1、第6课时摩擦力1.产生:相互接触且发生形变的粗糙物体间,有相对运动或相对运动趋势时,在接触面上所受到的阻碍相对运动或相对运动趋势的力。2.两种摩擦力的比较名称项目静摩擦力滑动摩擦力定义两相对静止的物体间的摩擦力两相对运动的物体间的摩擦力产生条件a.接触面粗糙b.接触处有弹力c.两物体间有相对运动趋势a.接触面粗糙b.接触处有弹力c.两物体间有相对运动大小、方向大小:0FfFfmax方向:与物体相对运动趋势方向相反大小:Ff=FN方向:与物体相对运动方向相反作用效果阻碍物体间的相对运动趋势阻碍物体间的相对运动1.判断下列说法对错。(1)摩擦力总是阻碍物体的运动或运动趋势。()(2)受静摩擦力作用
2、的物体一定处于静止状态。()(3)受滑动摩擦力作用的物体,可能处于静止状态。()(4)接触处有摩擦力作用时一定有弹力作用。()(5)接触处的摩擦力一定与弹力方向垂直。()(6)两物体接触处的弹力越大,滑动摩擦力越大。()(7)两物体接触处的弹力增大时,接触面间的静摩擦力大小可能不变。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)2.下列情景中,物体M所受摩擦力f的示意图正确的是()A.物体静止在粗糙的水平面上B.汽车停在斜坡上C.物体贴着竖直墙面自由下落D.瓶子被握在手中处于静止状态答案B3.(多选)中国制造2025是国家实施强国战略第一个十年行动纲领,智能机器制造是一个重要方向,其中智能
3、机械臂已广泛应用于各种领域。如图所示,一机械臂铁夹竖直夹起一个金属小球,小球在空中处于静止状态,铁夹与小球接触面保持竖直,则()A.若增大铁夹对小球的压力,小球受到的摩擦力变大B.小球受到的摩擦力与重力大小相等C.机械手臂受到的摩擦力方向竖直向下D.若铁夹水平移动,小球受到的摩擦力变大答案BC4.如图所示,A、B两物块叠放在一起,在粗糙的水平面上保持相对静止地向右做匀减速直线运动,运动过程中B受到的摩擦力()A.方向向左,大小不变B.方向向左,逐渐减小C.方向向右,大小不变D.方向向右,逐渐减小答案A考点一摩擦力的有无及方向判断判断静摩擦力的有无及方向的三种方法(1)假设法(2)运动状态法此法
4、关键是先确定物体的运动状态(如平衡或求出加速度),再利用平衡条件或牛顿第二定律(F=ma)确定静摩擦力的方向。(3)牛顿第三定律法“力是物体间的相互作用”,先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向,再根据牛顿第三定律确定另一物体受到的静摩擦力的方向。例1如图所示,物体A叠放在物体B上,B置于光滑水平面上,A、B质量分别为mA=6kg、mB=2kg,A、B之间的动摩擦因数=0.2,滑动摩擦力近似等于最大静摩擦力。开始时F=10N,此后逐渐增大,在增大到45N的过程中(g取10m/s2)()A.当拉力F12N时,物体均保持静止状态B.两物体开始没有相对运动,当拉力超过12N时,开始相对滑动C.两物
5、体从受力开始就有相对运动D.两物体始终没有相对运动答案D首先了解各物体的运动情况,B运动是因为A对它有静摩擦力,但由于静摩擦力存在最大值,所以B的加速度存在最大值,可以求出此加速度下拉力的大小,如果拉力再增大,则物体间就会发生相对滑动,所以这里存在一个临界点,就是A、B间静摩擦力达到最大值时拉力F的大小,以A为研究对象进行受力分析,A受水平向右的拉力、水平向左的静摩擦力,则有F-Ff=mAa,再以B为研究对象,B受水平向右的静摩擦力Ff=mBa,当Ff为最大静摩擦力时,解得a=FfmB=mAgmB=122m/s2=6m/s2,F=48N,由此可以看出当F48N时,A、B间的摩擦力达不到最大静摩
6、擦力,也就是说,A、B间不会发生相对运动,故选项D正确。1.某电视台每周都有棋类节目,铁质的棋盘竖直放置,每个棋子都是一个小磁铁,能吸在棋盘上,不计棋子间的相互作用力,下列说法正确的是()A.小棋子共受三个力作用B.棋子对棋盘的压力大小等于重力C.磁性越强的棋子所受的摩擦力越大D.质量不同的棋子所受的摩擦力不同答案D小棋子受到重力、向上的摩擦力、棋盘的吸引力和棋盘的支持力作用,选项A错误;无论棋子的磁性多强,棋盘对棋子的摩擦力总是等于棋子的重力,质量不同的棋子所受的重力不同,故摩擦力不同,选项B、C错误,D正确。2.用手向右拉毛刷,毛刷与桌面保持相对静止,则()A.手与毛刷间存在滑动摩擦力B.
