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03 相互作用——力
[-考点-03-] 摩擦力
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.方向:总是沿着接触面,并且跟物体相对运动的方向相反.
3.大小
(1)滑动摩擦力的大小跟压力的大小成正比,还跟接触面的粗糙程度、材质等有关.
(2)公式:Ff=μF 压.
(3)动摩擦因数μ:它的值跟接触面的材料和粗糙程度有关.动摩擦因数μ=,Ff在接触面内
且与相对运动方向相反,FN与接触面垂直.
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.方向:总是沿着接触面,跟物体相对运动趋势的方向相反.
3.最大静摩擦力:静摩擦力有一个最大值Fmax,在数值上等于物体即将开始运动时的拉力.
4.静摩擦力的大小:两物体之间实际产生的静摩擦力F 在0 与最大静摩擦力Fmax之间,即
0<F≤Fmax.
一、滑动摩擦力的拓展与延申
1.滑动摩擦力产生的条件
(1)两物体相互接触挤压(即有弹力).
(2)物体间的接触面粗糙.
(3)两物体间存在相对运动.
2.滑动摩擦力的方向
(1)在接触面上,与接触面相切,且与物体相对运动的方向相反.
(2)与物体的运动方向可能相同,也可能相反,滑动摩擦力既可以是动力,也可以是阻力.
3.滑动摩擦力的大小
(1)公式法:根据公式Ff=μF 压计算.
①正压力F 压是物体与接触面间的压力,不一定等于物体的重力,F 压的大小根据物体的受
力情况确定.
②动摩擦因数μ 与接触面的材料和粗糙程度有关,而与物体间的压力、接触面的大小无关.
(2)二力平衡法:物体处于平衡状态(匀速直线运动或静止)时,根据二力平衡条件求解.
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判断滑动摩擦力方向的步骤
1确定发生相对运动的两个物体;
2将一个物体选作参考系视作静止;
3判断另一个物体的运动方向;
4根据滑动摩擦力的方向总是跟物体相对运动方向相反,判断滑动摩擦力的方向.
二、静摩擦力的拓展与延申
1.静摩擦力的产生条件
(1)两物体直接接触且相互挤压(即有弹力).
(2)接触面粗糙.
(3)两物体间有相对运动的趋势.
2.静摩擦力的方向
(1)在接触面上,与接触面相切,且与物体相对运动趋势的方向相反.
(2)当物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动)时,与使物体产生相对运动趋势的外力方向
相反.
说明:静摩擦力的方向与相对运动趋势的方向相反,与运动方向可能相同,也可能相反,
所以静摩擦力既可以是动力,也可以是阻力.
3.静摩擦力的大小
(1)范围:0<F≤Fmax.
(2)计算:物体做匀速直线运动或静止时,根据二力平衡条件求解.
(3)静摩擦力大小与正压力无关.
典例1 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
典例2 质量为3.0 kg 的空木箱,放置在水平地面上,沿水平方向施加拉力,当拉力F1=
8.0 N 时,木箱静止;当拉力F2=10.3 N 时,木箱做匀速直线运动(g 取9.8 m/s2),
(1)求木箱与地面间的动摩擦因数;
(2)木箱在F1=8.0 N 的拉力作用下受到的摩擦力是滑动摩擦力还是静摩擦力?并求出此时
摩擦力的大小;
(3)木箱在F3=12.0 N 的水平拉力作用下受到的摩擦力是滑动摩擦力还是静摩擦力?并求出
此时摩擦力的大小.
