高考物理复习-摩擦力专题

高考物理复习 摩擦力专题(附参考答案)

一、 明确摩擦力产生的条件

（1） 物体间直接接触 （2） 接触面粗糙

（3） 接触面间有弹力存在

（4） 物体间有相对运动或相对运动趋势

这四个条件紧密相连，缺一不可．显然，两物体不接触，或虽接触但接触面是光滑的，则肯定不存在摩擦力．但满足(1)、(2)而缺少(3)、 (4)中的任意一条，也不会有摩擦力．如一块砖紧靠在竖直墙，放手后让其沿墙壁下滑，它满足条件(1)、(2)、(4)，却不具备条件(3)，即相互间无压力，故砖不可能受到摩擦力作用．又如，静止在粗糙水平面上的物体它满足了条件(1)、 (2)、(3)，缺少条件(4)，当然也不存在摩擦力． 由于不明确摩擦力产生的条件，导致答题错误的事是经常发生的．

例1 (1994年全国考题)如图1所示，C 是水平地面，A 、B 是两个长方形物块，F 是作用在物

块上沿水平方向的力，物体A 和B 以相同的速度

作匀速直綫运动，由此可知，A 、B 间的动摩擦因数1μ和B 、C 间的动摩擦因数2μ有可能是

(A)=1μ 0，=2μ 0 (B) =1μ0，≠2μ 0 (C) ≠1μ0，=2μ0 (D) ≠1μ0，≠2μ0

解析：本题中选A 、B 整体为研究对象，由于受推力的作用做匀速直线运动，可知地面对的摩擦力一定水平向左，故≠2μ 0，对A 受力分析可知，水平方向不受力，1μ可能为0，可能不为0。正确答案为(B)、(D)． 二、了解摩擦力的特点

摩擦力具有两个显著特点：(1)接触性； (2)被动性．所谓接触性，即指物体受摩擦力作用物体间必直接接触(反之不一定成立)。这种特点已经包括在摩擦力产生的条件里，这里不赘述。对于摩擦力的被动性，现仔细阐述。所谓被动性是指摩擦力随外界约束因素变化而变化．熟知的是静摩擦力随外力的变化而变化。

例2 (1992年全国考题)如图2所示，一木块放在水平桌面上，在水平方向共受到三个力，即1F 、2F 和摩擦力作用，木块图2处于静止状态，其中

1F ＝10N 、2

F ＝2N ，若撤去

力1F ，则木块在水平方向受到的合力为

(A)10N ，方向向左 (B)6N ，方向向右 (C)2N ，方向向左 (D)零

解析；1F 没有撤去时，物体所受合外力为零，此时静摩擦力大小为8N ，方

向向左．撤去1F 以后，物体在2F 作用下不可能沿水平方向发生运动状态的改变，物体仍保拧静止．此时地面对物体的静摩擦力大小为2N ，方向向右．从上

图2

图

1

述分析可见静摩擦力是被动力．答案应为(D)．对于滑动摩擦力同样具有被动性．

三、 把握摩擦力大小和方向的计算和判断

中学物理只谈静摩擦和滑动摩擦两种(滚动摩擦不讲)．其中静f 没有具体的计算公式，是随外力变化的范围值o ≤静f ≤m ax f ，一般根据(1)平衡条件求；(2)根据物体运动状态，由牛顿运动定律求．而静f 不但可根据上述的 (1)、(2)方法求，还可以用公式N f μ=滑计算

例3 如图3所示，质量为m 、带电量为+q 的小物体，放在磁感应强度为B 的匀强磁场中，粗糙挡板ab 的宽度略大于小物体厚度．现给带电体一个水平冲量I ，试分析带电体所受摩擦力的情况．

解析：带电体获得水平初速m I v /0=它在．它在

磁场中受洛仑兹力m qBI B qv f /0==洛和重力

mg G =，若

G f =洛，则带电体作匀速直线运动，不受摩擦力作用．

若G f >洛，则带电体贴着a 板前进，滑动摩擦力)(mg qvB N f -==μμ滑，速度越来越小，滑f 变小，当v 减小到0v ，又有mg B qv =0,它又不受摩擦力作用而匀速前进．

若G f <洛，则带电体贴着b 板前逆。滑动摩擦力；)(qvB mg N f -==μμ滑,它减速运动动直至静止，而滑f 却是变大的．

这充分说明滑f 也是具有被动性，所以摩擦力是被动力．了解摩擦力的上述特点在解题时就能因题致宜，灵活地思考，少走弯路，避免出错.