7、手受到的摩擦力与毛刷受到桌面的摩擦力方向相反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,桌面阻碍毛刷向右运动从而施加给毛刷向左的静摩擦力,同理,手受到向左的摩擦力,与毛刷受到桌面的摩擦力方向相同,故C正确,A、B、D错误。3.小明将一辆后轮驱动的电动小汽车按图示方法置于两个平板小车上,三者置于水平实验桌上。当小明用遥控器启动小汽车向前运动后,他看到两个平板小车也开始运动,下列标出平板小车的运动方向正确的是()答案C用遥控器启动小汽车向前运动,后轮是主动轮顺时针转动,所以左侧平板小车对后轮的摩擦力向右,后轮对左侧
8、平板小车的摩擦力向左;前轮是从动轮,所以右侧平板小车对前轮的摩擦力向左,前轮对右侧平板小车的摩擦力向右。因此左侧小车向左运动,右侧小车向右运动。故C项正确,A、B、D三项错误。考点二摩擦力的综合分析与计算1.静摩擦力大小的计算(1)物体处于平衡状态(静止或匀速运动),利用力的平衡条件来计算静摩擦力的大小。(2)物体有加速度时,若只有静摩擦力,则Ff=ma。若除静摩擦力外,物体还受其他力,则F合=ma,先求合力再求静摩擦力。2.滑动摩擦力大小的计算滑动摩擦力的大小用公式Ff=FN来计算,应用此公式时要注意以下几点:(1)为动摩擦因数,其大小与接触面的材料、表面的粗糙程度有关;FN为两接触面间的正
9、压力,其大小不一定等于物体的重力。(2)滑动摩擦力的大小与物体的运动速度和接触面的大小均无关。例2如图所示,质量为m的物块在质量为M的木板上向右滑行,木板与地面间动摩擦因数为1,物块与木板间动摩擦因数为2,已知木板处于静止状态,重力加速度为g,那么木板所受地面摩擦力的大小是()A.1MgB.2mgC.1(m+M)gD.1Mg+2mg答案B木板给物块的滑动摩擦力大小为2mg,方向水平向左,所以物块给木板一个水平向右的滑动摩擦力,大小为2mg,因为木板静止,所以木板受地面的摩擦力大小为2mg,方向水平向左,故选项B正确。易错提醒计算摩擦力时的三点注意事项(1)首先分清摩擦力的性质,因为只有滑动摩擦
10、力才能利用公式计算,静摩擦力通常只能用平衡条件或牛顿定律来求解。(2)公式F=FN中FN为两接触面间的正压力,与物体的重力没有必然联系,不一定等于物体的重力。(3)滑动摩擦力的大小与物体速度的大小无关,与接触面积的大小也无关。1.(多选)如图所示,在探究摩擦力的实验中,用弹簧测力计水平拉一放在水平桌面上的小木块,小木块的运动状态与弹簧测力计的读数关系如表所示(每次实验时,木块与桌面的接触面相同),则由表分析可知,下列选项正确的是()实验次数小木块的运动状态弹簧测力计读数(N)1静止0.42静止0.63直线加速0.74匀速直线0.55直线减速0.3A.木块受到的最大摩擦力为0.7NB.木块受到最
11、大静摩擦力可能为0.6NC.在这五次实验中,木块受到的摩擦力大小有三次是相同的D.在这五次实验中,木块受到的摩擦力大小各不相同答案BC第一和第二次实验都没有拉动木块,说明这两次的拉力大小均未超过最大静摩擦力,第三次实验时,木块做加速运动,说明拉力已经大于最大静摩擦力fm,因此可知,最大静摩擦力范围0.6Nfmv1,则()甲乙A.t2时刻,小物块离A处的距离达到最大B.t2时刻,小物块相对传送带滑动的距离达到最大C.0t2时间内,小物块受到的摩擦力方向先向右后向左D.0t3时间内,小物块始终受到大小不变的摩擦力作用答案B由v-t图像知物块先向左减速,后反向加速到v1再做匀速直线运动,t1时刻离A
