素养提升⑨　摩擦力的突变及动摩擦因数的测定高一上物理试题

素养提升⑨　摩擦力的突变及动摩擦因数的测定

1.摩擦力的突变

(1)静摩擦力大小或方向发生突变．

(2)静摩擦力突然变为滑动摩擦力．

(3)滑动摩擦力突然变为静摩擦力．

可概括为“静—静”突变，“静—动”突变，“动—静”突变，其中相对滑动与相对静止的临界条件为静摩擦力恰好达到最大值．

【典例1】　[2022·广东深圳南头中学高一检测](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，下列说法正确的是(　　)

A.木箱所受的最大静摩擦力Ffm＝21 N

B.木箱所受的最大静摩擦力Ffm＝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

2.动摩擦因数的测定

方案一　利用木板和弹簧测力计(拉铁块)

(1)原理和步骤：如图，使木板静止在水平桌面上，用水平力拉弹簧测力计，使铁块P向右匀速运动，读出此时弹簧测力计的读数F，再用弹簧测力计测出铁块P的重力G，由二力平衡条件可知，FN＝G，且Ff＝μFN、Ff＝F，可求出P、B间的动摩擦因数．

(2)结论：μ＝

方案二　利用木板和弹簧测力计(拉木板)

(1)原理和步骤：如图，在水平拉力F拉作用下，只要使木板B相对铁块P滑动，弹簧测力计的读数F与P、B间的滑动摩擦力Ff相等，再用弹簧测力计测出铁块P的重力G，由Ff＝F、Ff＝μFN、FN＝G，可求出P、B间的动摩擦因数．

(2)结论：μ＝

 【典例2】　如图，甲、乙两图表示用同一套器材测量铁块P与长金属板之间的动摩擦因数的两种不同方法．已知铁块P所受重力大小为5 N，甲图使金属板静止在水平桌面上，用手通过弹簧测力计向右拉P，使P向右运动；乙图把弹簧测力计的一端固定在墙上，用力水平向左拉金属板，使金属板向左运动．

(1)你认为哪种方法较好？你判断的理由是________________________________________________．

(2)图中已经把两种方法中弹簧测力计的示数(单位：N)情况放大画出，则铁块P与金属板间的动摩擦因数为________．

素养训练

1.如图所示，水平地面上有一重为40 N的物体受到F1＝12 N和F2＝6 N的水平力作用而保持静止，可认为最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等．已知物体与水平地面间的动摩擦因数为μ＝0.2，求：

(1)此时物体所受摩擦力的大小和方向；

(2)若将F1撤去，物体所受摩擦力的大小和方向；

(3)若将F2撤去，物体所受摩擦力的大小和方向．

2．[2022·广州高一检测](多选)如图所示，质量为2  kg的木块P放在质量为4  kg的水平长木板上，向左抽动长木板时，木块P始终处于静止状态，此时弹簧测力计的指针在4 N处．已知木块P与长板之间，长板与地面间动摩擦因数相同，g取10 m/s2，由此可知(　　)

A．木块P受到的摩擦力大小为4 N，方向向左

B．长木板受到的摩擦力大小为4 N

C．长木板受到的摩擦力大小为12 N

D．长木板与地面间动摩擦因数为0.2

评价检测·素养达标——突出创新性　素养达标

1.(多选)关于摩擦力，下列说法中正确的是(　　)

A．物体受到静摩擦力，就一定受到弹力

B．两个物体之间的静摩擦力总是一个定值

C．运动的物体可以受静摩擦力作用，静止的物体也可以受滑动摩擦力作用

D．静摩擦力的大小与物体所受正压力成正比

2．[2022·吉林长春外国语学校高一期中]放在水平地面上的木块受到一个水平拉力作用始终保持静止状态，下列说法正确的是(　　)

A．拉力越大，摩擦力越大

B．拉力越大，摩擦力越小

C．无论拉力大小如何，摩擦力都不变

D．由于木块静止不动，所以木块不受摩擦力的作用

3．用拖把拖地时，如果发现某个地方的污渍特别顽固，我们常会使劲向下压拖把，这样就有可能把污渍清除．对于使劲向下压拖把的原因，下列解释最合理的是(　　)

A．将拖把中的水挤出，将污渍洗掉

B．可以帮助人握紧拖把

C．通过增大正压力从而增大拖把与地面之间的摩擦力

D．没有任何作用

4．下列图片中的人或物体没有利用摩擦力的是(　　)

