高一物理寒假作业同步练习题：摩擦力

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摩擦力
（1）产生的条件:①相互接触的物体间存在_______;③接触面不光滑;③接触的物体之间有_______或__________，这三点缺一不可.
（2）摩擦力的方向:沿接触面切线方向，与________或_______的方向相反，与物体运动的方向可以相同也可以相反.
（3）大小:先判明是何种摩擦力，然后再根据各自的规律去分析求解.
①滑动摩擦力大小:利用公式N F f μ=进行计算，其中F N 是物体的正压力，不一定等于物体的重力，甚至可能和重力无关.或者根据物体的运动状态，利用平衡条件或牛顿定律来求解.
②静摩擦力大小:静摩擦力大小可在0与f max 之间变化，一般应根据物体的运动状态由平衡条件或牛顿定律来求解.
【答案】挤压；相对运动；相对运动趋势；相对运动；相对运动趋势
一、单选题（本大题共18小题）
1.下列情景中，物体M 所受摩擦力f 的示意图正确( )
A. B.
C. D.
【答案】C 【解析】
依据摩擦力产生的条件：相互接触且发生弹性形变，并有相对运动或相对运动趋势，结合平衡条件，即可判定求解。

考查摩擦力产生的原理，掌握其产生条件的内涵，理解摩擦力类型区别，注意静摩擦力的判定方法。

【解答】
A.物体静止在粗糙水平面上，但没有相对运动或相对运动趋势，则没有摩擦力，故A错误；
B.物体虽贴着竖直墙面，但由于自由下落，因此与竖直墙面没有压力，则没有摩擦力，故B 错误；
C.汽车停在斜坡上，由于有下滑趋势，因此受到沿着斜坡上的静摩擦力，故C 正确；
D.瓶子被握在手中处于静止状态，依据平衡条件，则瓶子受到的静摩擦力与重力平衡，方向竖直向上，故D 错误。

2.运动员在立定跳远时，脚蹬地起跳瞬间的受力示意图是()
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
对运动员受力分析，由此判断得解。

本题主要考查受力分析，知道受力分析时的顺序：一般是遵从重力、弹力、摩擦力的顺序，难度不大。

【分析】
运动员受到重力，方向竖直向下；弹力，方向竖直向上；和地面给他的摩擦力，方向向前；故A正确，BCD 错误。

故选A。

3.下列关于摩擦力的说法中正确的是()
A. 摩擦力大小总跟接触面上的压力大小成正比
B. 摩擦力的方向一定与物体的运动方向相反
C. 滑动摩擦力大小跟两物体间相对运动的速度大小成正比
D. 两物体间有摩擦力就一定有弹力，且两者方向互相垂直
【答案】D
【解析】
两物体的接触面粗糙、物体间存在压力、物体间有相对运动或相对运动趋势时，物体间存在摩擦力；滑动摩擦力大小一定正压力大小成正比，摩擦力的方向与相对运动方向相反。

本题考查了摩擦力产生的条件及摩擦力的分类、大小，难度不大，注意摩擦力的方向，熟练掌握并灵活应用基础知识即可正确解题。

【解答】
A.滑动摩擦力大小跟接触面上的压力大小成正比，静摩擦力是与引起有相对运动趋势的外力有关，故A错误；
B.摩擦力的方向与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反，故B错误；
C.滑动摩擦力大小F f=μF N，跟两物体间相对运动的速度大小无关，故C错误；
D.两物体间有摩擦力就一定有弹力，摩擦力方向沿接触面，弹力垂直于接触面，所以两者方向互相垂直，故D正确。

4.关于动摩擦因数，下列说法正确的是()
A. 两接触面间压力越大，动摩擦因数越大
B. 两物体间滑动摩擦力越大，动摩擦因数越大
C. 两物体间的动摩擦因数与滑动摩擦力成正比，与两物体间的压力成反比
D. 两物体间的动摩擦因数是由两物体的材料和接触面的粗糙程度等决定的，与滑动摩擦力和正压力无
关
【答案】D
【解析】
动摩擦因数是两个力的比值(滑动摩擦力与正压力的比值)，其大小与这两个力的大小无关，是物体的属性，只与物体的材料和接触面的粗糙程度有关，由此即可判断各选项的正误。

