人教版（2019）高中物理選必修一 摩擦力

3.2摩擦力摩擦力1、摩擦力：兩個相互接觸的物體，當它們發(fā)生相對運動或具有相對運動的趨勢時，就會在接觸面上產(chǎn)生阻礙相對運動或相對運動趨勢的力，這種力叫做摩擦力．2．分類：摩擦力分為靜摩擦力、滑動摩擦力．

用彈簧測力計拖動水平固定木板上的木塊，使它做勻速運動，測力計的示數(shù)等于木塊所受摩擦力的大小。改變木塊和木板之間的壓力，摩擦力的大小也隨之改變。如果摩擦力的大小跟壓力的大小存在某種定量關(guān)系的話，它們可能是怎樣的關(guān)系呢？一、滑動摩擦力1、滑動摩擦力：兩個相互接觸的物體，當它們相對滑動時，在接觸面上會產(chǎn)生一種阻礙相對運動的力，這種力叫作滑動摩擦力（slidingfrictionalforce）?；瑒幽Σ亮Φ姆较蚩偸茄刂佑|面，并且跟物體相對運動的方向相反。2．作用效果：總是起著阻礙物體間相對運動

的作用．3．產(chǎn)生條件：(1)相互接觸且擠壓

；(2)有相對運動

；(3)接觸面粗糙

．4．滑動摩擦力的大小(1)公式法：根據(jù)公式F＝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(guān)，而與物體間的壓力、接觸面的大小無關(guān)．在圖3.2-1中，以木塊在水平木板上滑動為例，木塊所受的支持力為FN。由于木塊對木板的壓力大小等于FN，所以動摩擦因數(shù)μ也可以表示為μ＝Ff/FNFf和FN是接觸面上木塊所受的兩個力，F(xiàn)f沿接觸面的方向，F(xiàn)N與接觸面垂直。(2)滑動摩擦力的大小用公式Ff＝μFN來計算，應(yīng)用此公式時要注意以下幾點：①滑動摩擦力的大小與物體的運動速度無關(guān)，與接觸面的大小也無關(guān)．②物體受到滑動摩擦力時，物體不一定是運動的，也可能是靜止的，但一定發(fā)生了相對運動．(3)滑動摩擦力一定與相對運動的方向相反，一定阻礙物體的相對運動，并不是說一定與物體運動的方向相反，即不一定阻礙物體的運動，滑動摩擦力可以作動力，對物體做正功，也可以作阻力．(4)求解方法的選?。孩偃绻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?。谌绻矬w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?。?．方向：跟接觸面相切，并跟物體相對運動方向相反．(一）“相對”的理解(1)“相對靜止”≠“靜止”①兩個物體都靜止，是相對靜止②兩個物體以相同的速度運動，也是相對靜止．(2)“相對運動”≠“兩物體都運動”

“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”

①可能是因為兩個物體一個靜止，另一個在運動；②可能是因為兩個物體一個運動得快，另一個運動得慢；③還可能是因為兩個物體運動方向相反．④可能是因為另一個物體在運動造成的．相對運動的兩物體，其中一個可以是靜止的．所以發(fā)生相對運動的物體不一定處于運動狀態(tài)，例題：在我國東北寒冷的冬季，有些地方用雪橇作為運輸工具。一個有鋼制滑板的雪橇，連同車上木料的總質(zhì)量為4.9×103kg。在水平的冰道上，馬要在水平方向用多大的力，才能夠拉著雪橇勻速前進？g取10N/kg。解雪橇所受重力mg＝4.9×104N，查表得μ＝0.02。雪橇勻速運動，拉力F與滑動摩擦力Ff大小相等，即F＝Ff

由于FN＝mg

Ff＝μFN＝μmg故F＝μmg＝0.02×4.9×103×10N＝980N馬要在水平方向用980N的力，才能夠拉著雪橇勻速前進。解析：

動摩擦因數(shù)μ的大小由接觸面的粗糙情況及材料決定，與摩擦力Ff和壓力FN無關(guān)，一旦材料和接觸面的情況確定了，動摩擦因數(shù)μ也就確定了．答案：

