《2025年优化探究同步导学案高中物理必修第一册人教版》

［例 3］ 质量为 3 kg 的木块放在水平地板上，用$F = 6$N 且水平向右的拉力拉该木块时，木块恰能做匀速直线运动。(g 取$10$N/kg)
(1)求木块与地板间的动摩擦因数。
(2)若在木块运动过程中将 F 的方向改为水平向左，则在木块向右运动过程中，受到的摩擦力是多大？方向如何？
(3)若 F 的大小不变而将方向改为竖直向上作用于该木块上，则此时应加一个多大的水平拉力，才能使该木块保持匀速直线运动状态？
［课堂笔记］

答案： [例3] [答案]
(1)0.2
(2)6 N 方向水平向左
(3)4.8 N
[解析]
(1)木块做匀速直线运动，则滑动摩擦力$F_{ f1} = F = 6$ N，
而$F_{ f1} = \muF_{ N} = \mug$，
故$\mu = \frac{F_{ f1}}{mg} = \frac{6}{3 × 10} = 0.2$。
(2)$F_{ f2} = 6$ N，方向水平向左。
(3)此时木块和地板间的压力$F_{ N}' = mg - F = 24$ N，$F_{ f3} = \muF_{ N}' = 4.8$ N，则此时要保持木块做匀速直线运动，需满足水平拉力$F' = F_{ f3} = 4.8$ N。

［针对训练］ 1. 如图所示，重力$G = 20$N 的物体，在动摩擦因数为$0.1$的水平面上向左运动，同时受到大小为$10$N、方向向右的水平力$F$的作用，则物体所受摩擦力的大小和方向是 (B)


A.$2$N,水平向左
B.$2$N,水平向右
C.$10$N,水平向左
D.$12$N,水平向右

答案： [针对训练]
1.B 物体在水平面上向左运动，受到滑动摩擦力的方向水平向右。
物体对水平面的压力大小$F_{ N}$ 等于物体的重力$G$，则摩擦力大小为$F_{ f} = \muF_{ N} = \muG = 0.1 × 20$ N = 2 N，故选B。

要点 2 静摩擦力
◇梳理◇ 必备知识 自主学习＞＞＞＞
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：沿着接触面，跟物体相对运动趋势的方向相反。
3.大小：随外力的变化而变化，当外力增大到某一值时，物体就要滑动，此时静摩擦力达到最大值$F_{\max}$，我们把$F_{\max}$叫作最大静摩擦力。静摩擦力的取值范围为$0 ＜ F \leq F_{ max}$。

答案： 1.趋势 2.相反 3.$0 ＜ F \leq F_{ max}$

如图所示，用手握住水杯，杯身竖直且处于静止状态。
(1)水杯有向什么方向运动的趋势？所受静摩擦力的方向如何？
(2)现缓慢增大手对水杯的压力，水杯所受摩擦力大小如何变化？最大静摩擦力将如何变化？

答案： 提示：
(1)水杯有向下运动的趋势，所受静摩擦力的方向向上。
(2)缓慢增大压力，水杯所受静摩擦力始终等于水杯的重力，大小保持不变，但随着压力的增大，最大静摩擦力将逐渐增大。