解答该题要知道动摩擦因数是物体的属性，只与物体本身有关，与有没有进行相对运动，以及有没有正压力无关，所以不能说动摩擦系数与摩擦力成正比，与正压力成反比，只能说滑动摩擦力与正压力和动摩擦系数成正比，同时注意动摩擦因数是没有单位的。

【解答】动摩擦因数是由两物体的材料和接触面的粗糙程度决定的，与滑动摩擦力和正压力无关，D正确。

5.关于摩擦力与弹力的关系，下列说法中正确的是()
A. 有弹力一定有摩擦力
B. 弹力方向一定与摩擦力方向相同
C. 有摩擦力一定有弹力
D. 摩擦力方向一定与弹力方向不垂直
【答案】C
【解析】
解：AC、弹力产生的条件：相互接触挤压；摩擦力产生的条件：接触面粗糙；相互接触挤压；有相对运动或相对运动趋势．可见，有摩擦力，必有弹力；有弹力，不一定有摩擦力．故A错误，C正确．
B、弹力方向与摩擦力方向相垂直，故B错误．
D、弹力的方向垂直于接触面，摩擦力的方向与接触面相切，与相对运动或相对运动趋势的方向相反．可见两个力方向互相垂直．故D错误．
故选：C．
弹力产生的条件：相互接触挤压；摩擦力产生的条件：接触面粗糙；相互接触挤压；有相对运动或相对运动趋势．弹力的方向垂直于接触面，摩擦力的方向与接触面相切，与相对运动或相对运动趋势的方向相反．解决本题的关键掌握弹力和摩擦力的产生条件，以及它们的方向．知道有摩擦力，必有弹力；有弹力，不一定有摩擦力．
6.人握住旗杆匀速上爬，则下列说法正确的是()
A. 人受的摩擦力的方向是向下的
B. 人受的摩擦力的方向是向上的
C. 手握旗杆的力越大，旗杆受的摩擦力也越大
D. 旗杆受到的摩擦力是滑动摩擦力
【答案】B
【解析】
人握住旗杆匀速上爬时，人有向下滑的趋势，受到旗杆的静摩擦力，根据静摩擦力与物体相对运动趋势方向相反和平衡条件分析静摩擦力的方向与大小。

计算摩擦力，首先要根据物体的受力情况，判断物体的状态，确定是什么摩擦力，再选择解题方法：静摩擦力由平衡条件求解，而滑动摩擦力可由公式或平衡条件求解；当两个物相对静止时，受到的是静摩擦力；当两个物体之间发生相对运动时，受到的是滑动摩擦力。

【解答】
AB.人握住旗杆匀速上爬时，人相对于旗杆有向下滑的趋势，受到旗杆的静摩擦力方向向上，故A错误，B 正确；
CD.由于人是匀速运动的，人竖直方向受到重力和摩擦力，由平衡条件分析得知，人受的摩擦力等于人的重力，保持不变，所以人握旗杆用力越大，并不会使人受的摩擦力增大，根据牛顿第三定律可知，旗杆受到的摩擦力是静摩擦力，大小和人的重力相等不变，故CD错误；
故选：B。

7.下列说法中不正确的是()
A. 人走路时，会受到静摩擦力作用
B. 武警战士双手握住竖立的竹竿匀速攀上时，所受的摩擦力的方向是向下的
C. 将酒瓶竖直用手握住停留在空中，当再增大手的用力，酒瓶受的摩擦力不变
D. 在结冰的水平路面上洒些细土，人走上去不易滑倒，是因为此时人与路面间的最大静摩擦力增大了【答案】B
【解析】
人正常走路时，会受到静摩擦力作用，静摩擦力提供动力，匀速向上爬时，所受摩擦力与重力平衡，用手尽力握酒瓶，是为了增大手与酒瓶间的最大静摩擦力。

