《2023届浙江省高三物理高考复习101微专题模型精讲精练》第5讲 摩擦力的突变问题（原卷版）

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第 5 讲 摩擦力的突变问题
1．（2021·全国）如图，一根细绳跨过光滑定滑轮，绳的一端系有一重物，另一端与粗糙水平地面
上的一个物块相连。开始时物块静止于 M处，当物块被向左移至 N处后仍可保持静止。分别用
TM、TN表示物块在 M和N处时绳内张力的大小，fM、fN表示物块在 M和N处时物块与地面间
摩擦力的大小，则（　　）
A．TM＝TN，fM＞fNB．TM＝TN，fM＜fN
C．TM＜TN，fM＞fND．TM＜TN，fM＝fN
2．（2020·北京）某同学利用图甲所示装置研究摩擦力的变化情况。实验台上固定一个力传感器，
传感器用棉线拉住物块，物块放置在粗糙的长木板上。水平向左拉木板，传感器记录的 F t﹣图
象如图乙所示。下列说法正确的是（　　）
A．实验中必须让木板保持匀速运动
B．图乙中曲线就是摩擦力随时间的变化曲线
C．最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为 10：7
D．只用图乙中数据可得出物块与木板间的动摩擦因数
一.知识总结
1.静摩擦力的有无及方向的判断方法
静摩擦力的方向总是与相对运动趋势的方向相反，这时的相对不是相对地面，而是该静摩擦力
的施力物体与受力物体间的“相对”。
(1)假设法
(2)状态法：根据平衡条件、牛顿第二定律，判断静摩擦力的有无及方向。
(3)牛顿第三定律法：先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向，再根据“力的相互性”
确定另一物体受到的静摩擦力方向。
2.静摩擦力大小的计算方法
(1)最大静摩擦力
F
max 的计算：
最大静摩擦力
F
max 只在刚好要发生相对滑动这一特定状态下才表现出来。比滑动摩擦力稍大些 ，
通常认为二者相等，即
F
max＝
μF
N。
(2)一般静摩擦力的计算：
一般静摩擦力
F
的大小和方向都与产生相对运动趋势的力密切相关，跟接触面间相互挤压的弹
力
F
N无直接关系，因此
F
具有大小、方向的可变性。对具体问题要结合研究对象的运动状态(静止、
匀速运动或加速运动)，利用平衡条件或牛顿运动定律列方程求解。
3．滑动摩擦力方向的判定
滑动摩擦力的方向总是与相对运动的方向相反，这时的相对不是相对地面，而是该滑动摩擦力
的施力物体与受力物体间的“相对”。
4. 滑动摩擦力大小的计算方法
可用公式
F
f＝
μF
N计算，注意对物体间相互挤压的弹力
F
N的分析，并不总是等于物体的重力，
它与研究对象受到的垂直接触面方向的力密切相关，也与研究对象在该方向上的运动状态有关。
5.求解摩擦力时的注意事项
(1)首先分清摩擦力的性质：静摩擦力或滑动摩擦力。常见的错误是把静摩擦力当成滑动摩擦
力，认为其大小随压力变化。
(2)应用滑动摩擦力的计算公式
F
f＝
μF
N时，注意动摩擦因数
μ
，其大小与接触面的材料及其
粗糙程度有关，
F
N为两接触面间的正压力，不一定等于物体的重力。
(3)滑动摩擦力的大小与物体速度的大小无关，与接触面面积的大小也无关。
(4)摩擦力的方向与物体间的相对运动或相对运动趋势方向相反，但与物体的实际运动方向可
能相同、可能相反、也可能不共线。
（5）注意静摩擦力方向有时会发生的“突变性”。
二. 摩擦力的突变模型类别
“静静”
突变
物体在静摩擦力和其他力的作用下处于相对静止状态，当作用在物体上的其他力的
合力发生变化时，如果物体仍然保持相对静止状态，则物体受到的静摩擦力将发生
突变
“动静” 在滑动摩擦力和其他力作用下，物体突然停止相对滑动时，物体将不受滑动摩擦力
突变 作用，或滑动摩擦力“突变”成静摩擦力
“静动”
突变
物体在静摩擦力和其他力作用下处于相对静止状态，当其他力变化时，如果物体不
再保持相对静止状态，则物体受到的静摩擦力将“突变”成滑动摩擦力
“动动”
突变
物体受到滑动摩擦力和其他力的共同作用，当两物体间的压力发生变化时，滑动摩
擦力的大小随之而变；或者两物体达到共同速度时相对滑动方向发生变化，滑动摩
擦力的方向也会随之而变
三.分析摩擦力的突变的方法——临界法
1.题目中出现“最大”“最小”和“刚好”等关键词时，一般隐藏着临界问题。有时，有些临
界问题中并不含上述常见的“临界术语”，但审题时发现某个物理量在变化过程中会发生突变，则
该物理量突变时物体所处的状态即为临界状态。
2.静摩擦力是被动力，其存在及大小、方向取决于物体间的相对运动的趋势，而且静摩擦力存
在最大值。存在静摩擦力的系统，相对滑动与相对静止的临界条件是静摩擦力达到最大值。
3.研究传送带问题时，物体和传送带的速度相同的时刻往往是摩擦力的大小、方向和运动性质
的突变点。
四. 精选例题
1.“静静”突变
例1．一木块放在水平桌面上，在水平方向共受到三个力即 F1、F2和摩擦力的作用，木块处于
静止状态，如图所示，其中 F1＝10N，F2＝2N，若撤去 F1，则木块受到的摩擦力为（　　）
A．10N，方向向左 B．6N，方向向右
C．2N，方向向右 D．0
2.“动静”突变
例2．用一个水平推力 F＝Kt（K为恒量，t为时间）把一重为 G的物体压在竖直的足够高的平整墙
上，如图所示，从 t＝0开始物体所受的摩擦力 f随时间 t变化关系是下图中的哪一个（　　）
A．B．
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