D2．(多選)水平力F作用在物體B上，A、B一起做勻速直線運動，如圖所示，則()A．A、B之間無摩擦力B．A受到的摩擦力水平向右C．B與地面之間無摩擦力D．地面對B的摩擦力水平向右3、如圖所示,質(zhì)量為m=20kg的物體,在粗糙水平面上向左運動,物體與水平面間的動摩擦因數(shù)μ=0.1,物體同時還受到大小為10N,方向向右的水平拉力F的作用,則水平面對物體的摩擦力(g取10m/s2)()A.大小是10N,方向水平向左B.大小是20N,方向水平向左C.大小是20N,方向水平向右D.大小是30N,方向水平向右【解析】選C。物體相對地面向左運動,受到的滑動摩擦力方向與相對運動方向相反,故方向水平向右,大小為f=μN=μmg=0.1×20×10N=20N,與外力F無關(guān),故C正確。二、靜摩擦力1．概念：由于這時相互接觸的兩個物體之間只有相對運動的趨勢，而沒有相對運動，所以這時的摩擦力叫作靜摩擦力2．產(chǎn)生條件：①接觸面不光滑（即接觸面粗糙）②相互接觸且擠壓；③有相對運動趨勢；如圖3.2-3，人用平行于地面的力推沙發(fā)，沙發(fā)有相對地面運動的趨勢，但它沒有被推動，沙發(fā)與地面仍然保持相對靜止。根據(jù)二力平衡的知識可知，這時一定有一個力與推力平衡。這個力與人對沙發(fā)的推力大小相等、方向相反。這個力就是沙發(fā)與地面之間的摩擦力。靜摩擦力的大小隨拉力的變化把木塊放在水平長木板上,用彈簧測力計沿水平方向拉木塊。在拉力F增大到一定值之前，木塊不會運動，此種情況下靜摩擦力等于拉力。在彈簧測力計的指針下輕塞一個小紙團，它可以隨指針移動，并作為指針到達最大位置的標記（圖3.2-4）。繼續(xù)用力，當拉力達到某一數(shù)值時木塊開始移動，此時拉力會突然變小。如果用力傳感器代替彈簧測力計做這個實驗,能夠在計算機屏幕上直接得到拉力隨時間變化的F-t圖像（圖3.2-5）3．靜摩擦力的大?。红o摩擦力的增大有一個限度。圖3.2-5中木塊所受靜摩擦力的最大值Fmax在數(shù)值上等于物體即將開始運動時的拉力。兩物體之間實際產(chǎn)生的靜摩擦力F在0與最大靜摩擦力Fmax之間，即0<F≤Fmax瓶子可以拿在手中，靠的是靜摩擦力的作用。皮帶運輸機能把貨物送往高處，也是靜摩擦力作用的結(jié)果。

靜摩擦力的大小計算比較復(fù)雜，靜摩擦力會隨引起相對運動趨勢的外力的變化而變化，即只與外力有關(guān)，而與正壓力無關(guān)．其具體數(shù)值必須結(jié)合運動狀態(tài)，由實際情況來決定。靜摩擦力是被動力，力的大小一般可以根據(jù)平衡條件求解或牛頓運動定律（第四章）求解靜摩擦力大小的范圍：在無法確定摩擦力的大小的情況下，可粗略知道：兩物體間的靜摩擦力F靜在0與最大靜摩擦力Fmax之間，即0<F≤Fmax.(2)靜摩擦力大小的計算：①靜摩擦力的大小由外部因素決定②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．靜摩擦力的大小隨推力的增大而增大F靜=F（二力平衡）③當人的水平推力增大到某一值Fmax時候，物體就要滑動，此時靜摩擦力達到最大值，我們把Fmax叫最大靜摩擦力（3）靜摩擦力和最大靜摩擦力①靜摩擦力的大小比較復(fù)雜，一般會隨著外力的變化而變化，大小范圍為0<F≤Fmax，其具體數(shù)值必須結(jié)合運動狀態(tài)，由實際情況來判斷。②最大靜摩擦力是指物體間靜摩擦力的最大值。最大靜摩擦力與正壓力成正比，比滑動摩擦力稍大些，通常認為二者相等(Fmax＝μFN)。4、靜摩擦力的方向：