本题考查了摩擦力的大小和方向的判断，根据运动或相对运动的方向判断摩擦力方向，根据二力平衡求静摩擦力的大小。

掌握摩擦力的大小和方向的判定对生活现象的分析，是知识在生活中的具体应用。

【解答】
A.人正常走路时，人会受到静摩擦力作用，静摩擦力提供动力，故A正确；
B.握住竖直的竹竿匀速攀上时，处于受力平衡状态，双手受到的摩擦力与重力等大反向，方向竖直向上，故B错误。

C.手握住酒瓶，增大手的握力，会增大手与酒瓶间的最大静摩擦力，但酒瓶受到的摩擦力不变，故C正确；
D.在结冰的水平路面上洒些细土，人走上去不易滑倒，是因为此时人与路面间的最大静摩擦力增大了，故D 正确。

此题选不正确的，故选B。

8.如图所示，用手握紧瓶子使瓶子静止在空中，关于瓶子所受摩擦力以下正确的是()
A. 感觉瓶子将要滑下时，用力使劲握瓶子是为了增大此时的滑动摩擦力
B. 感觉瓶子将要滑下时，用力使劲握瓶子是为了增大此时的静摩擦力
C. 摩擦力的大小因为手的握力增大而增大
D. 摩擦力的大小等于瓶子的总重力，方向竖直向上
【答案】D
【解析】
因为瓶子始终是静止的，所以抓住瓶子始终处于平衡状态，结合对瓶子的受力分析，可得知各选项的正误。

该题学生比较容易出错的一点是会认为用力使劲握瓶子是为了增大此时的静摩擦力，要注意瓶子始终处于平衡状态，静摩擦力是不变的，这里是为了增大手和瓶子间的最大静摩擦力，同时要注意静摩擦力方向的判断。

【解答】
AB.感觉瓶子将要滑下时，用力使劲握瓶子是为了增大手与瓶子之间的最大静摩擦力，这里不是为了增加静摩擦力，也不是为了增大此时的滑动摩擦力，故AB错误；
CD.静摩擦力始终与瓶子的重力大小相等，静摩擦力的大小不会因为手的握力增大而增大，静摩擦力与重力是一对平衡力，所以摩擦力的方向是竖直向上的，故C错误，D正确。

故选D。

9.在奥运会上，体操运动员在上单杠之前，总要在手上抹些镁粉；而在单杠上做回环动时，手握单杠又不能太紧。

他这样做的目的是()
A. 前者是增大摩擦，后者是减小摩擦
B. 前者是减小摩擦，后者是增大摩擦
C. 两者都是减小摩擦
D. 两者都是增大摩擦
【答案】A
【解析】
本题主要考查增大或减小摩擦的方法，增大摩擦的方法有：增大接触面的粗糙程度，增大接触面之间的压力，变滚动摩擦为滑动摩擦；
减少摩擦力的方法有：一是减小压力；二是减小接触面积的粗糙程度；三是用滚动摩擦代替滑动摩擦；四是使接触面彼此分离(如加润滑油等)。

【解答】
镁粉是比较粗糙的，抹在手上，增大了手和单杠接触面的粗糙程度，从而增大摩擦；
手握单杠不能太紧，是通过减小压力来减小摩擦的；故前者是增大摩擦，后者是减小摩擦。

故选：A。

10.如图所示，有一质量为m的砖，它的长、宽、高分别为25cm、15cm、8cm，则当它平放、侧放和竖放时，运动的砖块所受到的摩擦力大小关系为()
A. F f1>F f2>F f3
B. F f1=F f2=F f3
C. F f1<F f2<F f3
D. 无法比较
【答案】B
11.一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=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
【解析】
解：木块开始时在水平方向受三个力而平衡，所受的静摩擦力为：
f=F1−F2=10N−2N=8N；
物体处于静止状态，则说明物体受到的最大静摩擦力大于等于8N；
撤去F1后，由于F2=2N，小于8N，故物体仍能处于平衡，故合力一定是0，摩擦力为2N，方向向右。