12、处的距离最大,A错误;t2时刻物块相对传送带静止,故t2时刻物块相对传送带滑动距离最大,B正确;0t2时间内摩擦力方向一直向右,C错误;在0t2时间内摩擦力为滑动摩擦力,大小不变,在t2t3时间内物块做匀速运动,此过程摩擦力为零,D错误。A组基础过关1.如图所示为建筑工地上搬运石板用的“夹钳”,工人夹住石板沿直线匀速前进过程中,下列判断正确的是()A.石板受到4个力的作用B.夹钳对石板的作用力的合力竖直向上C.夹钳夹得越紧,石板受的摩擦力越大D.前进的速度越快,石板受的摩擦力越大答案B工人夹住石板沿直线匀速前进过程中,石板受重力、两个摩擦力、夹子的两个压力五个力的作用,故A错误;工人夹住石板沿
13、直线匀速前进过程中,受重力和夹钳的作用力,重力方向竖直向下,根据平衡条件可知夹钳对石板的作用力的合力竖直向上,故B正确;石板受到的重力和摩擦力等大反向,所以石板受到的摩擦力不变,与夹钳的夹紧程度和运动速度无关,故C、D错误。2.(2019浙江金华模拟)用手牢牢抓住一个啤酒瓶使其保持在竖直状态,如图所示,则关于啤酒瓶受到的摩擦力分析正确的是()A.手抓得越紧,摩擦力越大B.手抓得越松,摩擦力越小C.无论手抓得松紧,增加瓶子里的酒量,摩擦力增大D.只有手抓得更紧,并增加瓶子里的酒量,摩擦力才增大答案C用手握住一个啤酒瓶,瓶身保持竖直静止,竖直方向上瓶子受到竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力作用,这两
14、个力是平衡力,大小相等,重力跟物体质量有关,无论手抓得松紧,瓶子质量不变,重力不变,瓶子受到的摩擦力保持不变,选项A、B错误;无论手抓得松紧,增加瓶子里的酒量,重力变大,则摩擦力增大,选项C正确,D错误。3.装修工人在搬运材料时施加一个水平拉力将其从水平台面上拖出,如图所示,则在匀加速拖出的过程中()A.材料与平台之间的接触面积逐渐减小,摩擦力逐渐减小B.材料与平台之间的相对速度逐渐增大,摩擦力逐渐增大C.平台对材料的支持力逐渐减小,摩擦力逐渐减小D.材料与平台之间的动摩擦因数不变,支持力也不变,因而工人的拉力也不变答案D匀加速拖出材料的过程,只能持续到材料的重心离开台面的瞬间,故在匀加速拉动
15、过程中,材料的重心在台面上,故材料对台面的压力不变,材料受到的支持力不变,C项错误;而在拉动过程中动摩擦因数不变,由f=FN可知摩擦力不变,A、B两项错误;因为摩擦力不变,材料做匀加速直线运动,由牛顿第二定律可知F-f=ma,因为加速度不变,摩擦力不变,所以工人的拉力不变,D项正确。4.(多选)如图所示,用一水平力F把A、B两个物体挤压在竖直的墙上,A、B两物体均处于静止状态,下列判断正确的是()A.B物体对A物体的静摩擦力方向向下B.F增大时,A和墙之间的摩擦力也增大C.若B的重力大于A的重力,则B受到的摩擦力大于墙对A的摩擦力D.不论A、B的重力哪个大,B受到的摩擦力一定小于墙对A的摩擦力
