，故F2＝5N，如图l3—4(乙)所示．‎ ‎ 为了考查c、地面之间的摩擦力情况，以物体abc组成的整体作为研究对象，通过受力分析后得到c受向左的静摩擦力F3与（Fc－Fb）平衡，故F3＝5N，如图13-4(丙)所示．‎ ‎【答案】C ‎【变式2—1】在粗糙水平面上有一个三角形木 块，在它的两个粗糙斜面上分别放两个质量为m1和m2的小木块，m1＞m2，如图13—5所示．已知三角形木块和两个小木块都是静止的，则粗糙水平面对三角形木块( )．‎ A.有摩擦力的作用，摩擦力的方向水平向右 　　　 B.有摩擦力的作用，摩擦力的方向水平向左 C.有摩擦力的作用，但摩擦力的方向不能确定　　 D.以上结论都不对.‎ 考点三 滑动摩擦力 核心内容 ‎1. 定义：两个相互接触而存在相对运动的物体，所产生的阻碍相对运动的力。‎ ‎2．产生条件：①相互接触，　②有正压力，　③接触面粗糙，　④有相对运动。‎ ‎3. 方向：与接触面相切，与相对运动方向相反，与正压力垂直。‎ ‎4. 大小：f=μN 注意：μ是一个没有单位的纯数，其值的大小在0到1之间；μ的大小只与两物体接触面间的材料有关，与接触面的粗糙程度有关；与物体间的正压力的大小、相对运动速度及接触面积的大小均无关。‎ ‎【考题3】一根重力为G，长度为L的均匀的长条木料放在水平桌面上，木料与桌面间的动摩擦因数为μ，现用水平力F0推木料，当木料经过如图l3-6中所示的位置时，桌面对它的摩擦力等于 ．‎ ‎ 【解析】“用水平力F0推木料，木料经过图示位置时”说明木料是运动的，受到的摩擦力是滑动摩擦力．另外要明确木料在运动过程中，木料在竖直方向上受重力和弹力，二力平衡，故弹力N＝G．由滑动摩擦力公式知，摩擦力f＝μG ‎【答案】 μG ‎ 【 变式3-1】如图l3—7所示，在水平放置的传送带上放有一物体，当皮带不动时，要使物体向右匀速运动，作用在物体上的水平拉力为F1；当皮带向左运动时．要使物体仍向右匀速运动，作用在物体上的水平拉力为F2，则( )．‎ A．Fl＝F2 　　 B．Fl＞F‎2 ‎　 C．F1＜F2 　 D．以上情况均有可能 考点四 摩擦力大小的计算方法 核心内容 ‎1.分清滑动摩擦力和静摩擦力；‎ ‎2.滑动摩擦力按f＝μN计算，要注意，N不一定是mg；静摩擦力的大小分为最大静摩擦力和非最大静摩擦力两类，对最大静摩擦力，仍然满足f＝μ0N，不过，μ0是静摩擦系数，μ0的值略大于滑动摩擦系数；而非最大静摩擦力的大小与正压力的大小和摩擦系数均无直接关系，只能依据平衡条件或牛顿第二定律计算得出。‎ ‎【考题4】如图l3-8所示，C是水平地面，A、B是两个长方形物体，F是作用在物体B上沿水平方向的力，物体A和B以相同的速度做匀速直线运动．由此可知，A、B间的动摩擦因数μ1和B、C间的动摩擦因数μ2有可能是( )．‎ A．μ1＝0，μ2＝O B．μ1＝0 ， μ2≠0‎ C．μl≠O，μ2＝O 　 D．μl≠0， μ2≠0‎ ‎【解析】 由A和B在外力F的作用下以相同速度做匀速直线运动知道，要采取先整体后隔离的解题方法，(A和B的运动状态相同)A与B间无相对运动趋势．以A和B为整体，在水平方向上受外力，所以C必然给A和B这个整体滑动摩擦力，所以μ2必然不等于零．再用隔离法研究A，由题意知，A在水平方向上不受外力，所以B肯定不给A静摩擦力．从静摩擦力产生的角度来看，只要接触、挤压、接触面粗糙、有相对运动趋势这些条件缺少一个，就不会产生静摩擦力．因为A与B以相同速度匀速运动，A与B无相对运动趋势，所以不管A与B间是否粗糙，都不会产生静摩擦力．所以μ1＝0或μ1≠0．‎ ‎【答案】B、D ‎【变式4—1】如图l3—9所示，位于水平桌面上的物块P，由跨过定滑轮的轻绳与物块Q相连，从滑轮到P和到Q的两段绳都是水平的．已知Q与P之间以及P与桌面之间的动摩擦因数都是μ，两物块的质量都是m，滑轮的质量、滑轮轴上的摩擦都不计．若用一水平向右的力F拉P，使它做匀速运动，则F的大小为( )．‎ ‎ A.4μmg B．