主題二 力
微專題 2 摩擦力大小、方向判斷（2-5 分）（解析版）
目 錄
\l "bkmark2" \l "bkmark3" 2
\l "bkmark5" 考點一 摩擦力大小判斷2
\l "bkmark7" 考點二 摩擦力方向判斷3
\l "bkmark9" \l "bkmark10" 5
\l "bkmark12" 題型一 判斷摩擦力的大小和方向5
\l "bkmark14" 題型二 判斷疊加物體的摩擦力6
\l "bkmark16" 題型三 摩擦力關(guān)于圖像問題 8
考點一 摩擦力大小判斷
一、摩擦力
1.摩擦力: 兩個相互接觸的物體, 當(dāng)它們做相對運動( 或有相對運動趨勢) 時, 在接觸面產(chǎn)生一種阻 礙相對運動(或相對運動趨勢)的力,這種力叫做摩擦力O
2.產(chǎn)生條件
( 1) 兩物體直接接觸且有相互作用的彈力; (2) 兩接觸面均粗糙; (3) 物體間有相對運動或相對運 動趨勢O
3.摩擦力的方向: 摩擦力的方向與物體相對運動( 或相對運動趨勢) 的方向相反; 摩擦力有時起阻力 作用,有時起動力作用O
4.摩擦力的大小
( 1)滑動摩擦力的大小與壓力大小和接觸面的粗糙程度有關(guān)O
①接觸面粗糙程度相同時, 壓力越大, 滑動摩擦力越大; ②壓力相同時, 接觸面越粗糙, 滑動摩擦力
越大O
(2)測量滑動摩擦力的大小
木塊放在水平面上, 用彈簧測力計水平拉動木塊, 使它沿木板做勻速直線運動O 根據(jù)二力平衡的知識, 木塊在水平桌面上做勻速直線運動,拉力和摩擦力平衡,讀出拉力即測出摩擦力O
( 3)靜摩擦力的大小與其相平衡的力有關(guān),可用二力平衡求解O
二、摩擦力大小判斷
1.求摩擦力大小有兩類: 一類是求滑動摩擦力的大小,另一類是求靜摩擦力的大小O
( 1) 求滑動摩擦力大小: 首先要明確滑動摩擦力的大小一般是不變的, 只有當(dāng)壓力大小或接觸面的粗 糙程度發(fā)生改變時,滑動摩擦力才會變化O根據(jù)二力平衡求滑動摩擦力的大小O
(2) 求靜摩擦力大小: 先明確物體一般處于靜止?fàn)顟B(tài), 受平衡力的作用, 靜摩擦力和其他的力是二力 平衡,根據(jù)二力平衡求出靜摩擦力的大小O靜摩擦力的大小一般隨其他的力的大小改變而改變O
2.判斷摩擦力大小變化的方法
( 1)根據(jù)二力平衡條件來判斷物體的受力大小及摩擦力的大小變化;
(2) 根據(jù)影響滑動摩擦力大小的因素(壓力和接觸面的粗糙程度) 是否變化來判斷摩擦力的大小變化; ( 3)根據(jù)摩擦形式的變化(滾動或滑動摩擦)來判斷摩擦力的大小變化O
1 . (2024.江蘇鎮(zhèn)江.中考真題) 如圖所示,小明在測量滑動摩擦力時,將物塊 A 置于水平木板上,用彈簧 測力計水平向右拉 A,使其始終做勻速直線運動O經(jīng)過區(qū)域 1 和區(qū)域 2 時,彈簧測力計的示數(shù)分別為1.2 N 和1.8 N O兩區(qū)域示數(shù)不同的原因是( )
A. 在區(qū)域 1 中 A 對木板的壓力更大
C. 木板上區(qū)域 1 的粗糙程度更大
B. 在區(qū)域 2 中 A 對木板的壓力更大
D. 木板上區(qū)域 2 的粗糙程度更大
【答案】D
【詳解】AB. 根據(jù)圖可知, 在區(qū)域 1、區(qū)域 2 中, A 的質(zhì)量沒變, 根據(jù)重力和質(zhì)量的關(guān)系可知, 重力不變, 水平放置時,對木板的壓力不變,故 AB 不符合題意;
