2024年初升高物理无忧衔接衔接点15 摩擦力(解析版)

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衔接点15
摩擦力
课程标准
初中知道滑动摩擦力、滚动摩擦力和静摩擦力,能够利用二力平衡进行计算。

高中 1.知道滑动摩擦力概念及产生的条件,会判断滑动摩擦力的方向
2.会用公式F=μF N 计算滑动摩擦力的大小
3.知道静摩擦力产生的条件,会判断静摩擦力的大小和方向
4.
认识静摩擦的规律,知道静摩擦力的变化范围及其最大值
初中物理高中物理异同点
滑动摩擦力
静摩擦力滑动摩擦力静摩擦力初高中物理中对摩擦力的定义、摩擦力的产生条件以及摩擦力
的方向等问题的表述基本上是一致的。

但是在高中物理中对滑动摩
擦力大小的定量计算有了明确的公式,同时对静摩擦力的要求也是非常高,并且对静摩擦力大小计算也和初中不一样,需要通过平衡
条件或者运动状态情况求出,并且对最大静摩擦力大小的求解也有
相应的公式,一般认为等于滑动摩擦力的大小。

一、摩擦力
1.两个互相接触的物体,当它们发生相对运动或相对运动趋势时,在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力,这种力叫做摩擦力。

2.一个物体在另一个物体表面上滑动时产生的摩擦力叫做滑动摩擦力;一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦力叫做滚动摩擦力;两个相互接触的物体,当它们要发生而尚未发生相对运动时,在它们接触面上产生一种阻碍物体相对运动趋势的力,称为静摩擦力.
二、摩擦力的产生条件和方向
1.产生条件:(1)物体相互接触且挤压(有弹力);(2)发生相对运动或相对运动的趋势;(3)接触面不光滑。

2.作用点:摩擦力发生在接触面上,所以摩擦力的作用点就在接触面上,但为了研究方便,可把摩擦力的作用等效到一个点上,画力的示意图时,可将摩擦力作用点画在物体重心上。

3.方向:与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反。

摩擦力的方向有时与物体的运动方向相反,起阻力作用;有时与物体的运动方向相同,起动力作用。

三、摩擦力的大小测量和影响因素
1.使用弹簧测力计可以粗略测量滑动摩擦力的大小。

方法:用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿长木板做匀速直线运动,根据二力平衡原理,可知弹簧测力计示数等于滑动摩擦力大小。

2.根据影响滑动摩擦力的因素,通过增大压力或增大接触面粗糙程度,可以增大摩擦,通过减小压力或减小接触面粗糙程度可以减小摩擦。

四、摩擦的利用和防止
1.增大摩擦的方法:(1)增大压力;(2)增大接触面粗糙程度;(3)将滚动摩擦变为滑动摩擦。

2.减小摩擦的方法:(1)减小压力;(2)减小接触面粗糙程度;(3)变滑动摩擦为滚动摩擦;(4)使接触面互相分离。

知识点一滑动摩擦力
1.定义:两个相互接触的物体,当它们相对滑动时,在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力,这种力叫作滑动摩擦力。

2.滑动摩擦力产生的条件:两物体接触面粗糙、有弹力、发生相对运动。

注意:有弹力,不一定有摩擦力;有摩擦力,一定有弹力。

3.方向:
(1)沿着接触面,跟物体相对运动的方向相反。

不一定与运动方向相反
(2)滑动摩擦力方向的判断:
4.大小:
(1)公式:F f=μF N,其中F N表示接触面上压力的大小,μ为动摩擦因数。

(2)动摩擦因数μ跟相互接触的两个物体的材料、接触面的粗糙程度有关,没有单位。

注意:F N是正压力,其大小不一定等于物体的重力。

(3)二力平衡法:物体匀速直线运动或静止时,根据二力平衡条件求解。

知识点二静摩擦力
1.定义:相互接触的两个物体之间只有相对运动的趋势,而没有相对运动,这时的摩擦力叫作静摩擦力。

2.静摩擦力的产生条件:两物体接触面粗糙、有弹力、具有相对运动趋势。

3.方向:
(1)沿着接触面,跟物体相对运动趋势的方向相反。

“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苗头,但还未发生相对运动。

(2)静摩擦力方向的两种判断方法
假设法假设接触面是光滑的,判断物体将向哪个方向滑动,即物体相对运动趋势的方向,静摩擦力的方向与相对运动趋势的方向相反
二力平衡法当物体受静摩擦力处于平衡状态时,可根据二力平衡,判断出静摩擦力的方向
3.静摩擦力的大小
(1)范围:0<F≤F max。

