1、第三章 相互作用 第 3 节 摩擦力第三章 相互作用 学习目标核心素养形成脉络 1.知道摩擦力的定义及分类(重点)2.理解静摩擦力和滑动摩擦力的产生条件(重点)3.会判断摩擦力的方向及计算摩擦力的大小(难点)4.了解最大静摩擦力的概念.一、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相对运动趋势相对运动接触面相对运动趋势3大小：当相对运动趋势增强时，静摩擦力也随着增大，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，即最大静摩擦力0最大静摩擦力Fmax0F2CF1 向上，F2 向上，且 F1F2DF1 向
2、上，F2 向下，且 F1F2答：选 C.由题意可知，小猫向上、向下均做匀速运动，且小猫受重力、摩擦力作用，故二力平衡，由重力的大小和方向可推断出摩擦力总是向上的，且大小等于小猫的重力故选 C.想一想 如图所示，F1 赛车的加速性能很好，试分析 F1 赛车在加速阶段的动力来源答：车辆在地面上不打滑的情况下，车轮与地面接触时是相对静止的，车轮高速运转时，相对地面向后运动，给地面一个向后的静摩擦力，同时地面给车轮一个向前的静摩擦力，推动赛车加速运动，这个静摩擦力就是赛车的动力 对静摩擦力的理解和应用1静摩擦力产生的条件(1)接触面是粗糙的(2)两物体相对静止但存在相对运动趋势(3)两物体在接触面上有
3、压力(弹力)摩擦力与弹力的存在关系：两物体间有摩擦力时，必有弹力；而两物体间有弹力时，不一定有摩擦力2对“相对运动趋势”的理解(1)相对运动趋势，是指一个物体相对于与它接触的另一个物体有运动的可能，但还处于相对静止状态(2)相对运动趋势的方向，是指假设接触面光滑时，物体将要发生相对运动的方向3静摩擦力的有无判断的方法(1)条件判断法：接触面之间有弹力、粗糙且有相对运动趋势(2)假设法：4静摩擦力的方向判定方法直接法对于相对运动趋势比较明显的情况，可以根据“静摩擦力的方向沿着接触面与相对运动趋势的方向相反”直接判断假设法假设接触面是光滑的，判断物体将向哪个方向滑动，从而确定相对运动趋势的方向，进
4、而判断出静摩擦力的方向 状态法当物体受力处于平衡状态时，根据二力平衡，判断出静摩擦力的方向 力的作用 效果法如果相互接触的物体间存在静摩擦力，则必有相应的作用效果，或平衡其他作用力或改变受力物体的运动状态，可利用作用效果确定静摩擦力的方向 力的相 互性法若甲、乙两物体间有静摩擦力，并且能判断出甲对乙的静摩擦力的方向，则乙对甲的静摩擦力的方向与甲对乙的静摩擦力的方向相反5.静摩擦力的大小静摩擦力在 0FFmax 内随外力的变化而变化，一般根据物体的受力情况和平衡条件求解 命题视角 1 对静摩擦力的有无和方向的判断 判断如图中物体 A 是否受摩擦力作用(A 和 B 相对静止)；若有，判断 A 受的
5、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思路点拨 可利用假设法判断静摩擦力的有无及方向 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
6、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 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 如图所示，一质量 M2 kg 的物体放在动摩擦因数 0.2 的粗糙水平面上，用一条质量不计的细绳绕过定滑轮和一只 m00.1 kg 的小桶相连已知 M 与水平面间的最大静摩擦力 Fm4.5 N
7、，滑轮的摩擦不计，g10 N/kg，求在以下情况中 M 受到的摩擦力的大小(1)只挂 m0，处于静止状态时；(2)只挂 m0，但在 M 上再放一个 M3 kg 的物体时；(3)只在桶内加入 m10.33 kg 的沙子时思路点拨 解答本题时应明确以下两点：(1)小桶静止时，根据二力平衡知：FTm 桶g.(2)M 静止时，根据二力平衡知：FfFT.解析(1)因为 m0g1 NFm，M 处于静止状态，所以受静摩擦力作用，由二力平衡得 F1m0g1 N.(2)在 M 上再放一个 M3 kg 的物体，M 仍静止，故所受静摩擦力 F2F1m0g1 N.(3)因为(m0m1)g4.3 NFm，故 M 处于静
