第09讲 　摩擦力-【暑假自学课】2022年新高一物理暑假精品课（人教版）

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第09讲 摩擦力


【学习目标】
1.知道摩擦力的定义及分类．
2．理解静摩擦力和滑动摩擦力的产生条件．
3．会判断摩擦力的方向及计算摩擦力的大小．
4．了解最大静摩擦力的概念，并知道滑动摩擦力和最大静摩擦力之间的大小关系.

【基础知识】
一 滑动摩擦力
1．定义：两个 的物体相对滑动时，在接触面上会产生一种
的力，这种力叫做滑动摩擦力．
2．方向：总是沿着 ，并且跟物体 的方向相反．
3．大小：两个物体间的滑动摩擦力的大小跟 成正比，用公式表示为F＝ ，其中μ是比例常数(它是两个力的比值，没有单位)，叫做 ，它的数值跟相互接触的两个物体的 有关，还跟接触面的情况(如粗糙程度)有关．
二 静摩擦力
1．定义：两个物体之间只有 ，而没有 时产生的摩擦力叫做静摩擦力．
2．方向：总是沿着 ，并且跟物体 的方向相反．
3．大小：当相对运动趋势增强时，静摩擦力也随之增大，但有一个限度，这个静摩擦力的最大值叫做 ．而两物体间实际发生的静摩擦力F在 与
之间，即 ．
答案：
一 1.相互接触 阻碍相对运动 2.接触面 相对运动
3.压力 μFN 动摩擦因数 材料
二 1.相对运动趋势 相对运动 2.接触面 相对运动趋势
3.最大静摩擦力 0 最大静摩擦力Fmax 0
【考点剖析】
考点一：静摩擦力的理解和应用
考向1 静摩擦力的理解
例1．关于静摩擦力，下列说法中正确的是(　　)
A．两个表面粗糙的物体，只要直接接触就会产生静摩擦力
B．静摩擦力总是阻碍物体的运动
C．静摩擦力的方向跟物体间相对运动趋势的方向相反
D．两个物体之间的静摩擦力总是一个定值
【答案】C
【解析】由于静摩擦力产生在彼此直接接触且相互挤压、接触面粗糙又有相对运动趋势的物体之间，所以A错误；静摩擦力的作用是阻碍物体间的相对运动趋势，方向与物体间相对运动趋势的方向相反，不能说成阻碍物体的运动，所以B错误，C正确；两物体间静摩擦力的大小通常随物体所受其他外力的变化而变化，因此D错误．
体间的相对运动，滑动摩擦力与物体的相对运动的方向相反，故D正确。

考向1 对静摩擦力的有无和方向的判断
例2如图所示，杆的上端用细绳吊在天花板上的O点，下端放在水平面上，且杆都处于静止状态，则地面对杆的摩擦力方向向左的是(　　)


【答案】A
【解析】物体在拉力和重力的作用下有向右的运动趋势，故物体受到向左的摩擦力，A正确；物体受到的竖直向上的拉力，则B只受竖直方向上的力，水平方向没有外力作用，故物体不受摩擦力，B错误；物体受向上的拉力，水平方向没有外力的作用，故杆没有水平方向的作用，故没有摩擦力，C错误；物体在拉力的作用下，相对地面有向左的运动趋势，故物体受向右的摩擦力，D错误．
考向3 静摩擦力的计算
例3.如图所示，水平面上有一重为的物体，受到和的水平力作用而保持静止，已知物体与水平面间的动摩擦因数，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求：
(1)物体所受的摩擦力的大小与方向；
(2)若只将撤去，物体受到的摩擦力的大小和方向．

【答案】(1)7 N　水平向右　 (2)6 N　水平向左
【解析】(1) 由于
F1-F2=13-6=7N＜fm
所以物体处于静止状态，所受摩擦力为静摩擦力：故有：
f1=F1-F2=7N
方向水平向右．
(2) 因为
F2=6N＜fm
物体保持静止，故所受静摩擦力为：
f2=F2=6N
方向水平向左