对于滑动摩擦力的大小，还必须了解其与物体运动状态无关，与接触面积大小无关的特点．

例4 如图4所示，一质量为m 的货物放在倾角为α的传送

带上随传送带一起向上或向下做加速运动．设加速度大小为α，

试求两种情况下货物所受的摩擦力．

解析：物体m 向上加速运动时，由于沿斜面向下有重力的分

力，所以要使物体随传送带向上加速运动，传送带对物体的摩

擦力必定沿传送带向上．物体沿斜面向下加速运动时，摩擦力的方向要视加速度的大小而定，当加速度为某一合适值时，重力沿斜面方向的分力恰好提供了所需的合外力，则摩擦力为零；当加速度大于此值时，摩擦力应沿斜面向下；当加速度小于此值时，摩擦力应沿斜面向上．

向上加速运动时，由牛顿第二定律，得：所以F-mgsina=ma ，方向沿斜面向上 向下加速运动时，由牛顿第二定律，得： mgsina —F ＝ma(设F 沿斜面向上) 所以F=mgsina-ma

当a0．与所设方向相同——沿斜面向上． 当a ＝gsina 时，F=0．即货物与传送带间无摩擦力作用． 当a>gsina 时，F<0．与所设方向相反——沿斜面向下． 小结：当物体加速运动而摩擦力方向不明确时，

可先假设摩擦力向某一方向，

图3

a

b 图4

然后应用牛顿第二定律导出表达式，再结合具体情况进行讨论

例5 如图5所示，质量M=10Kg 的木楔ABC 静止于水平地面上，动摩擦因数μ＝0．02，在木楔的倾角θ为300的斜面上有一质量m ＝1.0 kg 的物块由静止开始沿斜面下滑．当滑行路程S ＝1．4m 时，其速度s ＝1．4m ／s ，在此过程中木楔没有动．求地面对木楔的摩擦力的大小和方向(g 取10 m ／s ’) 解析：地面对木楔的摩擦力为静摩擦力，但不一定为最大静摩擦力，所以不能由F μ＝μF Ν，来计算求得，只能根据物体匀运动情况和受力情况来确定．

物块沿斜面匀加速下滑，由as v v t 22

2=-可求得物块下滑的加速度222

/5s i n /7.02s m g s m s

v a t =<==θ

可知物块受到摩塔力的作用．

此条件下，物块与木楔受力情况分别如图6.7所示．

物块沿斜面以加速度Q 下滑，对它沿斜面方向和垂直于斜面方向由牛顿第二定律有mgsin θ一F μ1＝ma mgcos θ—F N1＝0 ．

木楔静止，对它沿水平方向和竖直方向由牛顿第二定律，

并注意F μ1ˊ与F μ1，F N 1与F N1，等值反向，有F μ2+ F μ1cos θ—F N1sin θ＝0

0112=---θθμS i n

F COS F Mg F N N 由上面各式解得地面对木楔的摩擦力

N

N ma ma mg mg COS F F F N 61.02

3

7.00.1cos sin )sin (sin cos sin 112=⨯⨯==--=-=θθθθθθθμμ 此力方向与所设方向相同，由C 指向B 。

另外由以上几式联立还可以求出地面对木楔的支持力 g

m M N N N ma mg Mg ma mg mg Mg F N )(65.1092

1

7.00.11011sin sin )sin (cos 22+<=⨯⨯-⨯=-+=-++=θ

θθθ 显然，这是由于物块和木楔系统有向下的加速度而产生了失重现象。

对此题也可以系统为研究对象。在水平方向，木楔静止，加速度为零，物块加

速度水平分量为θ

c o s a a x =。对系统在水平方向由牛顿第二定律，有N ma F 61.0cos 2==θμ

答案：0．61 N 方向由C 一B

小结：(1)静摩擦力的大小是个变量，它的大小常需要根据物体的运动状态

F μ1 F N1 mg 图6

图7