故选：C。

撤去F1前，对物体进行受力分析，由力的合成可得出静摩擦力的大小，分析最大静摩擦力的范围；撤去拉力后，根据另一拉力与最大静摩擦力的关系判断物体是否静止，则可求出木块受到的合力．
本题是初学摩擦力的同学易错的一个题目，解答本题应准确理解静摩擦力的定义，知道只有当水平推力大于最大静摩擦力时物体才能被推动．
12.如图所示，弹簧测力计的一端固定在墙壁上，另一端与小木块A相连。

当用力匀速抽出长木板B的过程中，观察到弹簧测力计的示数为3.0N，若加速抽出木板B，弹簧测力计的示数大小为()
A. 一定大于3.0N
B. 一定小于3.0N
C. 一定等于3.0N
D. 一定为零
【答案】C
【解析】
本题应以A为研究对象，A在水平方向上受摩擦力及弹簧秤的拉力而处于静止，故可知二力应为平衡力；根据滑动摩擦力的影响因素可知摩擦力的大小与运动状态无关，则可由平衡条件可知弹簧弹力的变化。

本题的关键在于摩擦力大小的判断，应明确滑动摩擦力的大小与动摩擦因数和正压力的有关，与物体的运动状态无关。

【解答】
当用力匀速抽出长木板B的过程中，A在水平方向上受摩擦力及弹簧秤的拉力而处于静，故可知二力应为平衡力，故可知A受B的摩擦力f=F=3.0N；当用力加速抽出木板B时，因A对B物体的压力不变，由f=μF N可知，A、B间的摩擦力不会发生变化，A仍处于静止状态，所以弹簧秤的示数大小仍等于3.0N。

故选C。

13.某同学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。

当该同学用遥控器启动小车向前运动后，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(图中箭头所指方向)正确的是
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
力是改变物体运动状态的原因，两个小车之所以由静止变为运动，是因为受到玩具车前轮和后轮施加的力的作用；再结合物体间力的作用是相互的这一特点，就可分析出两个小车给前轮和后轮施加的摩擦力的方向。

此题考查摩擦力方向的判断；根据题目中小车的运动情况，对玩具车与两个小车间的力的相互作用进行分析，就可得到两轮所受摩擦力的方向。

【解答】
因后轮驱动的电动小汽车，当后轮顺时针转动时，所以左边平板小车对后轮摩擦力向右，后轮对左边平板小车的摩擦力向左；而前轮是从动轮，所以右边平板小车对前轮的摩擦力向左，前轮对右边平板小车的摩擦力向右。

因此左边平板小车向左运动，而右边平板小车向右运动，故B正确，ACD错误。

14.如图所示，物体在F=10N、方向水平向左的拉力作用下，沿水平面向右运动。

已知物体与水平面的动摩擦因数µ=0.2，物体质量m=5kg，取g=10m/s2，可知物体所受摩擦力为()
A. 10N，水平向左
B. 10N，水平向右
C. 20N，水平向左
D. 20N，水平向右
【答案】A
【解析】
由题意可知物体受到滑动摩擦力，由f=μF N可求向物体受到的摩擦力的大小及方向。

本题考查摩擦力的大小及方向，在求摩擦力的题目时，要先明确是静摩擦力还是滑动摩擦力，再根据其不同性质进行求解。

【解答】
物体相对地面运动，故物体受到的滑动摩擦力，则摩擦力的大小为：
f=μF N=μmg=0.2×5×10N=10N；
滑动摩擦力的方向与相对运动方向相反，故摩擦力方向向左，故A正确，BCD错误；
故选A。

15.图所示，A、B两物体静止在粗糙水平面上，其间用一根轻弹簧相连，弹簧的长度大于原长。

若再用一个从零开始缓慢增大的水平力F向右拉物体B，直到A即将移动，此过程中，地面对B的摩擦力F1和对A的摩擦力F2的变化情况是()
A. F1先变小后变大
B. F1先不变后变大
C. F2先变大后不变
D. F2先不变后变大
【答案】D
【解析】
先分析刚开始弹簧所处状态，根据平衡条件判断刚开始摩擦力的方向，若再用一个从零开始缓慢增大的水平力F向右拉物体B，再对AB进行受力分析，即可判断。