3μmg C．2μmg D．μmg ‎【变式4—2】 如图13-l0所示，轻绳两端分别与A、C两物体相连接，‎ mA＝‎1kg，mB＝‎2kg，mC＝‎3kG，物体A、B、C及C与地面间的动摩擦因数均为μ＝0．1，轻绳与滑轮间的摩擦可忽略不计．若要用力将C物体拉动，则作用在C物体上水平向左的拉力最小为( )．(g取‎10m/s2)‎ A．6N B．8N C．10N D.12N 专 题 训 练 学考水平题 ‎1．[考点3]关于滑动摩擦力，以下说法中正确的是( )．‎ A. 滑动摩擦力总是和物体的运动方向相反 B. 滑动摩擦力总是阻碍物体间的相对运动 C．只有运动的物体才受到滑动摩擦力作用 D．滑动摩擦力总跟物体的重力成正比 ‎2．[考点1]关于静摩擦力，下列说法中正确的是( )．‎ A．两个相对静止的物体之间一定存在静摩擦力 B．受静摩擦力作用的物体一定是静止的 C．静摩擦力一定是阻力 D．静摩擦力的大小是可以变化的，但有一个限度 ‎3．[考点4]关于摩擦力与弹力的关系，下列说法中正确的是( )．‎ A．有弹力一定有摩擦力 B. 有弹力不一定有摩擦力 C．有摩擦力一定有弹力 D．同一接触面上的弹力和摩擦力的方向一定垂直 ‎4．[考点2]如图所示，用水平力F将质量为m的木块压在竖直墙壁上，使木块保持静止．下列说法中正确的是( )．‎ A. 因为木块静止，故F＝mg B．木块受的摩擦力的方向可能向下 C．如果F增大，木块与墙壁间的静摩擦力也增大 D．如果F增大，木块与墙壁间的摩擦力仍不变 ‎5．[考点3]如图所示，一物体在动摩擦因数μ＝0．2的水平面上向左运动，物体质量为‎10kg，它在运动过程中还受到一个水平向右的大小为20N的拉力作 用，则物体受到的摩擦力为( )．‎ A. ON B. 20N，水平向右 　　 C．40N，水平向右 　 D．20N，水平向左 ‎6．[考点3]磁悬浮列车行进时会“浮”在轨道上方，从而可高速行驶，高速行驶的原因是；列车起浮后，( )．‎ A．减小了列车的惯性 B. 减小了地球对列车的引力 C．减小了列车与铁轨间的摩擦力 D．减小了列车所受的空气阻力 高考水平题 ‎1．[考点3]如图所示，P是位于水平粗糙桌面上的物块．用跨过定滑轮的轻绳将P与小盘相连，小盘内有砝码，小盘与砝码的总质量为m．在P运动的过程中，若不计空气阻力，则关于P在水平方向受到的作用力与相应的施力物体，下列说法中正确的是( )．‎ A. 拉力和摩擦力，施力物体分别是地球和桌面 B．拉力和摩擦力，施力物体分别是绳和桌面 C．重力mg和摩擦力，施力物体分别是地球和桌面 D．重力mg和摩擦力，施力物体分别是绳和桌面 ‎2．[考点1]如图所示，两个物体A、B的质量均为‎1kg，各接触面间的动摩擦因数均为0．3，同时用F=1N的两个水平力分别作用在A、B上，则地面对物体B、B对物体A的摩擦力分别为( )‎ A．6N 3N B．1N 1N　　　 C．0 1N D．O 2N ‎3．[考点4]如图所示，质量为m的木块置于水平面上的木板上滑行，木板静止，木块与木板、木板与桌面间的动摩擦因数均为μ，木板质量为‎3m，则木板受桌面间的摩擦力大小为( )．‎ A．μmg B．2μmg C．3μmg D．4μmg ‎5．[考点4]质量为‎1kg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Vo沿水平地面向右滑行，同时受到一个水平向左的恒力 F=1N的作用，取向右为正方向，g取lOm/s2，该物体受到的摩擦力F摩随时间变化的图象是( )．‎ ‎6.[考点3]如图所示，有两条黑、白毛巾交替折叠地放在地面上，白毛巾的中部用线与墙壁连接，黑毛巾的中部用线拉住．设线均水平，若每条毛巾的质量均为m，毛巾之间及毛巾与地面之间的动摩擦因数为μ，欲将黑、白毛巾分离，则将黑毛巾匀速拉出需加的水平力为( )‎ A.2μmg B. 4μmg C．5μmg D．6μmg ‎7．