高三物理复习摩擦力专题

高考中的摩擦力专题

内容提要：两个相互接触的物体, 当它们发生相对运动或具有相对运动趋势时, 就会在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力, 这种力叫做摩擦力.

关键词：静摩擦力，滑动摩擦力

一、 摩擦力知识考点归纳

1、摩擦力产生条件：①接触面粗糙；②相互接触的物体间有弹力；③接触面间有相对运动(或相对运动趋势) 。

2、摩擦力的方向：

①静摩擦力的方向总跟接触面相切，并与相对运动趋势方向相反。

②滑动摩擦力的方向总跟接触面相切，并与相对运动方向相反。

注意：特别注意对“相对”的理解，滑动摩擦力可能起动力作用，也可能起阻力作用。

3、摩擦力的大小：

（1）静摩擦力的大小：与相对运动方向上受力大小有关，但不超过最大静摩擦力。跟接触面相互挤压力FN 无关。（做题时注意，若物体没有运动，则不能根据f=μN 来算。例如：用手握紧可乐瓶，无论用多大力握住，摩擦力始终等于mg ）

（2）滑动摩擦力的大小：

公式：F=μFN （F 表示滑动摩擦力大小，FN 表示正压力的大小，μ叫动摩擦因数）。

注意：滑动摩擦力大小，与相对运动的速度大小无关。

4、摩擦力的效果：总是阻碍物体间的相对运动(或相对运动趋势), 但并不总是阻碍物体的运动。

二. 摩擦力必考的规律与综合应用

1. （2011年安徽卷）一质量为m 的物块恰好静止在倾角为θ的斜面上。现对物块施加一个竖直向下的恒力F ，如图所示。则物块( )

A．仍处于静止状态

B．沿斜面加速下滑

C．受到的摩擦力不变

D ．受到的合外力增大

解析：由于质量为m 的物块恰好静止在倾角为的斜面上，说明斜面对物块的作用力与物块的重力平衡，斜面与物块的动摩擦因数μ=tan θ 。对物块施加一个竖直向下的恒力F ，使得合力仍然为零，故物块仍处于静止状态，A 正确，B 、D 错误。摩擦力由mg sin θ增大到(F +mg )sin θ ，C 错误。

2.如图2所示是主动轮P 通过皮带带动从动轮Q 的示意图，A 与B 、C 与D 分别是皮带上与轮缘上相互接触的点，则下列判断正确的是（ ）

A.B点相对于A 点运动趋势方向与B 点运动方向

相反

B.D点相对于C 点运动趋势方向与C 点运动方向

相反

C.D点所受静摩擦力方向与D 点运动方向相同

D.主动轮受到的摩擦力是阻力，从动轮受到的

摩擦力是动力

解析：P 为主动轮，假设接触面光滑，B 点相对于A

点的方向一定与B 的运动方向相同，A 错误;Q 为从动轮，D 相对于C 的运动方向与C 点的运动方向相反，Q 轮通过静摩擦力带动，因此，D 点所受的静摩擦力方向与D 点的运动方向相同，B 、C 均正确；主动轮靠摩擦带动皮带，从动轮靠摩擦被皮带带动，故D 也正确. 答案 BCD

3. 如图所示，小车的质量为M ，人的质量为m ，人用恒力F 拉绳，若人和车保持相对静止，不计绳和滑轮质量、车与地面的摩擦，则车对人的摩擦力可能是（）

A、0

B 、F ，方向向右

C 、F ，方向向左

D 、F ，方向向右

解析：由于车与人相对静

止，则两者加速度相同，即

a=2F/（M+m），若车对人的摩擦力向右，人对车的摩擦力向左，则对人：F-f=ma

，

对车：F+f=Ma，必须M>m。则D 正确；若车对人的摩擦力向左，人对车的摩擦力向右，则对人：F+f=ma，对车：F-f=Ma

3. 如图所示，水平面上两物体 ml、m2经一细绳相连，在水平力F 的作用下处于静止状态，则连结两物体绳中的张力可能为（ ）

A ．0 B．F/2 C．F D．大于F

解析：当m2与平面间的摩擦力与F 平衡时，绳中的张力为零，所以A 对；当m2与平面间的最大静摩擦力等于F/2时，则绳中张力为F/2，所以B 对，当m2与平面间没有摩擦力时，则绳中张力为F ，所以C 对，绳中张力不会大于F ，因而D 错。答案：A 、B 、C

4. 如图5所示, 质量为m 的工件置于水平放置的钢板C 上，二者间动摩擦因数为μ, 由于固定的光滑导槽A 、B 的控制，工件只能沿水平导槽运动. 现使钢板以速度v1向右运动，同时用F 拉动工件（F 方向与导槽平行）使其以速度v2沿导槽运动，则F 的大小为（ ）