最大静摩擦力与正压力成正比。

一般情况下,最大静摩擦力F max略大于滑动摩擦力,为分析问题方便,可认为二者相等。

(2)计算:物体匀速直线运动或静止时,根据二力平衡条件求解。

4.对摩擦力中“三个方向”“两个阻碍”的理解
(1)运动方向:一般指物体相对于地面的运动方向。

(2)相对运动方向:指滑动摩擦力的受力物体相对于施力物体的运动方向。

(3)相对运动趋势方向:指静摩擦力的受力物体相对于施力物体的运动趋势方向。

(4)阻碍:滑动摩擦力阻碍的是相对运动,静摩擦力阻碍的是相对运动趋势,但它们不一定阻碍物体的运动,即它们都可以作动力,也可以作阻力。

1.冰壶比赛中的冰壶,刹车过程中的汽车,都会因受到摩擦力停下来,这个摩擦力是什么摩擦力?
提示:滑动摩擦力。

2.如图所示,把木块放在水平长木板上,用弹簧测力计沿水平方向拉木块,观察弹簧测力计示数及其变化情况。

随着外力的增大,静摩擦力大小变化吗?若变化,如何变化?
提示:由二力平衡知,随着外力的增大,静摩擦力大小发生变化,相应增大。

【例1】如图所示,在F 的作用下,质量为m 的物体做匀速运动,已知物体与地面间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g ,则物体与地面间的摩擦力大小有以下表达方式,其中正确的是()
A .0
B .μmg
C .μF
D .mg F
μ-【答案】B 【详解】物体与地面间的摩擦力为滑动摩擦力,物体做匀速运动,由二力平衡知f=F 由公式f=μN ,N=mg 得f=μmg 故选B 。

【例2】如图所示,一张沙发放在水平地面上,一人用水平力F 向右推沙发。

40N F =时沙发没被推动,60N F =时沙发恰好被推动,55N F =时沙发做匀速直线运动。

关于沙发受到的摩擦力,下列说法正确的是()
A .当40N F =时,沙发没有受到摩擦力作用
B .当40N F =时,沙发受到的摩擦力大小为60N ,方向向左
C .当80N =F 时,沙发受到的摩擦力大小为80N ,方向向左
D .沙发和地面间的最大静摩擦力大小为60N
【答案】D
【详解】AB .当40N F =时,沙发没有推动,即此时沙发处于受力平衡状态,受力分析可知,此时受到的摩擦力为静摩擦力,大小与推力大小相等,为40N ,方向向左,故AB 错误;
CD .当60N F =时沙发恰好被推动,即此时沙发受到的静摩擦力达到最大值。

故沙发和地面间的最大静摩擦力大小为60N ,当55N F =时,沙发做匀速直线运动,即此时沙发处于受力平衡状态,受到的摩擦力为滑动摩擦力,大小为55N 。

根据滑动摩擦力的影响因素可知,当80N 60N F =>时,沙发受到的摩擦力仍为滑动摩擦力,大小仍为55N ,方向向左,故C 错误,D 正确。

故选D 。

1.下列有关滑动摩擦力的说法中正确的是()
A .相互接触并有相对运动的物体之间必有摩擦力
B .两物体之间有滑动摩擦力,则其间必有弹力
C .滑动摩擦力的方向总是与物体运动方向相反
D .滑动摩擦力一定是阻力
【答案】B
【详解】A .若相互接触并有相对运动的物体之间未发生弹性形变,物体间没有摩擦力,故A 错误;B .弹力是产生摩擦力的前提条件,故两物体之间有滑动摩擦力,则其间必有弹力,故B 正确;C .滑动摩擦力的方向总是与物体相对运动方向相反,故C 错误;
D .滑动摩擦力不一定是阻力,可以是动力,例如静止放置在水平传送带上的物块,物块受到滑动摩擦力与物块运动方向相同,故D 错误。

故选B 。

2.如图所示,物块在水平拉力F 的作用下沿水平桌面做匀速直线运动。

若保持F 的大小不变,而方向与水平面成53°角,物块也恰好做匀速直线运动,则物块与桌面间的动摩擦因数为()
A .1
3B .1
2C 1D .2
2
【答案】B
【详解】当拉力水平时,物体匀速运动,则
F =μmg
当拉力倾斜时
F cos53°=μ(mg -F sin 53°)联立解得
12
μ=
故选B 。