總是與物體的相對運動趨勢方向相反．靜摩擦力的方向總跟接觸面相切，并且跟物體的相對運動趨勢方向相反①靜摩擦力的方向可能與物體運動的方向相同(做動力)。②靜摩擦力的方向可能與物體運動的方向相反(做阻力)。③靜摩擦力的方向還可能與物體運動的方向不共線。靜摩擦力方向的判斷(1)假設(shè)法：可以假設(shè)接觸面是光滑的，判斷物體將向哪個方向滑動，從而確定相對運動趨勢的方向及靜摩擦力的方向．(2)根據(jù)物體的運動狀態(tài)判斷：物體受到的力和物體的運動狀態(tài)有密切關(guān)系．例如，疊放在一起的物體A、B(如圖所示)，在作用于物體A上的拉力F作用下，一起在水平面上做勻速直線運動．對物體A來說，由于處于平衡狀態(tài)，它必然受到物體B對它向左的靜摩擦力．(3)根據(jù)力相互作用的特點判斷：當物體所受的摩擦力方向不易判斷時，可根據(jù)與之相互作用的另一物體所受摩擦力的情況判斷，然后依據(jù)相互作用的二力等大、反向的特點進行判定．1、[多選]如圖所示，物體A放在水平桌面上，通過定滑輪懸掛一個重為10N的物體B，且已知物體A與桌面間的最大靜摩擦力為4N。要使A靜止，需加一水平向左的力F1，則力F1的取值可以為()A．6NB．8NC．10ND．40N解析：選ABC解答此題要注意靜摩擦力有被動的特性，是變力且有最大值的特點。B受繩的拉力F2＝GB＝10N。當F1＝6N時，靜摩擦力為Ff＝F2－F1＝4N，即達到最大值且方向向左，故選項A正確；當F1＝8N時，靜摩擦力為Ff＝F2－F1＝2N<4N，物體仍能靜止，且Ff的方向向左，故選項B正確；當F1＝10N時，靜摩擦力為Ff＝F2－F1＝0，故選項C正確；當F1＝40N時，F(xiàn)1－F2＝30N>4N，此時，物體不能靜止，故選項D錯誤。2、用如圖所示裝置研究靜摩擦力，物塊放在水平桌面上，彈簧秤對物塊的拉力沿水平方向，逐漸增大拉力。當拉力小于10N時，物塊保持靜止，等于10N時，物塊剛剛開始運動，由此可知()A．物塊和桌面間的最大靜摩擦力是10NB．當彈簧秤的示數(shù)為5N時，物塊受到的摩擦力是15NC．當彈簧秤的示數(shù)為15N時，物塊受到的摩擦力是15ND．當彈簧秤的示數(shù)為15N時，物塊受到的摩擦力是0解析：選A物塊受重力、支持力、拉力和摩擦力；當拉力等于10N時，物塊剛剛開始運動，說明物塊和桌面間的最大靜摩擦力為10N，故A正確；當彈簧秤的示數(shù)為5N時，沒有拉動，物塊保持靜止，靜摩擦力為5N，故B錯誤；當彈簧秤的示數(shù)為15N時，物塊做加速運動，受到滑動摩擦力，由于動摩擦因數(shù)未知，所以滑動摩擦力無法求出，故C、D錯誤。3、如圖所示，物體A、B在力F作用下一起以大小相等的速度沿F方向勻速運動，關(guān)于物體A所受的摩擦力，下列說法正確的是()A．甲、乙兩圖中A均受摩擦力，且方向均與F相同B．甲、乙兩圖中A均受摩擦力，且方向均與F相反C．甲、乙兩圖中A均不受摩擦力D．甲圖中A不受摩擦力，乙圖中A受摩擦力，方向和F相同解析：選D題圖甲中A在水平方向不受外力，相對于B沒有運動趨勢，故題圖甲中A不受摩擦力；題圖乙中A有相對于B沿斜面下滑的運動趨勢，受到B對其沿斜面向上的摩擦力，即方向和F相同，選項D正確。4、木塊A、B分別重50N和60N，它們與水平地面之間的動摩擦因數(shù)均為0.25。夾在A、B之間的輕彈簧被壓縮了2cm，彈簧的勁度系數(shù)為400N/m。系統(tǒng)置于水平地面上靜止不動?，F(xiàn)用1N的水平拉力作用在木塊B上，如圖所示。水平拉力作用后，下列判斷正確的是(最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)()A．木塊A所受摩擦力大小是12.5NB．木塊A所受摩擦力大小是11.5NC．木塊B所受摩擦力大小是9ND．木塊B所受摩擦力大小是7N解析：選C未加水平拉力時，木塊A、B受力平衡，所受