A. 等于μmg

C.小于μmg

解析：钢板以速度v1向右运动，则工件以等大速度相对钢板向左移动，设为v1′，同时工件被拉动也具有另一速度v2, 故工件相对于钢板的运动速度应是v1′与v2的合成，即如图中的速度v. B. 大于μmg D. 不能确定 滑动摩擦力阻碍二者的相对运动，做工件所受摩擦力Ff 与v 方向相反，要使工件沿导槽匀速运动，

所施加的拉力只需与Ff 一个分力平衡，故：F

答案 C

5. 如图7所示，把一个重为G 的物体，用一个水平推力F=kt(k为恒量，t 为时间) 压在竖直的足够高的平整墙上，从t=0开始，物体所受的摩擦力Ff 随时间t 的变化关系是下图中的（ ）

解析：对物体进行受力分析, 当墙壁对物体的摩擦力FfG时, 物体开始减速下滑，此时物体做a 增大的减速运动，此时仍为滑动摩擦力且继续以Ff=μkt 增加. 在物体停止前一小段时间内，显然有Ff>G.物体停在墙上时，物体受静摩擦力，由平衡条件可知，此时静摩擦力的大小等于重力G ，综合上述过程，答案 B

6.( 2011年江苏卷) 如图所示，倾角为α的等腰三角形斜面固定在水平面上，一足够长的轻质绸带跨过斜面的顶端铺放在斜面的两侧，绸带与斜面间无摩擦。现将质量分别为M 、m(M>m)的小物块同时轻放在斜面两侧的绸带上。两物块与绸带间的动摩擦因数相等，且最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等。在α角取不同值的情况下，下列说法正确的有( )

A ．两物块所受摩擦力的大小总是相等

B ．两物块不可能同时相对绸带静止

C ．M 不可能相对绸带发生滑动

D ．m 不可能相对斜面向上滑动

解析：由于绸带与斜面之间光滑，并且

M>m，所以M 、m 和绸带一起向左滑动，加速度为a 。对M 、m 和绸带看为一个整体，由整体法得：Mgsin α-mgsin α=(M+m)a ，对M 由隔离法得：Mgsin α-fM=Ma ，对m 由隔离法得：Mgsin α-fM=Ma

故 fM=fm=[2Mm/(m+M)]gsinα，答案为AC

如图所示，水平面上两物体 ml、m2经一细绳相连，在水平力F 的作用下处于静止状态，则连结两物体绳中的张力可能为（ ）

A ．0 B ．F/2 C ．F D ．大于F

解析：当m2与平面间的摩擦力与F 平衡时，绳中的张力为零，所以A 对；当m2与平面间的最大静摩擦力等于F/2时，则绳中张力为F/2，所以B 对，当m2与平面间没有摩擦力时，则绳中张力为F ，所以C 对，绳中张力不会大于F ，因而D 错。答案：A 、B 、C

5. 如图所示，传送带与水平面的夹角为37°，并以10m/s的速度匀速运动着，在传送带的A 端轻轻放一小物体，若已知物体与传送带间的动摩擦因数为μ=0.5，AB 间距离S=16m，则小物体从A 端运动到B 端所需的时间为：

（1）传送带顺时针方向转动？

（2）传送带逆时针方向转动？

解析：（1）对物体受力分析如图，沿皮带所在的

斜面方向有a=gsin37°-μgcos37°=2m/s2，因物体沿皮

带向下运动而皮带向上运动，所以整个过程物体对地匀

加速运动16m ，据s=at2得t=4.0s

（2）当物体下滑速度小于传送带时，物体

的加速度为a1（此时滑动摩擦力沿斜面向下），则：

a1gsin37°＋μgcos37°=10×0.6＋0.5×10×

0.8=10米/秒2

t1=v/a1=10/10=1秒

S1=a1t12=×10×12=5米

当物体下滑速度大于传送带v=10米/秒时，物体的加速度为a2（此时f 沿斜面向上），则：a2gsin37°－μgcos37°=10×0.6－0.5×10×0.8=2米/秒2

S2=vt2＋a2t2=（a1t1）t2＋a2t22=10×1×t2＋×2×t22=16－5=11，即：10t2+t22=11 解得t2=1秒（t2=-11秒舍去）

所以，t=t1+t2=1+1=2秒，B 选项正确。

注意：在计算摩擦力的大小之前，必须首先分析物体的运动情况，判明是滑动摩擦还是静摩擦，若是滑动摩擦，可用f=μN 计算。但要注意N 是接触面的正压力，并不总是等于物体的重力。若是静摩擦，一般应根据物体的运动情况（静止、匀速运动或加速运动），利用平衡条件或运动定律求解。最大静摩擦力（1）大小：fm=μ0N ，（2）最大静摩擦力与物体运动趋势无关，而只跟μ0N 有关，它比滑动摩擦力略大一些，在许多问题的处理过程中往往将其大小等于滑动摩擦力。