2018高中物理第三章相互作用3.3摩擦力2课件新人教版必修1.ppt

1、3 摩 擦 力,主题1 静摩擦力 研读教材自主认知 1.摩擦力： (1)定义：两个相互接触的物体,当它们发生相对运动或具有_ _时,在接触面上产生的阻碍_或相对运动趋势的 力。,相对运,动的趋势,相对运动,(2)分类： _; _; _。,静摩擦力,滑动摩擦力,滚动摩擦力,2.静摩擦力： (1)定义：两个只有_,而没有相对运动的物体之间产生 的摩擦力。 (2)方向：沿着_,如果接触面是曲面,静摩擦力的方向与接触 面_,并且跟物体的_的方向相反。 (3)大小：范围_, Fmax为最大静摩擦力,由物体的运动状态 及外界对它的施力情况决定。 (4)作用效果：总是阻碍物体间的_。,相对运动趋势,接触面,

2、相切,相对运动趋势,0FFmax,相对运动趋势,合作探究核心归纳 探究点1 静摩擦力的产生条件和方向情景1：如图甲所示,物块静止在水平面上。 情景2：如图乙所示,在竖直墙面上,如果： 物块在外力F的作用下静止在粗糙的竖直墙面上。 撤去外力F,物块沿竖直墙面下滑。,情景3：如图丙所示,将一小物体放在固定斜面上,如果： 斜面光滑,小物体沿斜面下滑。 斜面粗糙,小物体静止在斜面上。 情景4：如图丁所示,货物被一倾斜传送带匀速送到高处,且货物和传送带相对静止。,试结合上述情景,讨论下列问题： (1)图甲中,物块是否受到静摩擦力的作用?为什么? 提示：物块静止在水平面上,物块在水平方向上不受外力,没有相

3、对地面运动的趋势,故不受静摩擦力作用。,(2)试比较图乙中两种情况下,是否都受摩擦力的作用?为什么? 提示：物块在外力F的作用下,静止在粗糙的竖直墙面上,水平方向上,物块与竖直墙面之间有相互挤压的力。竖直方向上,受向下的重力作用,物块有向下运动的趋势,故物块一定受竖直向上的静摩擦力作用。 如果撤去外力F,虽然物块与竖直墙面接触,但两者之间没有相互挤压的力,所以,物块沿竖直墙面下落,虽然接触面粗糙,但不受摩擦力。,(3)试比较图丙中斜面光滑与粗糙两种情况下,小物体受摩擦力情况有何不同?为什么? 提示：斜面光滑时,小物体沿斜面下滑,虽然小物体与斜面接触而且对斜面有压力,但由于斜面光滑,故不受摩擦力

4、。 斜面粗糙时,小物体静止在斜面上会受到静摩擦力作用,因为小物体与斜面接触且对斜面有压力,还有相对斜面下滑的运动趋势,故受静摩擦力作用。,(4)图丁中,传送带靠什么力把货物送到高处?此力方向如何? 提示：货物被送到高处是受到了传送带的静摩擦力的作用,静摩擦力方向沿传送带向上。,(5)在图甲、乙、丙、丁中存在静摩擦力的情景中,静摩擦力方向与相对运动趋势方向的关系怎样?是动力还是阻力? 提示：图甲中,不存在静摩擦力;图乙情景中的、图丙情景中的、图丁中的静摩擦力方向与相对运动趋势的方向均相反。 图乙情景中的、图丙情景中的静摩擦力是阻力,图丁中的静摩擦力是动力。,探究点2 静摩擦力的大小 如图所示,把

5、木块放在水平长木板上,用弹簧测力计沿水平方向拉木块,在弹簧测力计的指针下轻塞一个小纸团(可以作为指针到达最大位置的标记),它可以随指针移动,拉力F逐渐增大,木块保持静止,直到拉力达到某一数值时木块开始移动,观察弹簧测力计示数及其变化情况。,试结合上述现象讨论： (1)随着外力的增大,静摩擦力大小变化吗?若变化,如何变化? 提示：由二力平衡知,随着外力的增大,静摩擦力大小发生变化,相应增大。 (2)木块开始移动时弹簧测力计的示数有何特点? 提示：木块开始移动时弹簧测力计的示数达到最大,即最大静摩擦力。静摩擦力的数值存在一个范围,即0FFmax。,(3)若在木块上增加砝码,木块开始移动时弹簧测力计