考点二：滑动摩擦力
考向1滑动摩擦力的理解
　例4．(多选)有关滑动摩擦力，下列说法中正确的有(　　)
A．有正压力一定有滑动摩擦力
B．有滑动摩擦力一定有正压力
C．滑动摩擦力总是与接触面上的正压力垂直
D．只有运动的物体才受滑动摩擦力作用
【答案】BC
【解析】由产生滑动摩擦力的条件知，选项A错误，选项B正确；滑动摩擦力的方向与接触面相切，而正压力垂直于接触面，所以滑动摩擦力的方向跟接触面所受正压力垂直，选项C正确；静止的物体也可以受滑动摩擦力，如擦黑板时，黑板是静止的，但相对黑板擦是运动的，所以黑板受滑动摩擦力作用，关键要理解“运动”和“相对运动”的含义，选项D错误．
考向2 滑动摩擦力的方向判断
　例5 如图所示，汽车B在水平路面上以相对于地面的速度v1向右运动，车上的货物A以相对于地面的速度v2向右运动．下列判断正确的是(　　)

A．若v1 B．若v1 C．若v1>v2，货物A受到了汽车B所施加的向左的滑动摩擦力
D．若v1>v2，汽车B受到了货物A所施加的向右的滑动摩擦力
【答案】B
【解析】若v1v2时，货物A相对汽车B向左滑动，受到汽车B所施加的向右的滑动摩擦力，汽车B受到货物A所施加的向左的滑动摩擦力，故选项C、D错误．
考向3 滑动摩擦力的计算
例6.如图所示，一重为40 N的木块原来静止在水平桌面上，某瞬间在水平方向上同时受到两个方向相反的力F1、F2的作用，其中F1＝13 N，F2＝6 N，已知木块与地面间的动摩擦因数为0.2，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求：

(1)木块受到的摩擦力的大小和方向；
(2)当只将F1撤去时，木块受到的摩擦力的大小和方向；
(3)若撤去的力不是F1而是F2，求木块受到的摩擦力的大小和方向．
【答案】 (1)7 N　水平向左　(2)6 N　水平向右
(3)8 N　水平向左
【解析】当木块运动时受到的滑动摩擦力为
F滑＝μFN＝μG＝0.2×40 N＝8 N，
故木块受到地面的最大静摩擦力为8 N.
(1)加上F1、F2后，F1和F2相当于一个方向向右的F＝F1－F2＝7 N的力，由于F小于最大静摩擦力，故木块处于静止状态，则木块受到地面静摩擦力的作用，大小为7 N，方向水平向左．
(2)由于F2小于最大静摩擦力，故木块仍保持静止．由二力平衡知识知，木块受到的静摩擦力大小等于F2，即大小为6 N，方向水平向右．
(3)撤掉F2后，由于F1大于最大静摩擦力，则木块受到的摩擦力为滑动摩擦力，大小为8 N，方向水平向左．

【真题演练】
1． 下列关于摩擦力的说法中,正确的是（ ）
A．静止的物体受到的摩擦力必是静摩擦力
B．运动的物体受到的摩擦力必是滑动摩擦力
C．物体接触面上所受摩擦力的大小与该接触面上弹力大小成正比
D．滑动摩擦力一定阻碍物体间的相对滑动．
【答案】D
【解析】当一个物体在另一个物体表面滑动时，产生的摩擦力叫滑动摩擦力；受滑动摩擦力的物体不一定是运动的，如雪橇在雪地上滑动时，地面没有动，但是地面受到滑动摩擦力作用，故A错误；当一个物体与另一个物体之间没有相对滑动时，产生的摩擦力叫静摩擦力，但两物体可能是对地运动的，故B错误；滑动摩擦力大小与接触面弹力大小成正比，静摩擦力大小与接触面弹力大小无直接关系，故C错误；滑动摩擦力一定阻碍物
2. 关于滑动摩擦力公式F＝μFN，下列说法中正确的是(　　)
A．公式中的压力FN一定等于物体重力的大小
B．由μ＝，可知动摩擦因数μ与滑动摩擦力F成正比，与压力FN成反比
C．由F＝μFN可知，若μ一定，F与FN成正比
D．F的大小是由μ和FN决定的，还与接触面的大小有关
【答案】C
【解析】选由滑动摩擦力公式F＝μFN可知，FN是物体受到的弹力，不一定等于物体的重力，故A错误；而μ只与接触面的材料及粗糙程度有关，与摩擦力F、支持力FN无关，故B错误；由滑动摩擦力公式F＝μFN可知，F与μ成正比，与FN成正比，故C正确；由滑动摩擦力公式F＝μFN可知，摩擦力F的大小是由μ和FN决定的，与接触面的大小无关，故D错误。
3.如图所示,重力G=20N的物体，在动摩擦因数为0.1的水平面上向左运动，同时受到大小为10N的，方向向右的水平力F的作用，则物体所受摩擦力大小和方向是(　 )

