物理必修1 2.4《摩擦力》PPT课件1

欢迎进入物理课堂 4 摩擦力 1 一物体静止在水平桌面上 则下列说法中正确的是 A 物体对桌面的压力就是重力B 物体对桌面的压力使物体产生了形变C 桌面的形变产生了对物体的支持力D 桌面对物体的支持力使桌面产生形变 解析 物体对桌面的压力 作用于桌面 是弹力 而物体的重力作用于物体 它们的大小相等 方向相同 但不能说物体对桌面的压力就是重力 A错误 物体对桌面的压力作用于桌面 使桌面发生形变 桌面对物体的支持力作用于物体 使物体发生形变 物体受到的支持力是由于桌面的形变产生的 故B D均错误 C正确 答案 C 2 日常生活中的体验告诉我们 在粗糙的水平面上推动笨重的物体 必然费大力 在水平的冰面上推同样的物体只需用小力 如下图所示 由此我们可以猜测物体在水平面上运动 必然受到水平面的阻碍作用 而推力就是克服这个阻力 摩擦力 使物体继续运动 停止推动 物体的运动必逐渐停止 在不同的水平面上 由于推力的大小不同 这个摩擦力的大小也不等 摩擦力的大小与哪些因素有关 选填 有关 或 无关 1 与物体的质量 物体的重力 物体与接触面间的正压力 2 与物体的接触面间的粗糙程度 3 与物体接触面的面积大小 4 与物体相对接触面的运动快慢 解析 摩擦力只与物体与接触面之间的正压力和粗糙程度有关 与其他因素都无关 我们日常经验认为摩擦力与物体的质量和重力有关 只是因为质量和重力大致使正压力也大 但是我们不能说摩擦力与质量和重力有关 答案 1 无关无关有关 2 有关 3 无关 4 无关 3 二力平衡的条件 答案 作用在同一物体上的两个力 如果大小相等 方向相反 并且在同一条直线上 这两个力就彼此平衡 一 滑动摩擦力1 概念 一个物体在另一个物体表面上时 受到另一个物体阻碍它相对滑动的力 这种力叫做 2 方向 滑动摩擦力的方向总是与相切 并且跟物体的的方向相反 3 大小 滑动摩擦力的大小跟成正比 也就是跟两个物体表面间的成正比 其公式为 其中 N表示 叫 动摩擦因数与接触面的及接触面的有关 与其他因素无关 相对滑动 滑动摩擦力 接触面 相对运动 压力 垂直作用力 f N 正压力 动摩擦因数 材料 粗糙程度 二 静摩擦力1 定义 两个相互接触的物体间有相对运动趋势而没有发生时所受到的摩擦力 2 方向 总是与接触面并且与的方向相反 相对运动 相切 相对运动趋势 1 静止在斜面上的物体 有没有相对滑动的趋势 木块是否受到静摩擦力的作用 提示 有相对滑动的趋势 木块受静摩擦力作用 3 最大静摩擦力 最大静摩擦力等于物体将要开始时的摩擦力 用fm表示 最大静摩擦力的大小与接触面的粗糙程度和材料均有关 与物体间的正压力成 运动 正比 2 一个人推不动一辆小轿车 两个人同样也推不动 而几个人同时用力就可以将小轿车推动 且运动越来越快 如下图所示 这是我们日常生活中司空见惯的现象 分析原因是什么 提示 人推轿车没有推动是因为路面和轿车之间存在静摩擦力 这个静摩擦力和推力平衡 在推力没有达到最大静摩擦力之前 轿车一直静止 而几个人产生的推力可以大于最大静摩擦力 所以可以推动轿车 一 对摩擦力及产生条件的理解1 滑动摩擦力的产生条件 1 两物体之间有弹力 2 接触面粗糙 3 有相对运动 2 静摩擦力的产生条件 1 两物体之间有弹力 2 接触面粗糙 3 有相对运动趋势 3 相对 的含义 相对 指的是研究对象相对于与其接触的物体而言 即指物体之间的相对静止或相对运动 