5．用如图所示的装置研究静摩擦力，逐渐增大水平拉力，当弹簧测力计的示数小于10 N时，物体保持静止；当弹簧测力计的示数等于10 N时，物体恰好开始运动．下列说法正确的是(　　)

A．物体与桌面间的最大静摩擦力大小为10 N

B．物体与桌面间的静摩擦力大小和水平拉力大小无关

C．当弹簧测力计的示数为15 N时，物体仍受到静摩擦力作用

D．当弹簧测力计的示数为5 N时，物体受到的静摩擦力大小为10 N

素养提升⑨

理想模型

【典例1】　【解析】　A对，B错：由图乙知木箱受的最大静摩擦力为Ffm＝21 N．C错，D对：当木箱运动后受的是滑动摩擦力，大小为Ff＝μmg＝20 N，解得μ＝0.2.

【答案】　AD

【典例2】　【解析】　(1)以铁块P为研究对象，显然，在甲图所示方法下，弹簧测力计对铁块P的拉力只有在铁块匀速前进时才等于滑动摩擦力的大小，但这种操作方式很难保证铁块P匀速前进．而在乙图所示方法下，不论金属板如何运动，铁块P总是处于平衡状态，弹簧测力计的示数等于铁块所受滑动摩擦力的大小，故第二种方法较好．

(2)通过两弹簧测力计的读数可知铁块所受摩擦力Ff＝2.45 N.由于铁块在水平方向运动，其在竖直方向受力平衡，故此时正压力在数值上等于铁块所受重力大小，即FN＝5 N．由Ff＝μFN解得μ＝＝0.49.

【答案】　(1)见解析　(2)0.49

素养训练

1．解析：(1)物体受到静摩擦力和F1、F2的作用，处于静止状态，受力平衡，则有f＝F1－F2＝6 N，方向水平向右；(2)设物体与地面间的最大静摩擦力为fm，则有fm＝μG＝8 N，撤去F1，由于F2＝6 N<fm，物体仍然静止，则物体所受静摩擦力f1应与F2平衡，大小为f1＝F2＝6 N，方向水平向左；(3)若撤去F2，由于F1＝12 N>fm，物体会向左运动，所受滑动摩擦力为f2＝μG＝8 N，方向水平向右．

答案：(1)6 N　水平向右　(2)6 N　水平向左　(3)8 N　水平向右

2．解析：A对：木块P受到的摩擦力等于弹簧测力计的拉力4 N，方向向左．D对，B、C错：长木板受到的摩擦力大小为Ff＝μmg＋μ(m＋M)g　①

又4 N＝μmg　②

解得μ＝0.2，Ff＝16 N.

答案：AD

评价检测·素养达标

1．解析：根据摩擦力的产生条件可知，物体受到静摩擦力作用，就一定受到弹力作用，故A正确；两个物体之间的静摩擦力是根据受力平衡来确定的，其值可能是变化的，故B错误；运动的物体可以受静摩擦力作用，静止的物体也可以受滑动摩擦力作用，比如正在传送带上斜向上匀速运行的物体，受到静摩擦力作用，但物体是运动的；在地面上滑动的物体，地面受到滑动摩擦力，而地面是静止的，故C正确；滑动摩擦力的大小与正压力成正比，静摩擦力的大小与外力有关，故D错误．

答案：AC

2．解析：木块受到一个水平拉力作用保持静止状态，则拉力等于静摩擦力，则拉力越大，摩擦力越大．

答案：A

3．解析：拖地时使劲向下压拖把，就是为了增加正压力从而增大拖把与地面之间的滑动摩擦力．

答案：C

4．解析：传送带将货物送到高处，依靠传送带给货物的静摩擦力，A错误；乘客在竖直上升电梯中，不满足摩擦力产生条件，即没有相对运动或相对运动趋势，因此乘客不受摩擦力作用，B正确；运动员跑步，脚底相对地面有向后运动的趋势，因此地面给人向前的静摩擦力，C错误；手拿住杯子，满足摩擦力产生的条件，杯子相对手有向下滑的趋势，因此手给杯子有向上的静摩擦力，D错误．

答案：B

5．解析：物体在水平方向上受拉力和摩擦力，二力平衡，当拉力等于10 N时，物体恰好开始运动，说明最大静摩擦力为10 N，A正确；当物体没被拉动时，根据平衡条件可知，静摩擦力大小等于水平拉力大小，B错误；当弹簧测力计的示数为15 N时，物体向右运动，受到滑动摩擦力作用，C错误；当弹簧测力计的示数为5 N时，物体没被拉动，保持静止，受静摩擦力作用，大小为5 N，D错误．

答案：A