A．2N，水平向左 B．2N，水平向右
C．10N，水平向左 D．12N，水平向右
【答案】B
【解析】物体在水平面上向左运动，受到水平面滑动摩擦力方向向右。物体对水平面的压力大小等于物体的重力G，则摩擦力大小为0.1×20N=2N。故选B。
4．(多选)有一辆遥控电动玩具汽车,由车内电动马达驱动后轮转动．现玩具汽车的后轮、前轮分别放在平板小车甲、乙上，如图所示．按动遥控器上的“前进”“后退”键,汽车就能前进或后退，地面与甲、乙车之间的摩擦不计．下列叙述正确的是( )

A.按动遥控器上的“前进”键,乙车对前轮摩擦力向前，乙车相对地面向前进
B.按动遥控器上的“前进”键，甲车对后轮摩擦力向前，甲车相对地面向后退
C.按动遥控器上的“后退”键，甲车对后轮摩擦力向后，甲车相对地面向前进
D.按动遥控器上的“后退”键,乙车对前轮摩擦力向后,乙车相对地面向后退
【答案】BC
【解析】汽车的后轮是主动轮，前轮是从动轮，当按动遥控器上的“前进”键时，车内电动马达驱动后轮转动，甲车对后轮施加一个水平向前的摩擦动力，甲车会受到一个水平向后的反作用力，所以甲车相对地面向后退，而乙车对前轮的摩擦力向后，前轮对乙车施加向前的反作用力，乙车相对地面向前进，A项错误,B项正确;同理，可分析得出C项正确,D项错误．
5．如图甲所示，用水平力F将质量为0.4kg的物块压在竖直墙壁上静止不动，物块与墙面间的动摩擦因数为0.4．若力F随时间t变化的规律如图乙所示，取g＝10m/s2，认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列图象中，能正确反映物块所受墙的摩擦力大小f随时间t变化规律的是（　　）

A．
B．
C．
D．
【答案】B
【解析】开始时物体受到的最大静摩擦力，重力，故开始时，物体处于静止状态，受到静摩擦力作用，当静摩擦力等于重力时，，解得压力，时间为，分析可知，时间内，物体受到的静摩擦力大小为，的时间内，物体受到滑动摩擦力逐渐减小，选项B正确。
6．如图甲所示，A、B两个物体叠放在水平面上，B的上下表面均水平，A物体与一拉力传感器相连接，连接拉力传感器和物体A的细绳保持水平．从t＝0时刻起，用一水平向右的力F＝kt (k为常数)作用在B的物体上，力传感器的示数随时间变化的图线如图乙所示，已知k、t1、t2，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力．据此可求(　 　)