本题解题的关键是对AB两个物体进行正确的受力分析，知道当B没有运动时，弹簧弹力不变，当B运动而A未运动时，弹力变大，难度适中。

【解答】
AB.刚开始弹簧处于伸长状态，对A的作用力向右，对B的作用力向左，而AB均静止，所以刚开始的F1方向水平向右，F2方向水平向左，当用一个从零开始缓慢增大的水平力F向右拉物体B时，刚开始，未拉动B，弹簧弹力不变，F2不变，F1减小；当F等于弹簧弹力时，F1等于零，F继续增大，F1反向增大，当F1增大到最大静摩擦力时，B物体开始运动，此后变为滑动摩擦力，不发生变化，故AB错误；
CD.弹簧长度先不变故F2先不变，而后弹簧被拉伸，弹力变大，A仍静止，所以F2变大，所以对A的摩擦力F2先不变，后变大，故C错误，D正确。

故选D。

16.某同学骑自行车上学时，地面对前轮的摩擦力为F1，对后轮的摩擦力为F f
1
；推自行车前进时，地面对前
轮的摩擦力为F2，对后轮的摩擦力为F f
2
则()
A. F1与车前进方向相同
B. F f
1
与车前进方向相同
C. F2与车前进方向相同
D. F f
2
与车前进方向相同
【答案】B
【解析】
解：骑车前进时，后轮是主动轮，在它与地面接触处有相对地面向后滑的趋势，故受向前的摩擦力；
前轮是从动轮，它在与地面接触处有相对于地面向前滑的趋势，故受向后的摩擦力。

而推自行车前进时，地面对前后轮的摩擦力方向都向后。

所以F1向后，F f
1向前，地面对后轮的摩擦力F2，对前轮的摩擦力为F f
2
都向后。

选项ACD错误，B正确。

故选：B。

骑自行车时自行车前轮是从动轮，后轮是主动轮，主动轮为自行车前进提供动力．因为是后轮驱动，所以后轮受到地面对它向前的摩擦力，而前轮不是驱动轮，被后轮推着前进，对地面向前运动，受到地面对它向后的摩擦力．推自行车前进时，地面对前后轮的摩擦力方向都向后．
正确的进行受力分析和知道物体间力的作用是相互的是解答本题的关键，考查了学生理论联系实际的能力．
17.如图所示，物块A放在木板上，当缓慢抬起木板的一端使木板与水平面夹角α分别为30°、45°时，物块受到的摩擦力大小相等，则物块和木板间的动摩擦因数为()
A. √2
2
B. √3
2
C. √2
D. √3
【答案】A
【解析】
本题考查分析和处理摩擦力问题的能力。

对于摩擦力，首先要根据状态分析是静摩擦还是滑动摩擦，对于滑动摩擦力才能用公式F=μF N
【解答】
木板的倾角α分别为30°、45°时，物块受到的摩擦力大小相等，当倾角为30°时，物块受到的是静摩擦力，当倾角为45°时，物块受到的是滑动摩擦力.当倾角为30°时，静摩擦力大小等于重力沿木板向下的分力，即F f=mgsin30°，当倾角为45°时，根据滑动摩擦力公式得F f=μF N=μmgcos45°，即mgsin30°=
μmgcos45°，解得μ=√2
，故A正确．
2
故选A。

18.小明在观察如图所示的沙子堆积时，发现沙子会自然堆积成圆锥体，且在不断堆积过程中，材料相同的沙子自然堆积成的圆锥体的最大底角都是相同的。

小明测出这堆沙子的底部周长为31.4m，利用物理知识测得沙子之间的摩擦因数为0.5，估算出这堆沙子的体积最接近()
A. 60m2
B. 200m2
C. 250m2
D. 500m2
【答案】A
【解析】
m=5m
这堆沙子的底部周长为31.4m，则底部半径r=31.4
2π
当动摩擦因数为μ=0.5时，最大静摩擦力等于重力的下滑分力，有：
mgsinα=μmgcosα
解得：μ=tanα=0.5
结合几何关系，有：tanα=H
r
解得H=2.5m
故最大面积为：V=1
3πr2H=1
3
×3.14×52×2.5m3=65.4m3，这堆沙子的体积最接近60m3，故A正确，
BCD错误。