1.有关滑动摩擦力,下列说法中正确的是( )
A.滑动摩擦力的方向一定与物体运动方向相反
B.有滑动摩擦力必有弹力
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C.物体在支持面上的滑动速度越大,滑动摩擦力也一定越大
D.公式Ff=μFN中的压力FN一定等于物体重力的大小
2.关于μ=,下列说法中正确的是( )
A.动摩擦因数μ 与滑动摩擦力Ff成正比,Ff越大,μ 越大
B.动摩擦因数μ 与正压力FN成反比,FN越大,μ 越小
C.相同的条件下,接触面积越大,动摩擦因数越大
D.动摩擦因数μ 的大小与两物体接触面的粗糙程度及材料有关
3.(2022·青铜峡市高级中学高一期末)如图,物体在大小为10 N、方向水平向左的拉力F 作
用下,沿水平面向右运动,已知物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.2,物体质量m=3
kg,g 取10 m/s2,可知物体所受摩擦力为( )
A.10 N,水平向右
B.6 N,水平向右
C.10 N,水平向左
D.6 N,水平向左
4.(多选)如图所示,一只猫在桌边猛地将桌布从鱼缸下向右拉出,鱼缸在桌面上继续向右
滑行了一段距离后停下,关于桌布和鱼缸所受滑动摩擦力的方向,下列说法正确的是(
)
A.桌布对鱼缸的滑动摩擦力方向向左
B.桌布对鱼缸的滑动摩擦力方向向右
C.鱼缸对桌布的滑动摩擦力方向向左
D.鱼缸对桌布的滑动摩擦力方向向右
5.(多选)如图所示,人握住竖直的旗杆匀速上爬,则下列说法正确的是( )
A.人受到的摩擦力的方向是向下的
B.人受到的摩擦力的方向是向上的
C.手握旗杆的力越大,人受到的摩擦力越大
D.若人匀速滑下,则人受到的摩擦力为滑动摩擦力,大小等于匀速上爬的摩擦力
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6.(2022·浙江高二学业考试)所受重力为500 N 的雪橇,在平坦的雪地上用10 N 的水平拉
力恰好可以拉着空雪橇做匀速直线运动.如果雪橇再载重500 N 的货物,那么,雪橇在该
雪地上滑行时受到的摩擦力大小是( )
A.10 N
B.20 N
C.510 N
D.500 N
7.图甲中小明用60 N 的水平力推木箱,此时木箱受到的摩擦力为F1;乙图中小明用100
N 的水平力恰好能推动木箱,此时木箱受到的摩擦力为F2;丙图中小明把木箱推动了,此
时木箱受到的摩擦力为F3.已知木箱对地面的压力为300 N,木箱与地面间动摩擦因数为
0.3,则F1、F2、F3的大小分别为( )
A.0 N,100 N,300 N
B.60 N,100 N,90 N
C.60 N,100 N,300 N
D.0 N,100 N,90 N
8.(多选)如图所示,一质量为m 的木块靠在粗糙的竖直墙壁上,且受到水平推力F 的作用,
下列说法正确的是( )
A.若木块静止,则木块受到的静摩擦力大小等于mg,方向竖直向上
B.若木块静止,当水平推力F 增大时,木块受到的静摩擦力随之增大
C.若木块静止,当水平推力F 增大时,最大静摩擦力随之增大
D.若开始时木块静止,当撤去水平堆力F,木块沿墙壁下滑时,木块不受摩擦力作用
9.一物体置于粗糙水平地面上,按图所示不同的放法,在水平力F 的作用下运动,设地面
与物体各接触面间的动摩擦因数均相等,则物体受到的摩擦力的大小关系是( )
A.F 甲>F 乙>F 丙
B.F 乙>F 甲>F 丙
C.F 丙>F 乙>F 甲
D.F 甲=F 乙=F 丙
10.(多选)如图所示,由同种材料制成的质量分别为5 kg、6 kg 的滑块A、B,用一质量不
计的劲度系数为k=400 N/m 的弹簧连接并放在粗糙的水平地面上,已知两滑块与水平面之
间的动摩擦因数均为μ=0.25,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,开始将弹簧压缩2 cm 时,