6、的示数如何变化?由此得出什么结论? 提示：弹簧测力计的示数增大。最大静摩擦力随正压力的增大而增大。,【归纳总结】 1.静摩擦力产生的条件： (1)两物体的接触面是粗糙的。 (2)两物体存在相对运动趋势。 (3)两物体在接触面上有压力(弹力)。 2.静摩擦力的方向： (1)沿着接触面,并且跟物体间相对运动趋势的方向相反。 (2)跟物体运动的方向可能相同,也可能相反。,3.静摩擦力的大小： (1)大小的范围：0FFmax。 (2)计算：物体处于平衡状态(匀速运动或静止)时,根据二力平衡条件求解。 (3)最大静摩擦力：最大静摩擦力Fmax略大于滑动摩擦力,一般情况下,为分析问题方便,可认为二者相等。

7、 (4)静摩擦力的大小与正压力无关,但最大静摩擦力的大小与正压力成正比。,【拓展延伸】 1.摩擦力与弹力的存在关系：两物体间有摩擦力时,必有弹力;而两物体间有弹力时,不一定有摩擦力。 2.静摩擦力被动性的表现： (1)静摩擦力的大小随外力的变化而变化。 (2)静摩擦力的方向可能随外力大小、方向的变化而变化。,过关小练即时应用 1.如图所示,一个木箱放在固定斜面上静止不动。关于木箱所受摩擦力的情况,下列说法正确的是( ) A.木箱不受摩擦力 B.木箱受沿着斜面向上的静摩擦力 C.木箱受沿着斜面向下的静摩擦力 D.无法判断木箱是否受摩擦力,【解析】选B。假设斜面光滑,木箱将沿斜面下滑,故木箱有相对

8、斜面向下滑动的趋势,故应受到沿斜面向上的静摩擦力,故选B。,2.(2015临沂高一检测)在2014年9月28日第十七届仁川亚运会男子百米比赛中,中国运动员苏炳添勇夺百米亚军,图为苏炳添奔跑途中的两个瞬间,用F1、F2分别表示苏炳添在图甲、乙两瞬间所受到的摩擦力,则关于F1、F2的方向,以下说法正确的是( ) A.F1向后,F2向后 B.F1向前,F2向前 C.F1向前,F2向后 D.F1向后,F2向前,【解析】选C。人在奔跑时,脚与地面相对静止,受到静摩擦力。题图甲中,脚用力后蹬,相对地面有向后滑的趋势,受到向前的静摩擦力,F1向前;题图乙中脚接触地面时有相对地面向前滑的趋势,受到的静摩擦力向

9、后,F2向后,故C对。,3.如图所示,一个M=2kg的物体放在=0.2的粗糙水平面上,用一条质量不计的细绳绕过定滑轮和一只m0=0.1kg的小桶相连。已知M与水平面间的最大静摩擦力Fm=4.5N,滑轮的摩擦不计,g取10m/s2,求在以下情况中M受到的摩擦力的大小。 (1)只挂m0,处于静止状态时。 (2)只挂m0,但在M上再放一个M=3kg的物体时。 (3)只在桶内加入m1=0.33kg的沙子时。,【解题指南】解答本题时应明确以下两点： (1)m0静止时,根据二力平衡知：FT=m0g。 (2)M静止时,根据二力平衡知：Ff=FT。,【解析】(1)因为m0g=1NFm,M处于静止状态,所以受静

10、摩擦力作用,由二力平衡得F1=m0g=1N。 (2)在M上再放一个M=3kg的物体,M仍静止,故受静摩擦力F2=F1=m0g =1N。 (3)因为(m0+m1)g=4.3NFm,故M处于静止状态,所受静摩擦力F3=(m0+ m1)g=4.3N。 答案：(1)1N (2)1N (3)4.3N,【补偿训练】 1.关于静摩擦力,下列说法中正确的是( ) A.两个表面粗糙的物体,只要直接接触就会产生静摩擦力 B.静摩擦力总是阻碍物体的运动 C.静摩擦力的方向跟物体间相对运动趋势的方向相反 D.两个物体之间的静摩擦力总是一个定值,【解析】选C。由于静摩擦力产生在彼此直接接触且相互挤压、接触面粗糙又有相对

11、运动趋势的物体之间,所以A错误;静摩擦力的作用是阻碍物体间的相对运动趋势,方向与物体间相对运动趋势的方向相反,不能说成阻碍物体的运动,故B错,C对;两物体间的静摩擦力大小可能会随外部条件的变化在0Fmax之间变化,故D错。,2.(多选)用手握住一个盛有一部分油的油瓶,油瓶始终静止处于竖直方向,如图所示,下列说法中正确的是( ) A.瓶中油越多,手必须握得越紧 B.手握得越紧,油瓶受到的摩擦力越大 C.不管手握得多紧,油瓶受到的摩擦力总是一定的 D.摩擦力的大于等于油瓶与油的总重力的大小,【解析】选A、C、D。手握住油瓶,油瓶不掉落下来,表明手对油瓶竖直向上的静摩擦力跟油瓶重力平衡,油瓶越重,它

