2024届高考物理一轮总复习第二章相互作用第2讲摩擦力学案.docx

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1、第2讲摩擦力1滑动摩擦力(1)定义和条件两个相互接触的粗糙物体之间有弹力，当它们发生相对滑动时，就会在接触面上产生阻碍相对运动的力。(2)大小和方向大小：FfF压，式中为动摩擦因数，其大小与两个物体的材料和接触面的粗糙程度有关。方向：总是跟接触面平行，并与相对运动的方向相反。2静摩擦力(1)定义和条件两个相互接触的粗糙物体之间有弹力，当它们具有相对运动趋势时，就会在接触面上产生阻碍相对运动趋势的力。(2)大小和方向大小：0FFmax，其中Fmax为最大静摩擦力。方向：总是跟接触面平行，与相对运动趋势的方向相反。3四个易错点(1)摩擦力的方向总是与物体间相对运动(或相对运动趋势)的方向相反，但不

2、一定与物体的运动方向相反。(2)摩擦力总是阻碍物体间的相对运动(或相对运动趋势)，但不一定阻碍物体的运动。即摩擦力可以作为阻力使物体减速，也可以作为动力使物体加速。(3)受静摩擦力作用的物体不一定静止，但一定与静摩擦力的施力物体保持相对静止。(4)静摩擦力的大小与正压力无关，仅与外力有关，最大静摩擦力的大小与正压力有关且成正比。情境创设“共享单车”的经营模式，改变了我们的生活方式，为经济发展新常态增添了新的内涵。从自行车的结构和使用上来看，它涉及许多物理知识。微点判断(1)正在水平路面上正常行驶的共享单车，其前轮受到的摩擦力方向向后，后轮受到的摩擦力方向向前。()(2)自行车后轮受到的摩擦力总

3、是阻碍自行车的运动或运动趋势。()(3)自行车运动时地面与车轮接触处有摩擦力作用，也一定有弹力作用。()(4)自行车运动时地面与车轮接触处的摩擦力一定与弹力方向垂直。()(5)刹车时，用力捏紧车闸，以增大刹车片与车圈之间的压力，从而增大摩擦力。()(6)自行车轮胎、车把套、脚踏板以及刹车处均刻有花纹，并且都使用动摩擦因数较大的材料，从而增大摩擦力。()(一) 静摩擦力的有无及方向判断三法(释疑点)方法1假设法研一题(2022济南模拟)如图甲是某同学写字时的握笔姿势，如图乙是他在握笔时把拇指和食指松开时的状态，笔尖仍然斜向下且笔保持静止状态。关于两幅图中笔的受力，下列说法正确的是( ) A图甲中

4、笔可能不受摩擦力B图乙中笔可能不受摩擦力C图甲和图乙中手对笔的作用力方向都为竖直向上D图甲中手的握力越大，笔所受的摩擦力越大解析：选C对图甲中的笔受力分析，受到手指的压力、重力、摩擦力，假设没有受到摩擦力，笔就会顺着手指滑下来，故A错误；对图乙中的笔受力分析，受到重力、支持力和摩擦力，假设没有受到摩擦力，笔就会顺着手指滑下来，故B错误；因为图甲和图乙中的笔都是静止状态，所以手对笔的作用力应与重力大小相等，方向相反，故C正确；图甲中的笔受到的是静摩擦力，大小与手的握力无关，故D错误。悟一法假设法的解题思路：如上题，甲、乙两种情况均可用假设法判断笔是否受到摩擦力及其方向。方法2状态分析法研一题如图

5、所示，竖直墙面上有一只壁虎从A点沿水平直线加速运动到B点，此过程中壁虎受到摩擦力的方向是( ) A斜向右上方 B斜向左上方C水平向左 D竖直向上解析：选B由于壁虎从A点到B点做加速直线运动，即壁虎所受合力水平向左，在竖直平面内壁虎受重力、摩擦力，由平行四边形定则可知，摩擦力方向斜向左上方，故B正确。悟一法状态分析法的应用要领：此法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(Fma)确定静摩擦力的方向。如上题，先结合壁虎的运动状态确定出壁虎所受合力的方向水平向左，再利用平衡条件确定壁虎所受摩擦力的方向。方法3牛顿第三定律法研一题大型商场或者大型超市为了方便顾客

6、上下楼，都会安装自动扶梯。小王同学经过调查研究发现自动扶梯分为两大类，一种有台阶，另一种无台阶，两种自动扶梯分别如图所示。此外，小王同学还发现，为了节约能源，在没有乘客乘行时，这两种自动扶梯都以较小的速度匀速运行，当有乘客乘行时自动扶梯经过先加速再匀速两个阶段运行。则自动扶梯在运送乘客上楼的整个过程中( )A图甲所示的无台阶自动扶梯中，乘客始终受摩擦力作用B图乙所示的有台阶自动扶梯中，乘客始终受摩擦力作用C图甲所示的无台阶自动扶梯中，乘客对扶梯的作用力始终竖直向下D图乙所示的有台阶自动扶梯中，乘客对扶梯的作用力始终竖直向下解析：选A乘客在无台阶的扶梯上运动时，在加速阶段和匀速阶段，都受重力、支