8、止状态，所受静摩擦力 F3(m0m1)g4.3 N.答案(1)1 N(2)1 N(3)4.3 N易混淆的“三个方向”的辨析(1)运动方向：物体的运动方向一般选地面上固定不动的物体作为参考系判定(2)相对运动方向：物体间的相对运动方向，指以其中一个物体A 为参考系，另一个物体 B 的运动方向，即为物体 B 相对物体A 的运动方向，反之也可(3)相对运动趋势的方向：由于两物体间静摩擦力的存在而没有发生相对运动，其相对运动方向可用假设法(假设无静摩擦力)判定【通关练习】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
9、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解析：选 C.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2.(多选)用手握住一个油瓶(瓶始终处于竖直方向)，如图所示下列说法中正确的有()A瓶中油越多，手必须握得越紧B手握得越紧，油瓶受到的摩擦力越大C不管手握得有多紧，油瓶受到的摩擦力总是一定的D以上说法都正确解析：选 AC.用
10、手握住油瓶，油瓶不掉落下来，表明手对油瓶竖直向上的静摩擦力跟油瓶受到的重力平衡，静摩擦力的大小由油瓶和油受到的重力(大小)决定；油瓶变重，它受到的静摩擦力必须随之增大，即手握得紧一点才能保证油瓶不会掉落下来；如果手握得不够紧，正压力不够大，最大静摩擦力小于油瓶受到的重力，油瓶就会掉下来，所以选项 A 正确；手握得越紧，手与油瓶之间的正压力越大，最大静摩擦力也越大，但是油瓶受到的是与油瓶重力相平衡的静摩擦力，大小等于油瓶受到的重力，可见，选项 B、D 错误，选项 C 正确 3(多选)(2019江西赣州高一月考)如图所示，有一个重力不计的方形容器，被水平力 F 压在竖直的墙面上处于静止状态，现缓慢
11、地向容器内注水，直到将容器刚好盛满为止，在此过程中容器始终保持静止，则下列说法中正确的是()A容器受到的摩擦力不变B容器受到的摩擦力逐渐增大C水平力 F 可能不变D水平力 F 必须逐渐增大解析：选 BC.由题知物体处于静止状态，受力平衡，摩擦力等于容器和水的总重力，所以容器受到的摩擦力逐渐增大，故 A错误，B 正确；水平方向受力平衡，力 F 可能不变，故 C 正确，D 错误 滑动摩擦力1滑动摩擦力产生的条件(1)两物体相互接触挤压(2)物体间的接触面不光滑(3)两物体间存在相对运动“相对运动”的含义：滑动摩擦力存在于发生相对运动的两个物体之间，但并不意味着受滑动摩擦力的物体相对于地面是运动的，
12、即受到滑动摩擦力作用的物体不一定运动2滑动摩擦力的方向(1)在接触面上，与接触面相切，且与物体相对运动的方向相反(2)与物体的运动方向可能相同，也可能相反3滑动摩擦力的大小公式法FFN正压力 FN 是物体与接触面间的压力，不一定等于物体的重力，FN 的大小根据物体的受力情况确定 动摩擦因数 与材料和接触面的粗糙程度有关，而与物体间的压力、接触面的大小无关 二力平 衡法物体处于平衡状态(匀速直线运动或静止)时，根据二力平衡条件求解命题视角 1 对滑动摩擦力的有无及方向的判断 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
13、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，木箱在车上滑动时思路点拨 先搞清物体间有无相对运动，再判断物体间的相对运动方向，然后判断摩擦力的方向，摩擦力既可以是动力，也可以是阻力 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