12、受到的静摩擦力越大,如果手握得不够紧,正压力不够大,最大静摩擦力小于油瓶与油的总重力,油瓶就会掉下来,手握得越紧,手与瓶间的压力越大,最大静摩擦力也越大,只要最大静摩擦力大于油瓶与油的总重力,油瓶受到的静摩擦力就与油瓶和油的总重力平衡,可见选项B错误,A、C、D正确。,3.(多选)(2015衡水高一检测)如图所示,有三个相同的物体叠放在一起,置于粗糙的水平地面上,现用水平力F作用在B上,三个物体仍然静止,下列说法中正确的是( ) A.B对A有摩擦力作用 B.B受到A、C的摩擦力作用 C.B只受到C的摩擦力作用 D.地面对C有摩擦力作用,大小等于F,【解析】选C、D。假设B对A有摩擦力作用,则A

13、受力不能平衡,与题给条件不符,所以B对A无摩擦力作用,A错误。根据力的相互性可知A对B也无摩擦力作用,B错误。假设C对B无摩擦力作用,则B在水平方向上只受力F作用,不可能保持静止,与题给条件不符,故B受到C的摩擦力作用。由于A、B、C是保持静止的,那么地面给C的摩擦力大小为F,方向向左,所以C、D正确。,【通法悟道】 1.静摩擦力有无的判断三法： (1)产生条件判断法：接触面之间有压力、粗糙且有相对运动趋势。 (2)假设法。,(3)平衡条件法：根据二力平衡的条件判断。 2.静摩擦力不一定是阻力：静摩擦力方向与物体的运动方向相反时充当阻力,与物体运动方向相同时充当动力。,主题2 滑动摩擦力 研读

14、教材自主认知 1.定义：当一个物体在另一个物体表面上_时,受到另一个物体 阻碍它_的力。 2.方向：总是沿着_,并且跟物体的_的方向相反。 3.大小：F=FN,FN为_,为_。 4.作用效果：总是阻碍物体间的_。,滑动,滑动,接触面,相对运动,压力,动摩擦因数,相对运动,合作探究核心归纳情景1：如图所示,缓慢拉动木块1下面的木板2,弹簧测力计产生示数。 情景2：在木块1上再加一个物块,缓慢拉动木板2,观察弹簧测力计示数的变化。,情景3：在木板上铺上毛巾,缓慢拉动木板2,观察弹簧测力计示数的变化。 情景4：改变木块1上所加物块的质量,分别在情景2、3中重复操作,分别记录木块1的质量、所加物块的质

15、量和弹簧测力计的示数。 结合以上情景思考下列问题： (1)结合情景1和主题一中探究点1,思考滑动摩擦力的产生条件与静摩擦力产生条件的区别是什么? 提示：物体间产生相对滑动。,(2)弹簧测力计的示数和滑动摩擦力的大小是什么关系? 提示：“缓慢”说明木块处于平衡状态,由二力平衡可知,弹簧测力计的示数等于滑动摩擦力。 (3)情景2中,弹簧测力计的示数将会如何变化?说明什么问题? 提示：将会增大,说明滑动摩擦力的大小随着木块与木板间的压力的增大而增大。,(4)情景3中,弹簧测力计的示数将会如何变化? 提示：将会增大,说明滑动摩擦力的大小随着接触面粗糙程度的增大而增大。 (5)分析情景4中记录的数据可知

16、,滑动摩擦力和压力之间存在什么关系?动摩擦因数跟什么因素有关? 提示：滑动摩擦力和压力成正比。 动摩擦因数跟相互接触的两个物体接触面的材料有关。,【归纳总结】 1.滑动摩擦力产生的条件： (1)两物体相互接触且有挤压。 (2)物体间的接触面粗糙。 (3)两物体间存在相对运动。,2.滑动摩擦力的大小的计算方法： (1)公式法：根据公式F=FN计算。 (2)二力平衡法：根据二力平衡条件求解。 3.影响动摩擦因数的因素：与材料和接触面的粗糙程度有关,而与物体间的压力、接触面的面积大小无关。,【拓展延伸】 静摩擦力和滑动摩擦力作用的比较： (1)静摩擦力的作用效果：静摩擦力的方向总是与物体间相对运动趋