7、持力、摩擦力作用，匀速阶段乘客加速度为零，扶梯对乘客的作用力竖直向上，由牛顿第三定律可知，乘客对扶梯的作用力竖直向下，加速阶段扶梯对乘客的作用力斜向上，由牛顿第三定律可知，乘客对扶梯的作用力斜向下；有台阶的扶梯，在扶梯匀速上升阶段，乘客不受摩擦力作用，在扶梯加速阶段，乘客所受支持力和摩擦力的合力斜向上，由牛顿第三定律可知，乘客对扶梯的作用力斜向下，综上所述，A正确，B、C、D均错误。悟一法牛顿第三定律法应用要领：“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相互作用的另一物体受到的静摩擦力的方向。如上题，乘客对扶梯的作用力与扶梯对乘客的作用力是作用力

8、与反作用力，先分析扶梯对乘客的作用力的方向，再由牛顿第三定律得出乘客对扶梯的作用力的方向。(二) 摩擦力大小的计算(精研点)研清微点1静摩擦力大小的计算1应用平衡条件计算如图所示，甲、乙两物体用跨过光滑定滑轮的轻绳相连，其中甲物体静止在粗糙的水平面上，乙物体悬空静止，轻绳OM、ON与水平方向间的夹角分别为53、37。已知乙物体的质量为10 kg，g取10 m/s2，sin 530.8。则甲物体受到水平面的摩擦力的大小和方向为( )A20 N、沿水平面向左 B20 N、沿水平面向右C28 N、沿水平面向左 D28 N、沿水平面向右解析：选B以乙物体为研究对象，根据平衡条件得，在竖直方向上：FTM

9、sin 53FTNsin 37mg0，在水平方向上：FTMcos 53FTNcos 370，由于甲物体也处于平衡状态，故在水平方向上：FTNFfFTM0，解得摩擦力大小：Ff20 N，方向沿水平面向右，故B正确。2应用牛顿第二定律计算如图所示，质量为10 kg的物体A拴在一个被水平拉伸的弹簧一端，弹簧的拉力为5 N时，物体A处于静止状态。若小车以1 m/s2的加速度向右运动后，则(g取10 m/s2)( )A物体A相对小车向右运动B物体A受到的摩擦力减小C物体A受到的摩擦力大小不变D物体A受到的弹簧拉力增大解析：选C由题意得物体A与小车的上表面间的最大静摩擦力Fmax5 N，小车向右加速运动后

10、，对物体A受力分析，可得F合ma10 N，可知此时小车对物体A的摩擦力大小为5 N，方向向右，且为静摩擦力，所以物体A相对于小车仍然静止，故A错误；所以物体A受到的摩擦力大小不变，故B错误，C正确；物体A相对于小车仍然静止，所以受到的弹簧的拉力大小不变，故D错误。一点一过静摩擦力大小的计算方法(1)物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动)，利用力的平衡条件求解其大小。如第1题，由乙物体悬空静止，由平衡条件求乙物体受到的两轻绳拉力，再由甲物体静止，根据平衡条件求出甲物体受到的静摩擦力。(2)物体有加速度时，若只受摩擦力，则Ffma，如匀速转动的圆盘上与圆盘相对静止的物块靠静摩擦力提供向心力产生向心

11、加速度。若除摩擦力外，物体还受其他力，则F合ma，需先求合力再求摩擦力。如第2题，可设物体所受的静摩擦力水平向右，由F弹簧fma，解得f5 N，说明摩擦力的方向向右，若结果为负，则方向与所设方向相反，若f5 N，物体A相对小车静止，若f5 N，则物体有可能与小车发生相对滑动。研清微点2滑动摩擦力大小的计算3.(多选)如图所示，某中学新校区装修时，工人用质量为m的磨石对斜壁进行打磨，当对磨石施加方向竖直向上、大小为F的推力时，磨石恰好沿斜壁向上匀速运动，已知磨石与斜壁之间的动摩擦因数为，则磨石受到的摩擦力大小为( )A(Fmg)cos B(Fmg)sin C(Fmg)cos D(Fmg)解析：选

12、BC磨石受重力、推力、斜壁的弹力及摩擦力而处于平衡状态，由图可知，F一定大于重力；先将重力与向上的推力合成后，将二者的合力向垂直于斜面方向及沿斜面方向分解，可得在沿斜面方向有：f(Fmg)cos ；在垂直于斜面方向上有：FN(Fmg)sin ；则f(Fmg)cos (Fmg)sin ，故B、C正确。一点一过滑动摩擦力大小的计算方法公式法若已知，则FFN，FN是两物体间的正压力状态法若未知，可结合物体的运动状态和其他受力情况，利用平衡条件或牛顿第二定律列方程求解(三) 摩擦力的四类突变(培优点)类型1“静静”突变物体受到静摩擦力和其他力的共同作用，当其他力的合力发生变化时，如果仍保持相对静止，则