16、答案AD将A、B视为整体,可以看出A物体受到墙的摩擦力方向竖直向上,对B受力分析可知B受到的摩擦力方向向上,由牛顿第三定律可知B对A的摩擦力方向向下,A正确;由于A、B两物体受到的总重力不变,根据平衡条件可知B错误;A和墙之间的摩擦力与A、B两物体的总重力等大、反向,不论A、B的重力哪个大,B受到的摩擦力一定小于墙对A的摩擦力,故C错误,D正确。5.如图所示,质量为20kg的物体在水平面上向右运动,物体和水平面之间的动摩擦因数为0.1,在运动过程中,还受到一个水平向左的大小为10N的拉力作用,重力加速度g取10m/s2,则物体受到的摩擦力为()A.10N,向右B.30N,向左C.20N,向右D
17、.20N,向左答案Df=FN=0.1200N=20N,方向与相对运动方向相反,所以摩擦力方向水平向左,故D正确。6.如图所示,一重G=50N的物体静止放在水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数=0.4。当在该物体上施加两个方向相反的水平恒力F1=5N、F2=15N时,该物体受到地面的摩擦力大小为(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)()A.5NB.10NC.15ND.20N答案B由题意可知,物体的最大静摩擦力fm=0.450N=20N。当在该物体上施加两个方向相反的水平恒力F1=5N、F2=15N时,两力的合力为10N,小于最大静摩擦力,物体处于静止状态,则静摩擦力大小为10N,故B正确。7.如图所示,
18、一轻质弹簧两端分别与竖直墙壁和物块连接,弹簧、地面水平。A、B是物块能保持静止的位置中离墙壁最近和最远的点,A、B两点离墙壁的距离分别为s1、s2。物块与地面的最大静摩擦力为f,则弹簧的劲度系数为()A.fs2+s1B.2fs2+s1C.2fs2-s1D.fs2-s1答案C设弹簧的原长为L0,劲度系数为k,则f=k(L0-s1),f=k(s2-L0),联立解得k=2fs2-s1,C项正确。8.如图所示,质量为m的物体用细绳拴住放在水平粗糙的传送带上,物体与传送带间的动摩擦因数为,当传送带分别以v1、v2的速度逆时针运动时(v1v2),绳中的拉力分别为FT1、FT2,则下列说法正确的是()A.物
19、体受到的摩擦力Ff1Ff2B.物体所受摩擦力方向向右C.FT1=FT2D.传送带速度足够大时,物体受到的摩擦力可为0答案C物体的受力分析如图所示滑动摩擦力与绳拉力的水平分量平衡,因此方向水平向左,选项B错误;设绳与水平方向成角,则FTcos-FN=0,FN+FTsin-mg=0,解得FT=mgcos+sin,因为不变,所以FT恒定不变,选项C正确;滑动摩擦力Ff=FTcos=mgcoscos+sin也不变,选项A、D错误。9.(多选)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=
20、kt(k为常数)作用在B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.水平面与B之间的滑动摩擦力C.A、B之间的动摩擦因数ABD.B与水平面间的动摩擦因数答案AB当B被拉动后,力传感器才有示数,地面对B的最大静摩擦力为Ffm=kt1,A、B相对滑动后,力传感器的示数保持不变,则FfAB=kt2-Ffm=k(t2-t1),A、B正确;由于A、B的质量未知,则AB和不能求出,C、D错误。10.一木块放在水平桌面上,在水平方向共受到三个力即F1、F2和摩擦力的作用,木块处于静止状态,如图所示,其中F1=