17、势的方向相反,与物体的运动方向关系不确定,可以相反,也可以相同,还可以成一定角度,即静摩擦力可以是阻力,也可以是动力。,(2)滑动摩擦力的作用效果：滑动摩擦力的方向总是与相对运动的方向相反,与物体的运动方向可以相同,也可以相反,还可以成一定角度,即滑动摩擦力可以是阻力,也可以是动力。,过关小练即时应用 1.(2015临沂高一检测)关于由滑动摩擦力公式F=FN推出的= , 下列说法正确的是( ) A.动摩擦因数与摩擦力F成正比,F越大,越大 B.动摩擦因数与正压力FN成反比,FN越大,越小 C.与F成正比,与FN成反比 D.的大小由两物体接触面的情况及其材料决定,【解析】选D。与两个物体的材料和

18、两物体接触面的情况有关,与F、FN均无关。,2.(2015梅州高一检测)如图所示,一质量为1kg的长木板放在水平桌 面上,木板与桌面间的最大静摩擦力为3.0N,动摩擦因数为0.3。如果 分别用2.8N和3.2N的水平力推木板,木板受到的摩擦力分别为多大? 在木板被水平力推动的过程中,当木板伸出桌边 时,木板受到的摩 擦力又为多大?(g取9.8m/s2),【解题指南】解答本题时应明确以下两点： (1)不同推力作用下木板受的是静摩擦力还是滑动摩擦力。 (2)木板伸出桌面 时的正压力。,【解析】首先确定木板受到的是静摩擦力还是滑动摩擦力。当用2.8N 的水平力推木板时,因推力小于最大静摩擦力,木板不

19、能被推动而受静 摩擦力作用;当用3.2N的水平力推木板时,因推力超过最大静摩擦力, 木板将被推动而受滑动摩擦力作用;当木板在被推动过程中伸出桌边时,由于正压力和动摩擦因数均未改变,木板所受滑动摩擦力不变。 所以,当F=2.8N时,木板受静摩擦力F1=F=2.8N; 当F=3.2N时,木板受滑动摩擦力,F2=FN=mg=0.319.8N=2.94N; 当木板在被推动过程中伸出桌边 时,木板所受滑动摩擦力大小未改变,即F2=F2=2.94N。 答案：2.8N 2.94N 2.94N,3.如图所示,水平拉力F=40N时,质量m=10kg的木块可以在水平面上匀速前进,求木块与水平面间的动摩擦因数。,【

20、解析】拉力F=40N时,滑动摩擦力Ff=40N,木块对水平面的压力FN=mg=100N,由Ff=FN得,动摩擦因数= =0.4。 答案：0.4,【互动探究】若在木块上再放一个质量为M的铁块,为使它们匀速前进,水平拉力为60N,求铁块的质量M。(g取10m/s2) 【解析】当拉力F=60N时,木块对水平面的压力FN=(10+M)g=100+10M,摩擦力Ff=60N,由Ff=FN得 60=0.4(100+10M),解得M=5kg。 答案：5kg,【补偿训练】 1.以下关于滑动摩擦力的说法中,正确的是( ) A.滑动摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反 B.滑动摩擦力总是阻碍物体的运动 C.滑动摩

21、擦力的方向总是与物体的相对运动方向相反 D.两个互相接触且挤压的物体发生相对运动时,它们都要受到滑动摩擦力的作用,【解析】选C。滑动摩擦力是发生在相对运动的物体间,故A、B错,而C对;D中只满足滑动摩擦力产生的两个条件,还缺少接触面粗糙的条件,故D错。,2.关于动摩擦因数,下列说法中正确的是( ) A.动摩擦因数与正压力成正比 B.相同的条件下,接触面积越大,动摩擦因数越大 C.动摩擦因数只与接触面的粗糙程度、相互接触的物体的材料有关 D.动摩擦因数与正压力、接触面积有关,但具体关系不能确定 【解析】选C。动摩擦因数由接触面的材料和粗糙程度决定,与其他因素无关,A、B、D错,C对。,3.质量为

22、2kg的物体静止在水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数为0.5,最大静摩擦力与滑动摩擦力视为相等。现给物体一水平推力。(g取10N/kg) (1)当推力大小为5N时,地面对物体的摩擦力是多大? (2)当推力大小为12N时,地面对物体的摩擦力是多大?,【解析】(1)最大摩擦力Ffmax=mg=0.5210N=10N。当推力F=5N时,FFfmax,物体在地面上滑动,则Ff滑=mg=0.52 10N=10N。 答案：(1)5N (2)10N,【通法悟道】 1.判断滑动摩擦力方向的基本步骤：,2.求解摩擦力大小的两个注意： (1)在求解摩擦力大小时,一定要分清是求静摩擦力还是求滑动摩擦力。F=FN只适用于滑动摩擦力的计算,静摩擦力的大小要根据物体的受力情况和运动情况共同确定。 (2)公式F=FN中的FN是物体接触面之间的正压力,不一定等于物体的重力G,要根据物体的受力情况来确定。,