CD. 木板做勻速直線運動,根據(jù)二力平衡可知,拉力的大小等于滑動摩擦力的大小;物體的對水平木板的 壓力不變,但是彈簧測力計的示數(shù)(拉力大小)不同,說明滑動摩擦力的大小不同,經(jīng)過區(qū)域 1 和區(qū)域 2 時, 彈簧測力計的示數(shù)分別為1.2 N 和1.8 N , 所以在區(qū)域 2 時受到的摩擦力更大, 木板上區(qū)域 2 的粗糙程度 更大,故 C 不符合題意, D 符合題意O
故選 DO
考點二 摩擦力方向判斷
一、摩擦力的方向
1.判斷摩擦力方向有兩類: 一類是判斷滑動摩擦力的方向,另一類是判斷靜摩擦力的方向O
要判斷摩擦力的方向, 先得區(qū)分運動方向和相對運動(趨勢) 方向這兩個概念O 物體的運動方向是相 對于地面而言的,而物體的相對(趨勢)運動方向是相對于和它接觸的物體而言的O
( 1) 由摩擦力的概念判斷
首先應(yīng)該明確受力物體和施力物體; 再弄清受力物體相對施力物體的相對運動(趨勢) 方向( 不是受 力物體相對地面或其他的參照物) , 這點非常重要O 然后由摩擦力的概念判斷出摩擦力的方向與相對運動 (趨勢)的方向相反O如一人推木箱沿水平面向左運動,則木箱受到的摩擦力方向水平向右O
(2) 由假設(shè)的方法來判斷
通常用來判斷相對靜止的物體間所受靜摩擦力的方向O 首先假設(shè)接觸面光滑, 物體不受摩擦力, 再確 定研究對象與參照物之間將會出現(xiàn)的相對運動情況, 根據(jù)相對運動的方向判斷物體間的相對運動趨勢的方 向, 從而判斷靜摩擦力的方向O 如一人爬桿向上運動, 若人向上爬桿時突然不受摩擦力, 則人在重力作用 下向下運動, 確定人向上爬桿受摩擦力時相對桿的運動趨勢是向下, 從而判斷出人爬桿時受到的摩擦力方 向向上O
( 3) 由二力平衡的性質(zhì)來判斷
根據(jù)二力平衡的知識, 已對你平衡力一定大小相等, 方向相反, 作用在同一直線上, 作用在同一物體 上,可對物體進(jìn)行受力分析,從而判斷摩擦力的情況O
1 . (2024.江蘇宿遷.中考真題) 在探究影響滑動摩擦力大小因素的活動中,實驗裝置如圖甲所示,固定彈 簧測力計A , 拉動木板, 測出木塊受到的滑動摩擦力O 小明又進(jìn)行測量木板受到木塊的滑動摩擦力的嘗試O 如圖乙所示,水平拉動木板,使木板和木塊一起做勻速直線運動,測量木板受到桌面的摩擦力;如圖丙所 示,固定木塊,再拉動木板,當(dāng)木板相對于木塊滑動時,讀出彈簧測力計B 的示數(shù)O則測量的木板受到木 塊的滑動摩擦力( )
A. 方向水平向左,拉木板需要勻速運動 B. 方向水平向右,拉木板不需要勻速運動 C. 方向水平向右,拉木板需要勻速運動 D. 方向水平向左,拉木板不需要勻速運動
【答案】A
【詳解】圖甲中, 拉動木板, 保持木塊處于靜止?fàn)顟B(tài), 合力為 0 , 木塊受到彈簧測力計水平方左的拉力 F 和 木板對它水平向右的滑動摩擦力f 是一對平衡力,彈簧測力計的示數(shù)等于木塊受到滑動摩擦力大小,即
f=F
又根據(jù)力的作用是相互的,且相互作用的兩個力大小相等,方向相反,則木塊對木板水平向左的滑動摩擦 力f ,等于木板對木塊水平向右的滑動摩擦力f , 即
f ,=f
故測量的木板受到木塊的滑動摩擦力方向水平向左,拉木板需要勻速運動O