[考点4]某同学骑自行车前进时，地面对后轮的摩擦力为F1，对前轮的摩擦力为F2，推自行车前进时，地面对后轮的摩擦力为f1，对前轮的摩擦力为f2,则下列说法中正确的是( )．‎ A．F2和f2的方向均向后 B．F1和f1的方向均向前 ‎ C．F1和f1的方向均向后 D．F1方向向前，f1方向向后 ‎8．[考点l]对如图所示的皮带传动装置，下列说法中正确的是( )．‎ A．A轮带动B轮沿逆时针方向旋转 B．B轮带动A轮沿逆时针方向旋转 C．C轮带动D轮沿顺时针方向旋转 D．D轮带动C轮沿顺时针方向旋转 ‎9. [考点4] A、B两木块分别重50N和60N，它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0．25，夹在A、B之间的轻质弹簧压缩了‎2cm，弹簧的劲度系数为400N/m，系统置于水平地面上静止不动．现用F＝1N的水平拉力作用在木块B上，如图所示，力F作用后，( )．‎ A．A木块所受摩擦力大小是l2．5N B. A木块所受摩擦力大小是11．5N C．B木块所受摩擦力大小是9N D．B木块所受摩擦力大小是7N ‎10．[考点4]重量为1OON的木箱放在水平地板上，至少要用35N的水平推力，才能使它从原地开始运动．木箱从原地移动以后，用30N的水平推力就可以使木箱继续做匀速运动．由此可知：木箱与地板间的最大静摩擦力Fm＝ ‎ ‎，木箱所受的滑动摩擦力f＝ ，木箱与地板间的动摩擦因数μ＝ ．如果用20N的水平推力推木箱，木箱所受的摩擦力是ｆ＝ ．‎ ‎11．[考点4]用劲度系数k＝490N／m的弹簧沿水平方向拉一木板，在水平桌面上做匀速直线运动，弹簧的长度为‎12cm，若在木板上放一质量为‎5kg的物体，仍用原弹簧沿水平方向匀速拉动木板，弹簧的长度变为‎14cm，试求木板与水平桌面间的动摩擦因数μ．‎ ‎12．[考点4]如图所示，物体A放在水平桌面上，通过定滑轮悬挂一个重为10N的物体B，且已知物体A与桌面间的最大静摩擦力为4N．要使A静止，需加一水平向左的力F1，试求F1的大小．‎ ‎13．[考点4如图所示，质量m＝‎10kg和M＝‎20kg的两物块，叠放在动摩擦因数为μ＝0．50的粗糙水平地面上，物块m通过处于水平位置的轻质弹簧与竖直墙连接，初始弹簧处于原长，弹簧的劲度系数k＝250N／m．现将一水平力F作用在物块M上，使其缓慢地向墙壁靠近，当移动ｘ＝‎40cm时，两物块开始滑动，则此时水平推力F为多大?‎ ‎14．[考点3]‎ ‎ (1)弹簧测力计、刻度尺、天平、量筒、电流表、电压表、多用电表等，都是中学物理实验中的常用仪器，虽然它们测量的物理量各不相同，但是它们却存在一些共性．例如，它们都有与被测物理量相关的单位，都存在测量的量程等，这些仪器还具有其他的一些共性的因素，请任意写出其中的两个：‎ ‎(2)某同学在做测定木板与木块间的动摩擦因数的实验时，‎ 设计了两种实验方案：‎ 方案A：木板固定，用弹簧测力计拉动木块，如图(a)所示；‎ 方案B：木块固定，用手拉动木板，如图(b)所示．‎ 除了实验必需的弹簧测力计、木板、木块、细线外，该同学还准备了质量为‎200g的重物若干个．(g取‎10m／s2)‎ ‎①上述两种方案中，你认为更合理的方案是 ，原因是 ；‎ ‎②该实验中应测量的物理量是 ；‎ ‎③该同学在木块上加放配重，改变木块对木板的正压力，记录了5组实验数据，如下表所示：‎ 实验次数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ 配重个数 ‎0‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ 弹簧测力计读数（N）‎ ‎0.50‎ ‎1.00‎ ‎1.50‎ ‎2.00‎ ‎2.50‎ 木块重（N）‎ ‎2.00‎ ‎4.00‎ ‎6.00‎ ‎8.00‎ ‎10.00‎ 请根据上述数据画出木块所受的摩擦力和压力的关系图象；由图象可 求出木板和木块间的动摩擦因数是 。‎