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两滑块处于静止状态,重力加速度g 取10 m/s2.现用一大小恒为F=1 N 的外力拉滑块B,
则( )
A.水平面对滑块A 的摩擦力为12.5 N
B.水平面对滑块A 的摩擦力为8 N
C.水平面对滑块B 的摩擦力为9 N
D.水平面对滑块B 的摩擦力为7 N
11.(2022·河池市高一期末)如图,将一重力不计的纸夹在水平桌面上的书内,已知书对纸的
压力为2 N,书所受的重力为3 N,书和纸之间的动摩擦因数为0.2.若用水平力F 拉纸,刚
好将纸匀速拉出,则拉力F 的大小为( )
A.0.4 N
B.0.6 N
C.0.8 N
D.1.2 N
12.在水平桌面上放一木块,用从零开始逐渐增大的水平拉力F 拉着木块沿桌面运动,则
木块所受到的摩擦力Ff随拉力F 变化的图像正确的是( )
13.(多选)如图甲所示,一人用由零逐渐增大的水平力F 推静止于水平地面上质量为10 kg
的木箱,木箱所受的摩擦力Ff与F 的关系如图乙所示,g 取10 m/s2,下列说法正确的是(
)
A.木箱所受的最大静摩擦力Fmax=21 N
B.木箱所受的最大静摩擦力Fmax=20 N
C.木箱与地面间的动摩擦因数μ=0.21
D.木箱与地面间的动摩擦因数μ=0.2
14.如图甲所示,某同学用水平绳拉放在平台上的行李包,一直没有拉动,通过手上的弹
簧测力计测出拉力F 与时间t 的关系如图乙所示,则行李包与地面的摩擦力的大小与时间t
的关系图像正确的是( )
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15.某物体所受重力为200 N,放置在水平地面上,地面对它的最大静摩擦力为80 N,它
与地面间的动摩擦因数为0.39.
(1)用60 N 的水平推力推物体,求此时地面对物体的摩擦力的大小;
(2)物体运动起来后,若使其保持匀速直线运动,求在水平方向施加的推力的大小;
(3)物体在水平推力作用下做匀速直线运动的过程中,人把推力突然减小到30 N,直到停止
前,求地面对物体的摩擦力的大小;
(4)物体在水平推力作用下做匀速直线运动的过程中,若撤去水平推力,直到停止前,求地
面对物体的摩擦力的大小.
16.(2023·湖南·模拟)图甲是一种榫卯连接构件。相互连接的两部分P、Q 如图乙所示。图甲
中构件Q 固定在水平地面上,榫、卯接触面间的动摩擦因数均为
,沿P 的轴线
用大
小为F 的力才能将P 从Q 中拉出.若各接触面间的弹力大小均为FN,滑动摩擦力与最大静
摩擦力大小相等,则FN的大小为( )
A.
B.
C.
D.
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17.(2023·广州·期中)有一种圆珠笔,内部有一根小弹簧,如图所示,当笔杆竖直放置时,
在圆珠笔尾部的按钮上放一个100 g 的砝码,砝码静止时,弹簧压缩量为2 mm.现将一本质
量为900 g 的书平放在实验桌面上,用该圆珠笔尾部的按钮接触书本,然后水平推书本(如
图).在逐渐增大推力的过程中,当弹簧压缩量为3.8 mm 时,书本开始运动;而当书本匀
速运动时,弹簧的压缩量稳定为3.6 mm,g 取10 m/s2,根据以上数据,求:
(1)弹簧的劲度系数;
(2)书本与实验桌面间的最大静摩擦力;
(3)书本与实验桌面间的动摩擦因数.
18.(2023·湖北荆州·统考)如图甲所示,某同学为测量纸张之间的动摩擦因数,将一本词典固定
在水平桌面上,利用刻度尺测量出词典的总厚度
,宽度
,总质量
,
将一张质量和厚度均可忽略的白纸夹在词典最深位置,白纸距词典上表面的高度
,设
词典与白纸各接触面间的最大静摩擦力可视为等于滑动摩擦力,摩擦力大小与接触面积上的
质量成正比,且质量随书页高度均匀变化.现用水平拉力向外拉白纸,现缓慢拉出白纸,拉出白
纸过程中拉力F 随白纸上P 点的x 位置坐标变化的图像关系如图乙所示,则由图可知白纸和
词典间的动摩擦因数为( )
A.
B.
C.
D.
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