A．A、B之间的最大静摩擦力 B．A物体的质量
C．A、B之间的动摩擦因数μAB D．B与水平面间的动摩擦因数μ
【答案】A
【解析】0-t1内，A不受水平拉力，说明水平面对B的静摩擦力没有达到最大值，t1-t2内力传感器的示数逐渐增大，说明水平面对B的静摩擦力达到最大值，B对A有向右有静摩擦力，t2时刻后力传感器的示数不变，说明B相对A向右运动，A受到滑动摩擦力，则t2时刻A、B之间的静摩擦力达到最大值，且为 fmax=k（t2-t1），故A正确。根据题中的条件不能求解A物体的质量，选项B错误；由于B运动后A静止不动，则A、B间有滑动摩擦力，等于k（t2-t1）。由于A对B的压力不能求出，所以不能求出A、B之间的动摩擦因数μAB，故C错误。B对水平面的压力求不出来，因此不能求出B与水平面间的动摩擦因数，故D错误。
7．(多选)对如图所示的皮带传动装置，下列说法中正确的是(　　)

A．B轮带动A轮时沿逆时针方向转动
B．C轮带动D轮时沿顺时针方向转动
C．皮带上M点所受的静摩擦力方向向上
D．皮带上N点所受的静摩擦力方向可能向上，也可能向下
【答案】AC
【解析】在图甲、乙中，若左侧轮为主动轮，当左侧轮顺时针转动时，会出现下面皮带绷紧，则A带动B；当左侧轮逆时针转动时，会出现上面皮带绷紧，则C带动D，故选项B错误；若右侧轮为主动轮，当右侧轮顺时针转动时，会出现上面皮带绷紧，则D带动C；当右侧轮逆时针转动时，会出现下面皮带绷紧，则B带动A，故选项A正确；对于图甲中皮带上M点的静摩擦力方向的判断也分两种情况讨论，若A带动B，则A带动皮带一起顺时针方向转动，M点相对B轮有向下的运动趋势，所以M点受到向上的静摩擦力；若B带动A，B逆时针转动，则M点相对B轮有向下的运动趋势，所以M点受到向上的静摩擦力，故选项C正确；对于图乙中的N点，同理可得，N点所受静摩擦力方向向下，所以选项D错误．
8 判断各图中物体A是否受摩擦力作用(A和B相对静止)；若有，判断A受的摩擦力沿什么方向？

(1)图a中A、B相对地面静止；
(2)图b中A、B相对地面静止；
(3)图c中A、B一起向右做匀速直线运动；
(4)图d中A、B一起向右做匀速直线运动．
答案： (1)不受摩擦力作用　(2)向左的静摩擦力　(3)不受摩擦力作用 　(4)向左的静摩擦力
【解析】图a情况，物体A处于平衡状态，假设物体A受静摩擦力作用，根据二力平衡知识可知，物体A的平衡状态被破坏，因此假设是错误的，故在图a情况下物体A不受摩擦力．图b情况下物体A也处于平衡状态，由于A受向右的力F的作用，由二力平衡知A一定受向左的静摩擦力作用．图c情况，用力F拉水平地面上的B物体，B物体及其上面的A物体保持相对静止做匀速直线运动，假设A受静摩擦力作用，根据二力平衡知识可知，物体A的平衡条件被破坏，因此假设是错误的，A不受摩擦力作用．图d情况下，由于A做匀速直线运动，说明A在水平方向上平衡，根据二力平衡可知，A在水平方向上一定受到静摩擦力的作用与F相平衡，静摩擦力的方向与运动方向相反．



【过关检测】
1．如图所示，用手向右拉毛刷，毛刷与桌面保持相对静止，则（ ）

A．毛刷静止不动不受摩擦力
B．手与毛刷间存在滑动摩擦力
C．毛刷受到桌面的静摩擦力方向向左
D．手与毛刷之间不存在相互作用力
【答案】C
【解析】用手向右拉毛刷，毛刷相对桌面静止但产生了向右的运动趋势，桌面阻碍毛刷从而施加给毛刷向左的静摩擦力，故C正确，AB错误。手与毛刷之间存在相互作用力，故D错误。
2．关于摩擦力，下列说法正确的是
A．只有静止的物体才受到静摩擦力的作用
B．正压力越大，摩擦力就越大
C．摩擦力的方向可能与运动方向相同
D．摩擦力一定阻碍物体运动
【答案】C
【解析】运动的物体也可以受到静摩擦力作用，例如随传送带一起运往高处的物体受到静摩擦力作用，故A错误；静摩擦力的大小与正压力无关，故B错误；滑动摩擦力方向与相对运动方向相反，可与运动方向相同，也可与运动方向相反，故C正确。摩擦力阻碍的是相对运动，故摩擦力可能与物体的运动方向相同，可以是动力，也可能与物体的运动方向相反，可以是阻力，故D错误。
3．一重为10N的物体静止在水平桌面上，现用2N的水平推力向右推它但未能推动，如图所示则此种情况下物体所受摩擦力情况是

