摩擦力的“四类”突变问题
摩擦力的突变问题,其实质就是静摩擦力和滑动摩擦力大小或方向的变化分析问
题,解题时应注意以下三点。
(1)分析临界状态,物体由相对静止变为相对运动,或者由相对运动变为相对静止,
或者受力情况发生突变,往往是摩擦力突变问题的临界状态。
(2)确定各阶段摩擦力的性质和受力情况,做好各阶段摩擦力的分析。
(3)研究传送带问题时,物体和传送带的速度相等的时刻往往是摩擦力的大小、方
向和运动性质的分界点。
类型“静—静”突变
物体在摩擦力和其他力的共同作用下处于静止状态,当作用在物体上的其他力的
合力发生变化时,物体虽然仍保持相对静止,但相对运动趋势的方向发生了变化,
则物体所受的静摩擦力发生突变。
例1(2024·湖南长沙市期末)如图1所示,水平地面上有重力均为20N的A、B两
木块,它们之间夹有被压缩了2.0cm的轻质弹簧,已知弹簧的劲度系数k=200
N/m,两木块与水平地面间的动摩擦因数均为0.25,系统处于静止状态。现用F
=9N的水平力推木块B,假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则力F作用后()
图1
A.弹簧的压缩量变为2.5cm
B.木块B所受静摩擦力为0
C.木块A所受静摩擦力大小为5N
D.木块B所受静摩擦力大小为5N
答案D
解析根据胡克定律可知F=kΔx=4N,木块B静止,所受静摩擦力F=4N,
弹fB
当B受推力F=9N时,F-F=5N,F=μG=5N,故木块B能够继续保持静
弹fm
止,此时B与地面间达到最大静摩擦力,弹簧的压缩量仍为2.0cm,故A、B错
误,D正确;木块A受力平衡,故其所受静摩擦力大小为F=F=4N,故C
fA弹
错误。
类型“静—动”突变
物体在静摩擦力和其他力作用下处于静止状态,当其他力变化时,如果物体不能
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,突变点常
常为静摩擦力达到最大值时。
例2(2024·福建师范大学附属中学月考)某同学利用如图2甲所示的装置研究摩擦
力的变化情况。水平光滑的实验台上固定着一个力传感器,力传感器与一质量为
3.5kg的物块用轻绳连接,物块放置在粗糙的长木板上。水平向左拉长木板,传
2
感器记录的F-t图像如图乙所示。取重力加速度大小g=10m/s,下列说法正确
的是()
图2
A.当长木板相对物块滑动后,必须向左做匀速直线运动
B.向左拉长木板的力的大小与时间的关系图线和图乙中的曲线一定相同
C.物块受到的滑动摩擦力大小约为10N
D.物块与长木板间的动摩擦因数约为0.2
答案D
解析分析可知开始时物块受到静摩擦力作用,后长木板与物块间发生相对滑动,
此时物块受到的是滑动摩擦力,大小与是否匀速运动无关,A错误;当长木板相
对物块滑动前,根据平衡条件可知拉力随时间的变化关系和图乙相同,但相对滑
动后,拉力的大小与物块受到的摩擦力大小不一定相等,拉力大小与力传感器中
的力不一定相等,B错误;根据乙图可知,物块受到的最大静摩擦力约为10N,
FFff
滑动摩擦力约为7N,C错误;根据滑动摩擦力公式F=μF,解得μ===
fN
Fmg