3.物理老师上课时演示了一个实验,如图,将一细棒从苹果中间穿过,初始时细棒竖直、苹果静止,然后用铁锤猛地敲击棒的上端,对敲击过程中现象的描述,下列说法正确的是()
A .苹果受到向下的摩擦力,沿棒向上移动
B .苹果受到向下的摩擦力,沿棒向下移动
C .苹果受到向上的摩擦力,沿棒向上移动
D .苹果受到向上的摩擦力,沿棒向下移动
【答案】A
【详解】由于在铁锤敲击棒的上端时,棒急速下降,而苹果由于惯性仍在原位置,苹果相对棒向上移动,受到的摩擦力方向向下。

故选A 。

4.如图所示,一质量为m =8kg 的木块放在水平桌面上,在水平方向受到F 1和F 2作用而处于静止状态,其中F 1=10N ,F 2=3N 。

已知木块与地面的动摩擦因数为0.1,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。

重力加速度大小取210m/s g =,则木块在水平方向受到的摩擦力Ff 下列说法正确的是()
A .若撤去F 1保留F 2,则F f =8N ,方向向左
B .若撤去F 1保留F 2,则F f =3N ,方向向右
C .若撤去F 2保留F 1,则F f =3N ,方向向左
D .若撤去F 2保留F 1,则F f =10N ,方向向左
【答案】B
【详解】AB .木块在水平方向受到F 1和F 2作用而处于静止状态,根据平衡条件可知
f 127N
F F F =-=木块受到的静摩擦力为方向向左;
若撤去F 1保留F 2,由于
2f 3N 7N
F F =<=可知木块仍然保持静止,则木块受到的静摩擦力为
f123N
F F ==
方向向右,故A 错误,B 正确;
CD .若撤去F 2保留F 1,由于
f 110N 7N
F F =>=可知木块将向右运动,则木块受到的摩擦力为滑动摩擦力,大小为
f28N
F mg μ==方向向左,故CD 错误。

故选B 。

5.如图所示,水平地面上木块A 放在长木板B 的上面,一水平轻质弹簧测力计右端与A 相连,左端固定在竖直墙壁上。

现用水平向右的恒力F 拉B 使之在地面上运动,木块A 相对地面静止,已知各接触面间均粗糙且粗糙程度不变。

下列说法正确的是()
A .木块A 作用于木板
B 的滑动摩擦力大小等于F
B .地面受到的滑动摩擦力大小等于F
C .若木板v 加速运动,弹簧测力计的示数仍等于木块A 所受滑动摩擦力大小
D .只有木板B 匀速运动时,弹簧测力计的示数才等于木块A 所受滑动摩擦力大小
【答案】C
【详解】AB .由于木板B 受到木块A 作用于木板B 滑动向左的滑动摩擦力和地面作用在木板B 上水平向左的滑动摩擦力,故木块A 作用于木板B 的滑动摩擦力和地面作用在木板B 的滑动摩擦力大小均小于F ,即地面受到的滑动摩擦力大小小于F 。

故AB 错误;
CD .无论木板加速还是匀速运动,A 对B 的压力不变,接触面的粗䊗程度不变,木块A 所受的滑动摩擦力不变,木块A 相对地面静止,所受合力为零,弹簧测力计的示数等于木块A 所受滑动摩擦力大小,故C 正确,D 错误。

故选C 。

6.如图所示,质量为10kg 的物体,在水平地面上向左运动,物体与水平地面间的动摩擦因数为0.2,与此同时,物体受到一个水平向右的拉力20N F =的作用,则物体受的摩擦力为(g 取210m/s )()
A .0
B .20N ,水平向右
C .40N ,水平向右
D .20N ,水平向左
【答案】B 【详解】根据题意可知,物体在水平地面上向左运动,则物体受到的是滑动摩擦力,大小为
N 0.2100N 20N
f F m
g μμ===⨯=方向与相对运动方向相反,水平向右。

故选B 。

7.关于静摩擦力,下列说法正确的是()
A .两个接触且相对静止的物体间一定有静摩擦力作用
B .只有静止的物体才会受到静摩擦力作用,运动物体不会
C .静摩擦力方向总是会与物体的运动方向相反
D .物体受到的静摩擦力方向可能与其运动方向相同
【答案】D
【详解】A .两个接触且相对静止的光滑物体间没有静摩擦力,故A 错误;
B .静摩擦力产生在相对静止的物体之间,与物体本身的静止、运动无关,故B 错误;
CD .静摩擦力方向总是会与物体的相对运动方向相反,可能会与物体的运动方向相反,也可能相同,故C 错误,D 正确。