A．摩擦力的方向向右，大小等于2N
B．摩擦力的方向向右，大小等于10N
C．摩擦力的方向向左，大小等于2N
D．摩擦力的方向向左，大小等于12N
【答案】C
【解析】由于物体受到水平推力向右推力，但是物体没有被推动，所以物体此时受到的是静摩擦力，静摩擦力的大小和推力的大小相等，方向相反，所以摩擦力的方向向左，大小等于2N，选项C正确。
4．下列判断正确的是（ ）
A．人正常行走时，鞋底受到滑动摩擦力的作用
B．特警队员双手握住竖直的竹竿匀速上爬时，双手受到的摩擦力方向向下
C．手将酒瓶竖直握住停留在空中，当增大手的握力时，酒瓶受到的摩擦力将增大
D．在冰面上洒些细土，人再走上去就不易滑到，是因为鞋底受到的最大静摩擦力增大了
【答案】D
【解析】人在正常行走时，脚相对于地面没有发生相对运动，所以脚受到的摩擦力为静摩擦力；故A错误；特警队员双手握住竖直的竹竿匀速上爬时，受力平衡，重力与摩擦力平衡，故双手受到的摩擦力方向向上，故B错误；手将酒瓶竖直握住停留在空中，平衡状态，重力等于静摩擦力，增大手的握力时，增大了酒瓶的最大静摩擦力，并没有增大酒瓶受到的摩擦力，故C错误；在结冰的水平路面上洒些细土，人走上去不易滑倒，是因为此时人与路面间的粗糙程度增加了，从而最大静摩擦力增大了，故D正确。
5．关于摩擦力，下列说法正确的是（ ）
A．一个物体可以同时受到滑动摩擦力和静摩擦力的作用
B．摩擦力的存在依赖于弹力，所以有弹力必定有摩擦力
C．运动的物体可能受到静摩擦力作用，静止的物体不可能受到滑动摩擦力作用
D．摩擦力的方向可能与运动方向相同，也可能相反，但一定与运动方向在同一直线上
【答案】A
【解析】一个物体可以同时与多个物体接触，故可能同时受到滑动摩擦力和静摩擦力的作用，故A正确；摩擦力的存在依赖于弹力，即有摩擦力一定有弹力，但有弹力不一定有摩擦力，故B错误；发生静摩擦的两个物体间相对静止，相对地面可以一起运动，也可以静止；存在滑动摩擦力的两个物体间有相对滑动，相对于地面，可以有一个物体是静止的，故C错误；摩擦力的方向物体的相对运动方向（或相对运动趋势方向）相反，与运动方向无关，存在各种可能性，如汽车转弯时提供向心力的摩擦力与运动方向相互垂直，故D错误。
6．如图所示，物体A在水平推力F的作用下靠墙保持静止不动，下列说法正确的是

A．物体受到静摩擦力的大小与推力F成正比
B．物体受到静摩擦力的大小与其重力相等
C．当F增大时，物体一定会下滑
D．物体A受到三个力的共同作用
【答案】B
【解析】物体静止，墙对物体的静摩擦力与重力平衡，与水平推力无关，即：，故A错误，B正确；当F增大时，最大静摩擦力增大，重力依然小于最大静摩擦力，所以不会下滑，故C错误；物体静止，受到外力F，重力G，向右的支持力N，和向上的静摩擦力f四个力，故D错误。
7.在码头上有一人用水平力推集装箱，但没有推动，其原因是（ ）
A．集装箱太重
B．推力总小于摩擦力
C．集装箱受摩擦力与推力抵消
D．推力总小于最大静摩擦力
【答案】D
【解析】集装箱推不动，不是因为集装箱重，而是因为集装箱在水平方向上受推力和静摩擦力平衡，合力为零，推力总小于最大静摩擦力，只能说力的作用效果抵消，不能说力抵消．故D正确．故选D．
8．一块质量均匀分布的长方体木块按如图甲、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判断正确的是(　　)