圖乙中, 水平拉動木板, 使木板和木塊一起做勻速直線運動, 合力為 0 , 木板和木塊受到彈簧測力計水平方 右的拉力 F 和桌面對它水平向左的滑動摩擦力f 是一對平衡力,即
f=F
故彈簧測力計測量的是木板受到桌面的摩擦力O
圖丙中,固定木塊,若勻速拉動木板,當(dāng)木板相對于木塊滑動時,木板受到木塊對它水平向左的滑動摩擦
力、桌面對它水平向左的滑動摩擦力與彈簧測力計對它向右的拉力相等,結(jié)合圖甲和乙測得的結(jié)果,可知 道木板受到木塊的滑動摩擦力,
若變速拉動木板,當(dāng)木板相對于木塊滑動時,木板受到木塊對它水平向左的滑動摩擦力和桌面對它水平向 左的滑動摩擦力與彈簧測力計 對它向右的拉力不相等, B 彈簧測力計示數(shù)會變化,無法測出拉力大小,不 能測量的木板受到木塊的滑動摩擦力,故 A 符合題意, BCD 不符合題意O
故選 AO
題型一判斷摩擦力的大小和方向
1 . (2024.甘肅白銀.中考真題) 我國高鐵總里程居世界第一,人們出行更加方便快捷. 小紅和父母外出旅 游, 她們乘坐的高鐵正以300km/h 的速度在水平軌道上向南勻速直線行駛, 旁邊平行鐵軌上一列普通列車以 120km/h 的速度也向南行駛,以普通列車為參照物,小紅向 (選填ì南?或ì北?)運動;小紅看到 水平桌面上的茶杯靜止不動,則茶杯 (選填ì不受摩擦力? 、ì受靜摩擦力?或ì受滑動摩擦力?)O
【答案】 南 不受摩擦力
【詳解】[1]以地面為參照物,兩車均向南行駛,因為高鐵速度大于普通列車速度,以普通列車為參照物, 若高鐵在普通列車的前方,普通列車上乘客會發(fā)現(xiàn)高鐵離普通列車越來越遠(yuǎn);若高鐵在普通列車后方,普 通列車上乘客會發(fā)現(xiàn)高鐵離自己越來越近O這兩種情況下,以普通列車為參照物,高鐵均是向南行駛的O [2]高鐵做勻速直線運動,桌面上的茶杯與桌面之間保持相對靜止,沒有相對運動趨勢,因此,茶杯不受摩 擦力O
2 . (2024.山東菏澤.中考真題) 下列常見現(xiàn)象中,為了增大摩擦的是( )
A. 收納箱底部裝有輪子
B. 鞋底有凹凸不平的花紋
C. 游樂場的滑梯表面光滑
D. 給自行車車軸加潤滑油
【答案】B
【詳解】A. 收納箱底部裝有輪子,是變滑動摩擦力為滾動摩擦,可以減小摩擦力,故 A 不符合題意; B. 鞋底有凹凸不平的花紋,是在壓力一定時,通過增大接觸面的粗糙程度增大摩擦力,故 B 符合題意;
C. 游樂場的滑梯表面光滑, 是在壓力一定時, 通過減小接觸面的粗糙程度來減小摩擦力, 故 C 不符合題意;
D. 給自行車車軸加潤滑油是通過使接觸面分離的方法來減小摩擦的,故 D 不符合題意O 故選 BO
3 . (2024.新疆.中考真題)運動員從雪坡上加速滑下時, 雪坡對運動員的摩擦力的方向和大小分別為( )
A. 與運動方向相同,小于重力 B. 與運動方向相反,小于重力
C. 與運動方向相同,大于重力 D. 與運動方向相反,大于重力
【答案】B
【詳解】運動員從雪坡上加速滑下時, 雪坡對運動員的摩擦力的方向與運動員相對于雪坡的運動方向相反, 即與運動員的運動方向相反,因為是加速下滑,所以摩擦力小于重力沿雪坡向下的分力,也就小于重力,
故 B 符合題意, ACD 不符合題意O 故選 BO
題型二判斷疊加物體的摩擦力
4 . (2024.江蘇鎮(zhèn)江.一模) 如圖所示, 將測力計左端固定在墻上, 右端用細(xì)線與重為 10N 的木塊相連, 木 塊放在上表面水平的小車上,測力計保持水平拉動小車向右做勻速直線運動,當(dāng)測力計示數(shù)穩(wěn)定時,木塊 對小車的壓力大小為 N,木塊所受摩擦力的方向為 ,若拉動小車加速運動,測力計的示數(shù) 將 O