21、10N,F2=2N,若撤去F1,则木块受到的摩擦力为()A.10N,方向向左B.6N,方向向右C.2N,方向向右D.0答案C开始时在水平方向木块受F1、F2及摩擦力的作用而处于静止状态时,由平衡条件可知木块所受的静摩擦力的大小为8N,则有木块受到的最大静摩擦力fmax8N;当撤去力F1后,由于F2=2Nfmax,则木块仍处于静止状态,由平衡条件可知木块所受的静摩擦力大小f与作用在木块上的F2等大反向,即f=2N,方向水平向右,故选项C正确,A、B、D错误。B组能力提升11.木块A、B重力分别为50N和70N,它们与水平地面间的动摩擦因数均为0.2,与A、B相连接的弹簧被压缩了6cm,弹簧的劲度
22、系数为100N/m,系统置于水平地面上静止不动。现用F=8N的水平向右推力作用在木块A上,如图所示,力F作用后()A.木块A所受摩擦力大小为10NB.木块A所受摩擦力大小为2NC.木块B所受摩擦力大小为8ND.木块B所受摩擦力大小为14N答案BA、B与地面间的最大静摩擦力分别为fmA=GA=0.250N=10N,fmB=GB=0.270N=14N,根据胡克定律得,弹簧的弹力大小为F弹=kx=1000.06N=6N,当F=8N时,F-F弹=8N-6N=2NfmA,F弹fmB,所以两木块都保持静止状态。则由平衡条件得A所受摩擦力为fA=F-F弹=2N,方向水平向左,B所受的摩擦力为fB=F弹=6N
23、,方向水平向左,故B正确,A、C、D错误。12.如图所示,一物块受到一个水平力F作用静止于斜面上,F的方向与斜面平行,如果将力F撤掉,下列对物块的描述正确的是()A.物块将沿斜面下滑B.物块受到的摩擦力变大C.物块立即获得加速度D.物块所受的摩擦力改变方向答案D物块受到的重力沿斜面向下的分力为mgsin,有F作用时静摩擦力的大小等于F和mgsin的合力,方向沿其合力的反方向。将力F撤掉,摩擦力大小变为mgsin,方向沿斜面向上,物块受到的摩擦力变小,物块加速度为零,仍然静止。综上知D正确。13.如图(a)所示,三棱柱的左、右两侧斜面的倾角=45,物块P、Q用跨过定滑轮的轻绳相连,分别放在两侧的
24、斜面上,此时物块P恰好不向下滑动。已知P、Q与斜面之间的动摩擦因数均为=tan15,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。图(a)图(b)(1)求物块P、Q的质量之比m1m2;(2)当三棱柱缓慢绕右侧棱边顺时针转动角,如图(b)所示,物块Q恰好不下滑,求角。答案(1)31(2)30解析(1)三棱柱转动之前,物块P恰好不向下滑动。分析P的受力,有Ff1=FN1,FN1=m1gcos,m1gsin-Ff1=FT分析Q的受力,有Ff2=FN2,FN2=m2gcos,m2gsin+Ff2=FT解得m1m2=3(2)三棱柱转动角后,物块Q恰好不下滑。分析Q的受力,有Ff2=FN2,FN2=m2gcos(+),m2gsin(+)+Ff1=FT分析P的受力,有Ff1=FN1,FN1=m1gcos(-),m1gsin(-)+Ff1=FT联立解得m1m2=sin(30+)sin(60-)结合m1m2=3,解得=30