14、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
15、动摩擦力 向后(5)滑动摩擦力向前命题视角 2 对滑动摩擦力的大小计算 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 F113 N，F26 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思路点拨 解析 当木块运动时受到的滑动摩擦力为 F 滑FNG0.240 N8 N，故木块受到地面的最大静摩擦力为 8 N.(1)加上 F1
16、、F2 后，F1 和 F2 相当于一个方向向右的 FF1F27 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 答案(1)7 N 水平向左(2)6 N 水平向右(3)8 N 水平向左命题视角 3 对传送带中摩擦力的分析(多选)(2019南昌高一月考)对如图所示的皮带传动装置，下列说法
17、中正确的是()AB 轮带动 A 轮时沿逆时针方向转动BC 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
18、 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 答案 AC传动装置中摩擦力的特点(1)对于传动装置各部分间的静摩擦力方向的判断类问题，关键是主动轮和从动轮的确定若不能确定可分别讨论，中间传送者(如皮带)对于主动轮来说，是从动者；但对于从动轮来说，皮带就是主动者(2)判断主动者的相对运动趋势方向时，可用假设法假设光滑时，主动者的相对运动方向，即为相对
19、运动趋势方向，由此可以得出主动者所受静摩擦力的方向【通关练习】1(2019山东枣庄高一月考)如图所示，一只猫在桌边猛地将桌布从鱼缸下拉出，鱼缸最终没有滑出桌面若鱼缸、桌布、桌面两两之间的动摩擦因数均相等，则在上述过程中()A桌布对鱼缸摩擦力的方向向左B桌面对鱼缸摩擦力的方向向右C若猫增大拉力，桌布对鱼缸的摩擦力不变D若猫增大拉力，桌面对鱼缸的摩擦力将增大解析：选 C.桌布向右拉出时，鱼缸相对于桌布向左运动，故鱼缸受到的摩擦力向右，故 A 错误；桌布被拉出后，鱼缸在桌面上向右滑动，桌面对鱼缸摩擦力的方向向左，选项 B 错误；鱼缸受到的摩擦力为滑动摩擦力，其大小与拉力无关，只与压力和动摩擦因数有关
20、，因此增大拉力时，摩擦力不变，故 C 正确，D 错误2如图，滑块 A 置于水平地面上，滑块 B 在一水平力作用下紧靠滑块A(A、B 接触面竖直)，此时 A 恰好不滑动，B 刚好不下滑已知 A 与 B 间的动摩擦因数为 1，A 与地面间的动摩擦因数为 2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力A与 B 的质量之比为()A.1 1 2 B.11 2 1 2C.11 2 1 2D.21 2 1 2解析：选 B.滑块 B 刚好不下滑，根据平衡条件得 mBg1F；滑块 A 恰好不滑动，则滑块 A 与地面之间的摩擦力等于最大静摩擦力，把 A、B 看成一个整体，根据平衡条件得 F2(mAmB)g，解得mAmB11 2
21、1 2.选项 B 正确 3.(2019厦门一中高一期中)如图所示是一主动轮 A 通过皮带带动从动轮 B 的示意图，主动轮的转动方向为顺时针方向，则关于主动轮上 M 点受到的静摩擦力方向和从动轮上N点受到的静摩擦力方向的判断正确的是()A向下，向上B向下，向下C向上，向下D向上，向上解析：选 B.主动轮、从动轮、皮带之间的传动关系为：主动轮先转，带动皮带运转，皮带又带动从动轮运转在主动轮上的M 点，假设接触面光滑，轮子相对于皮带有向上运动的趋势，故皮带给轮子向下的静摩擦力，同时轮子给皮带一个向上的静摩擦力，此力拉动皮带运动在从动轮上的 N 点，假设接触面光滑，轮子相对传送带有向上运动的趋势，则皮带给从动轮一个向下的静摩擦力，从动轮在该静摩擦力的作用下转动故选B.本部分内容讲解结束 按ESC键退出全屏播放