【答案】 10 水平向右 不變
【詳解】[1]木塊的重力為 10N, 木塊對小車的壓力大小等于木塊的重力, 則木塊對小車的壓力大小為 10NO
[2]拉動小車向右做勻速直線運動, 木塊相對于小車向左運動, 由于摩擦力與物體相對運動方向相反, 所以 木塊所受摩擦力的方向為水平向右O
[3]由于摩擦力大小與壓力和接觸面粗糙程度有關(guān), 與運動速度無關(guān), 所以拉動小車加速運動, 摩擦力大小 不變,故測力計的示數(shù)將不變O
5 . (2024.黑龍江哈爾濱.二模) 如圖甲, 各面粗糙程度相同的 a 、b 兩個鐵塊疊放在水平桌面上, 在水平拉 力F1 = 10N 的作用下, 一起向右做勻速直線運動,則 a 受到的摩擦力為 N;如圖乙,將 a 、b 并排放于 同一桌面上,在水平推力F2 的作用下, 一起向右做勻速直線運動,則F2 = NO
【答案】 0 10
【詳解】[1]a、b 一起向右做勻速直線運動, 所以 a、b 沒有相對運動的趨勢, a、b 間沒有摩擦力, 則木塊 a 受到的摩擦力大小為 0NO
[2]甲圖, a 和 b 整體在水平方向上受到水平向右的推力 F1 和水平向左的滑動摩擦力, 整體做勻速直線運動, 這兩個力是平衡力, 大小相等, F1 是 10N, 所以整體受到地面的滑動摩擦力是 10N; 從甲圖到乙圖, 改變 a 和 b 的放置情況, 壓力大小不變, 接觸面粗糙程度不變, a 和 b 整體受到的滑動摩擦力不變, 所以乙圖的滑 動摩擦力大小還是 10N,整體仍然做勻速直線運動,受力平衡,故乙圖中推力 F2 大小是 10NO
6 . (2024.山東泰安.中考真題) 如圖所示, 物體甲、乙疊放在水平地面上, 在5N 的水平拉力F 的作用下一 起向右做勻速直線運動,不計空氣阻力O下列說法正確的是( )
A. 甲受到的摩擦力大小為5N B. 甲受到的摩擦力方向水平向右
C. 乙受到的摩擦力大小為5N D. 乙受到的摩擦力方向水平向右
【答案】C
【詳解】AB. 甲做勻速直線運動,受力平衡,在豎直方向上受重力和支持力,水平方向上不受拉力,所以 沒有摩擦力,故 AB 錯誤;
CD. 乙也做勻速直線運動, 受力也是平衡的, 它受到向右的 5N 的拉力, 必然受向左的 5N 的摩擦力O 故 C 正確, D 錯誤O
故選 CO
題型三摩擦力關(guān)于圖像問題
7 . (2024.黑龍江佳木斯.二模) 如圖甲所示,放在水平地面上的物體受到方向不變的水平拉力 F 的作用, 其拉力隨時間變化的 F-t 圖象和速度隨時間變化的 v-t 圖象分別如圖乙、丙所示O 則當(dāng)t=2s 時, 物體受到的 摩擦力大小為 N;當(dāng)t=4s 時,物體受到的摩擦力大小為 NO
【答案】 2 4
【詳解】[1]當(dāng)t=2s 時, 由丙圖可知, 物體靜止, 產(chǎn)生的摩擦力為靜摩擦, 此時摩擦力與拉力為一對平衡力, 則摩擦力為 2NO
[2]t=4s 時,由乙圖可知,物體做加速運動,產(chǎn)生的摩擦力為滑動摩擦力,根據(jù)二力平衡原理可知,滑動摩 擦力與物體做勻速直線運動的外力大小相等,由丙圖可知,物體做勻速直線運動的時間段為 6~9s,據(jù)乙圖 可知該時間段的外力為 4N,則滑動摩擦力為 4NO