故选：A。

对最外面的颗粒受力分析，受重力、支持力和最大静摩擦力，根据平衡条件列式求解倾角，再根据几何关系求解高度，根据圆锥体积计算公式求解体积。

本题是临界态的平衡问题，关键是明确沙堆体积不能无限增加的原因，要考虑临界情况，对最外层的沙石进行受力分析，然后根据平衡条件列式求解。

二、计算题（本大题共3小题）
19.如图所示，一重为40N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F1=13N，F2=6N。

已知木块与桌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)木块所受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。

【答案】
解：
物体所受最大静摩擦力为：f m=0.2×40N=8N，
(1)因为F1−F2=7N<f m，所以物体处于静止状态，所受摩擦力为静摩擦力，
故有：f1=7N，方向向左；
(2)因为最大静摩擦力f m=0.2×40N=8N，物体没动，所以摩擦力大小为6N，方向向右；
(3)因为13N>8N，物体相对水平面向右滑动，摩擦力为8N，方向向左。

【解析】本题考查了滑动摩擦力、静摩擦力和最大静摩擦力，基础题。

在求摩擦力的大小时，要先判断是静摩擦力还是滑动摩擦力，然后根据公式求解摩擦力的大小。

20.某同学利用如图实验装置测量物体间的动摩擦因数，用弹簧测力计测得物体A重40N，物体B重20N，按图组装好装置，物体B被水平力拉出A稳定后弹簧测力计读数为4N。

(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2)
(1)测AB间的滑动摩擦力时，B是否需要匀速拉出⋅简述理由；
(2)测得AB间的动摩擦因数μ1为多少；
(3)若B与地面间的动摩擦因数μ2=0.4，水平拉力F至少为多少。

【答案】
(1)滑动摩擦力大小与物体运动状态无关，与正压力成正比，以A物体为研究对象，B物体的运动状态不会影响A物体所受的滑动摩擦力大小，故不需要匀速拉B物体。

(2)以A物体为研究对象，水平方向受到向左的弹簧弹力和向右的滑动摩擦力，根据水平方向二力平衡，有kx−μ1mg=0，代入数值可解得μ1=0.1
(3)以B物体为研究对象，水平方向受到向左的两个摩擦力和向右的拉力，根据水平方向三力平衡，有F−μ1m A g−μ2(m A+m B)g=0，代入数值可解得F=28N
【解析】(1)滑动摩擦力大小与物体运动状态无关，与正压力成正比。

(2)以A物体为研究对象，水平方向受到向左的弹簧弹力和向右的滑动摩擦力，根据水平方向二力平衡列方程可求。

(3)以B物体为研究对象，水平方向受到向左的两个摩擦力和向右的拉力，根据水平方向三力平衡列方程可求。

本题考查应用平衡条件处理问题的能力，要注意B对地面的压力并不等于B的重力，而等于A、B总重力，在求摩擦力时要注意正确找出压力大小。

21.在研究摩擦力特点的实验中，将木块放在水平长木板上如图(a)所示，用力沿水平方向拉木块，拉力从0开始逐渐增大，分别用力传感器采集拉力和木块所受到的摩擦力，并用计算机绘制出拉力F随着时间t变化的图象如图(b)所示．已知木块的质量为0.78kg，取重力加速度g=10m/s2求：
(1)木块受到的最大静摩擦力
(2)木块与长木板间的动摩擦因数．
【答案】
解：
(1)由图象可知：F f的最大值为4N，就是木块受到的最大静摩擦力．
(2)由图象可知木块受到的滑动摩擦力大小为F f=3.12N
木块对木板的压力大小F N=mg=7.8N
由滑动摩擦力计算公式F f=μF N
可知：μ═0.4
答：
(1)木块受到的最大静摩擦力为4N．
(2)木块与长木板间的动摩擦因数为0.4．
【解析】通过图象得出最大静摩擦力和滑动摩擦力的大小，根据F f=μF N求出动摩擦因数的大小．解决本题的关键知道最大静摩擦力和滑动摩擦力的区别，掌握滑动摩擦力的大小公式F f=μF N．。