A．Ff甲＝Ff乙 B．Ff甲＝Ff丙 C．Ff甲＝Ff乙＝Ff丙
D．Ff丙 【答案】C
【解析】由题分析知，木块与水平面间的动摩擦因数μ相同，木块对水平面的压力都等于重力，所以压力N相等，则根据公式f=μN分析得知，滑动摩擦力相等，故C正确。
9．如图所示，一个长木板放在水平地面上，在恒力F作用下，以速度v向左匀速运动，与木块A相连的水平弹簧的拉力为T，下列说法正确的是：

A．木块A受到的静摩擦力的大小为T
B．木板受到的滑动摩擦力的大小为T
C．若用2F的力作用在木板上，木块A受到的摩擦力为2T
D．若木板以2v的速度匀速运动时，木块A受到的摩擦力为T
【答案】D
【解析】由题意可知，弹簧拉力为T保持不变，则弹簧长度不变，故木块A相对于地面保持静止，与木板间的摩擦力为滑动摩擦力，，该摩擦力与拉力F、木板运动的速度的大小无关，AC错误，D正确；地面可能光滑，可能粗糙，故木板受到的滑动摩擦力大小可能为T，可能比T大，B错误。
10．如图甲、乙所示，乙图中斜面体固定不动，物体 P、Q 在力 F 作用下一起以相同速度沿F 方向匀速运动．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
D．甲、乙两图中物体 P 均不受摩擦力
【答案】C
【解析】甲中P做匀速直线运动，而甲中P物体不受外力，所以甲中P没有相对于Q的运动趋势，故甲中P不受摩擦力；乙中P也是平衡状态，但P的重力使P有一沿斜面下滑的趋势，故Q对P有向上摩擦力，故P受与F方向相同的摩擦力。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。故C正确。
11.如图所示，一辆汽车在平直公路上，车上有一木箱．试判断下列情况中，木箱所受的摩擦力及其方向．

(1)汽车由静止加速运动时(木箱和车面无相对滑动)；
(2)汽车刹车时(二者无相对滑动)；
(3)汽车匀速运动时(二者无相对滑动)；
(4)汽车刹车，木箱在车上向前滑动时；
(5)汽车在匀速行驶中突然加速，木箱在车上滑动时．
【解析】(1)木箱随汽车一起由静止加速运动，假设二者的接触面是光滑的，则汽车加速时，木箱由于惯性要保持原有的静止状态，因此它将相对于汽车向后滑动．而实际上木箱没有滑动，说明木箱有相对汽车向后滑动的趋势，所以木箱受到向前的静摩擦力．
(2)汽车刹车时，速度减小，假设木箱与汽车的接触面是光滑的，则木箱将相对汽车向前滑动，而实际上木箱没有滑动，说明木箱有相对汽车向前滑动的趋势，所以木箱受到向后的静摩擦力．
(3)木箱随汽车一起匀速运动时，二者无相对滑动，假设木箱受水平向前的摩擦力，跟木箱接触的物体只有汽车，汽车最多能对它施加两个力(支持力F1和摩擦力F2)，由二力平衡知：F1与G平衡，但没有力与F2平衡，木箱不能做匀速直线运动，这与题意矛盾，所以假设错误，即木箱不受摩擦力．
(4)汽车刹车时，木箱相对于汽车向前滑动，易知木箱受到向后的滑动摩擦力．
(5)汽车在匀速运动过程中突然加速，木箱相对于汽车向后滑动，易知木箱受到向前的滑动摩擦力．
答案：(1)静摩擦力　向前　(2)静摩擦力　向后　(3)不受摩擦力　(4)滑动摩擦力　向后　(5)滑动摩擦力　向前