8 . (2024.山東德州.中考真題) 水平面上的物體受到水平拉力 F 的作用,拉力 F 的大小與時間 t 的關(guān)系如 圖甲所示, t=6s 時,將拉力 F 撤掉,物體運動的速度 v 與時間 t 的關(guān)系如圖乙所示,已知物體運動的 v-t 圖 像與時間軸圍成的面積大小等于物體運動的路程,下列說法正確的是( )
A. 0~2s 內(nèi)物體受到的摩擦力為 0 B. 2~4s 內(nèi)物體受到的摩擦力為 6N C. 2~6s 內(nèi)拉力 F 做的功為 28J
D. 2~7s 內(nèi)物體運動的路程為 5m
【答案】C
【詳解】A. 由圖乙可知, 0~2s 內(nèi)物體靜止, 處于平衡狀態(tài), 水平方向上受到的拉力與摩擦力是一對平衡力, 大小相等,由圖甲可知, 0~2s 內(nèi)拉力為 2N,則摩擦力為 2N,故 A 錯誤;
B. 由圖乙可知, 2~4s 內(nèi)物體做加速運動,受力不平衡, 4~6s 內(nèi)物體做勻速直線運動,受力平衡,由圖甲 可知, 4~6s 內(nèi)拉力為 4N,則滑動摩擦力為 4N,運動過程中接觸面的粗糙程度和物體對水平面的壓力大小
都不變,所以 2~4s 內(nèi)物體受到的滑動摩擦力也為 4N,故 B 錯誤;
C. 根據(jù)題意, 2~4s 內(nèi)物體通過的路程為
4~6s 內(nèi)物體通過的路程為
s2 =vt2 =2m/s × 2s=4m
則2 : 6s 內(nèi)拉力做的功為
W = F1s1 + F2s2 = 6N × 2m + 4N × 4m = 28J
故 C 正確;
D. 根據(jù)題意, 2 : 7s 內(nèi)物體運動的路程
故 D 錯誤O 故選 CO
9 . (2024.山東青島.二模) ( 多選) 如圖所示, A 、B 兩個粗糙程度相同的物體以甲、乙兩種不同的方式疊 放在同一水平地面上,分別用水平方向的拉力F甲 和F乙 使 A 、B 一起向右運動,甲運動的s 一 t 圖像和乙運動 的v 一 t 圖像分別如圖丙、丁所示,已知F甲 = 10N ,下列說法不正確的是( )
【答案】ABC
【詳解】AD. 對整體受力分析, 甲、乙中整體在水平方向上做勻速直線運動, 則整體在水平方向上受力平 衡,受到的摩擦力等于拉力,甲、乙中整體對水平地面的壓力相同,接觸面的粗糙程度相同,所以受到的 摩擦力大小相同,則拉力大小相同,即
F甲=F乙
故 A 錯誤,符合題意; D 正確,不符合題意;
B. 圖甲中 A 、B 一起向右做勻速直線運動, A 和 B 之間沒有發(fā)生相對滑動,也沒有發(fā)生相對滑動的趨勢, 所以 AB 之間的摩擦力大小為0N;圖乙中, B 向右做勻速直線運動, B 受到的摩擦力等于拉力,拉力為
10N, 所以摩擦力為 10N, 由于物體間力的作用是相互的, 所以 A 受到的摩擦力為 10N, 即 AB 之間的摩擦 力為 10N,故 B 錯誤,符合題意;
C. 由題意和圖像可知,甲中物體運動的速度為
A. F甲 < F乙
B. 甲、乙兩圖中 AB 之間的摩擦力均為 10N
C. 拉力F甲 與拉力F乙 的功率相等
D. 甲、乙兩圖中地面受到的摩擦力相等
6m
=3m/s
2s
乙中物體的運動速度為 6m/s , 由于兩種情況下的拉力相同, 根據(jù) P=Fv 可知, 拉力F甲 與拉力F乙 的功率不相 等,故 C 錯誤,符合題意O
故選 ABC O

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