13、静摩擦力的大小和(或)方向可能发生突变。例1(多选)如图甲所示，两物体A、B叠放在光滑的水平面上，对物体A施加一水平变力F，F-t关系图像如图乙所示，两物体在力F作用下由静止开始运动，且始终相对静止，规定水平向右为正方向，则( )A两物体一直向右做直线运动B两物体沿直线做往复运动C在23 s时间内两物体间的摩擦力逐渐减小DB物体所受摩擦力的方向始终与力F的方向相同解析在02 s内两物体向右做加速运动，加速度先增大后减小；24 s内加速度反向，两物体做减速运动，因为两段时间内受力是对称的，所以4 s末速度变为零，在04 s内两物体一直向右运动，然后重复以前的运动，A正确，B错误；在23 s内，F

14、逐渐增大，两物体加速度逐渐增大，隔离对B分析，B所受的合力逐渐增大，即B所受的摩擦力逐渐增大，C错误；对整体分析，两物体的加速度与F的方向相同，B物体所受的合力为摩擦力，故摩擦力的方向与加速度方向相同，即与F的方向相同，D正确。答案AD类型2“静动”突变物体受到静摩擦力和其他力的共同作用，当其他力变化时，如果发生相对滑动，则静摩擦力突变为滑动摩擦力。例2(多选)如图甲所示，水平木板上有一质量m3.75 kg的物块，受到随时间t变化的水平拉力F的作用。如图乙所示，用力传感器测出相应时刻物块所受摩擦力Ff的大小，g取10 m/s2，下列判断正确的是( )At1 s时外力F等于零Bt6 s时外力F可

15、能等于5 NC物块与木板间的动摩擦因数为0.08D物块与木板间的动摩擦因数为0.11解析由题意可知水平木板表面粗糙，物块在水平方向上的摩擦力在t1 s时为零，若受到不为零的外力F作用，则必定会产生摩擦力，故互相矛盾，因此t1 s时，F0，A正确；由题图乙可知，物块受到的最大静摩擦力为4 N，外力需要大于最大静摩擦力才可能让该物块受到的摩擦力从静摩擦力变成滑动摩擦力，而在t6 s时，该物块受到的摩擦力刚好从静摩擦力突变成滑动摩擦力，所以外力F必定大于4 N，可能是5 N，B正确；由题图乙可知，物块受到的滑动摩擦力Ff3 N，因为Ffmg，动摩擦因数0.08，C正确，D错误。答案ABC类型3“动静

16、”突变物体受到滑动摩擦力和其他力的共同作用，当相对滑动突然停止时，滑动摩擦力可能突变为静摩擦力。例3如图所示，斜面固定在地面上，倾角为37(sin 370.6，cos 370.8)。质量为1 kg的滑块以初速度v0从斜面底端沿斜面向上滑行(斜面足够长，该滑块与斜面间的动摩擦因数为0.8)，则该滑块所受摩擦力Ff随时间变化的图像是选项图中的(取初速度v0的方向为正方向，g取10 m/s2)( )解析滑块上滑过程中受滑动摩擦力，由FfFN和FNmgcos ，得Ff6.4 N，方向沿斜面向下。当滑块的速度减为零后，由于重力的分力mgsin mgcos ，滑块将静止，滑块受到的摩擦力为静摩擦力，由平衡

17、条件得Ffmgsin ，代入可得Ff6 N，方向沿斜面向上，故B正确。答案B类型4“动动”突变物体受到滑动摩擦力和其他力的共同作用，当两物体间的正压力发生变化时，滑动摩擦力的大小随之而变；或者两物体达到共同速度时相对滑动方向发生变化，滑动摩擦力的方向也会随之而变。例4如图所示，足够长的传送带与水平面夹角为，以速度v0逆时针匀速转动。在传送带的上端轻轻放置一个质量为m的小木块，小木块与传送带间的动摩擦因数tan ，则下面四个图中能客观地反映小木块的速度随时间变化关系的是( )解析当小木块速度小于传送带速度时，小木块相对于传送带向上滑动，小木块受到的滑动摩擦力沿传送带向下，加速度agsin gcos ；当小木块速度达到传送带速度时，由于tan ，即mgcos 0 Bf2f3Cf2f3 Df2f3解析：选D题图甲中斜劈和物块都处于平衡状态，对整体，只有竖直方向的重力和支持力，地面对斜劈的摩擦力f10，故A项错误；根据图甲的情景可知，在图乙、丙中，物块受到斜面的作用力都是滑动摩擦力和支持力，合力与物块重力平衡即竖直向上，因此物块对斜面的作用力(摩擦力和压力的合力)总是竖直向下的，且与物块的重力等大，所以斜劈只受到了竖直方向的重力、地面支持力和物块的作用力，与图甲的受力情况相同，因此有f1f2f30，B、C项错误，D项正确。