故选D 。

8.如图所示,A 、B 、C 三个物体质量相等,它们与传送带间的动摩擦因数相同。

三个物体随传送带一起匀速运动,运动方向如图中箭头所示。

则下列说法正确的是()
A .三个物体受到的摩擦力均不为零
B .三个物体受到的摩擦力均为零
C .B 、C 受到的摩擦力方向相同
D .B 、C 受到的摩擦力方向相反
【答案】C
【详解】A .A 物体做水平方向的匀速直线运动,水平方向不受摩擦力,故A 错误;
BCD .B 、C 物体有向下滑动的趋势,受到沿斜面向上的静摩擦力,大小均等于重力沿斜面向下的分力,大小为sin mg θ,故BD 错误,C 正确。

故选C 。

9.武警广西总队防城港支队组织特战分队开展多课目反恐演练。

某武警战士爬杆训练的场景如图所示,战士先匀速竖直向上爬升,到最高处后抱着杆滑下来,下列说法正确的是()
A.爬升时,由于战士相对于杆向上运动,故摩擦力向下
B.爬升时,抱杆抱得越紧,战士所受摩擦力越大
C.下滑时,抱杆抱得越紧,战士所受摩擦力越大
D.整个过程中,手握得越紧,杆与手之间的动摩擦因数就会越大
【答案】C
【详解】AB.战士在匀速竖直向上爬升,处于平衡状态,受到的摩擦力与重力平衡,大小不变,方向向上,故AB错误;
f Fμ=可知抱杆抱得越紧,战士所受摩擦力越大,故C C.下滑时,战士所受摩擦力为滑动摩擦力,根据N
正确;
D.动摩擦因数与压力大小无关,只与接触面的粗糙程度有关,故D错误。

故选C。

10.如图所示,甲、乙两人分别乘坐两种电动扶梯,此时两电梯均匀速向上运转,则()
A.甲受到三个力的作用B.甲对扶梯有摩擦力的作用
C.乙受到三个力的作用D.乙受到的摩擦力方向沿斜面向下
【答案】C
【详解】AB.题图甲中,人处于匀速直线运动状态,受重力与竖直向上的支持力,二力平衡,不受摩擦力,甲对扶梯也没有摩擦力,故A、B错误;
CD.题图乙中,人处于匀速直线运动状态,受到重力G、斜面的支持力N F以及沿斜面向上的静摩擦力f三个力作用,三力平衡,故C正确,D错误。

故选C。

11.如图所示,一质量为m的木块靠在粗糙竖直的墙上,且受到水平力F的作用,下列说法正确的是()
A.若木块静止,当F增大时,木块受到的静摩擦力随之增大
B.若木块静止,当F减小时,木块受到的静摩擦力随之减小
C.若木块与墙壁间的动摩擦因数为μ,则撤去F后,木块受到的滑动摩擦力大小等于μmg
D.若撤去F,木块沿墙壁下滑时,木块不受滑动摩擦力作用
【答案】D
【详解】AB.木块在水平力的作用下静止时,处于平衡状态,木块受推力F、重力mg、向上的静摩擦力F f和向右的弹力F N,如图所示
由共点力平衡条件有
f F mg
=N
F F =可得静摩擦力大小等于重力大小,不会随F 的变化而改变,故A 、B 错误;
CD .撤去F 后,木块沿墙壁向下滑动,由于此时木块和墙壁之间没有相互挤压,木块没有受到滑动摩擦力作用,故C 错误,D 正确。

故选D 。

12.小明同学用力传感器探究物块受的摩擦力,如图甲所示。

固定的力传感器通过水平细线与物块相连,能记录细线拉力大小F 。

物块放在水平长木板上,现沿细线拉直方向用力抽动长木板,得到F t -图像如图乙所示。

结合图示相关信息,以下论断不正确的是()
A .物块所受摩擦力方向与长木板运动方向相同
B .物块和木板之间静摩擦力的大小存在一个最大值
C .由题中信息可以测出物块与木板间的动摩擦因数
D .细线对物块拉力与物体所受摩擦力大小时刻相等
【答案】C
【详解】A .长木板所受摩擦力方向与其运动方向相反,根据牛顿第三定律可知,物块所受摩擦力方向与长木板运动方向相同。

故A 正确,不符合题意;
B .静摩擦力随着拉力的增大,不断变大,滑动摩擦力略小于最大静摩擦力。

由图乙可知,物块和木板之间静摩擦力的大小存在一个最大值约为10N 。

故B 正确,不符合题意;
C .根据滑动摩擦力公式有
f mg
μ=由于物块的质量未知,故无法测出物块与木板间的动摩擦因数。

故C 错误,符合题意;
D .物块在水平方向上只受到细线的拉力和长木板对其的摩擦力,而物块始终处于静止状态。

根据平衡条件可知,细线对物块拉力与物体所受摩擦力大小时刻相等,方向相反。

故D 正确,不符合题意。

故选C。

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