都是以施力物体为参考系的 而不是物体相对地的运动 4 作用效果 1 摩擦力阻碍的是接触物体之间的相对运动或相对运动趋势 不一定阻碍物体的运动 2 摩擦力可以是阻力也可以是动力 5 摩擦力的方向与物体相对运动的方向 或相对运动趋势的方向 相反 1 下列说法中正确的是 A 相互接触并有相对运动的两物体间必有摩擦力B 两物体间有摩擦力 则其间必有弹力C 两物体间有弹力 则其间必有摩擦力D 两物体间无弹力 则其间必无摩擦力 解析 由摩擦力产生的三个条件 接触面粗糙 物体之间有弹力 物体间有相对运动或相对运动趋势三个条件缺一不可 因为缺少接触面粗糙 有弹力这两个条件 A错 两物体间仅有弹力 接触面是否粗糙未知 故C错 有弹力是产生摩擦力的必要条件 所以有摩擦力必有弹力 无弹力必无摩擦力 故B D对 答案 BD 2 下列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 滑动摩擦力的方向总是与物体的相对运动方向相反D 两物体不接触也可产生滑动摩擦力 答案 C 二 对滑动摩擦力的理解 1 滑动摩擦力产生在两个 相对运动 的物体之间 与物体本身是否运动没有关系 虽常见的滑动摩擦力多发生在运动的物体上 但静止的物体照样能产生滑动摩擦力 如右图所示 一物体在桌面上滑行 物体和桌面之间发生了 相对运动 均受到对方对自己的滑动摩擦力作用 物体是运动的 而桌面却是静止的 2 公式f N中的N是两个物体接触面间的压力 称为正压力 垂直于接触面的力 性质上属于弹力 它不是物体的重力 许多情况下需结合物体的运动状态加以确定 3 有关滑动摩擦力的下列说法中 正确的是 A 有压力就一定有滑动摩擦力B 有滑动摩擦力就一定有压力C 滑动摩擦力总是与接触面上的正压力垂直D 滑动摩擦力的大小与物体所受重力成正比 解析 本题考查滑动摩擦力的产生 大小和方向 由滑动摩擦力的产生条件可知 选项A错误 选项B正确 滑动摩擦力的方向与接触面相切 而正压力的方向垂直于接触面 所以滑动摩擦力的方向总是与两物体的接触面间的正压力垂直 故选项C正确 滑动摩擦力的大小跟压力的大小成正比 但压力的大小不一定等于物体的重力 故选项D错误 因此本题的答案为B C 答案 BC 4 如右图所示 在动摩擦因数 0 1的水平面上向右运动的物体 质量为20kg 在运动过程中 还受到一个水平向左的大小为10N的拉力作用 则物体受到的滑动摩擦力为 g取10N kg A 10N 向右B 10N 向左C 20N 向右D 20N 向左 解析 物体受滑动摩擦力 其大小为f N mg 0 1 20 10N 20N 方向与相对运动方向相反 即方向向左 答案 D 三 静摩擦力1 静摩擦力方向的判断 1 假设法 即假设接触面光滑 若两物体发生相对运动 则说明它们原来有相对运动趋势 并且原来相对运动趋势的方向跟假设接触面光滑时相对运动的方向相同 然后根据静摩擦力方向跟物体相对运动趋势方向相反 便可以确定静摩擦力的方向 2 结合物体的运动状态判断 由运动情况确定受力情况 不管静摩擦力的方向与运动方向相同还是相反 但一定与物体间相互运动的趋势方向相反 不管静摩擦力是动力还是阻力 但一定是阻碍物体间的相对运动趋势 2 最大静摩擦力 静摩擦力的增大有一个最大限度 即最大静摩擦力 它是物体刚刚开始运动时所受的摩擦力 静摩擦力的取值在0到最大静摩擦力fmax之间 即0 f fmax 3 静摩擦力的大小 随沿相对运动趋势方向的外力F的增大而增大 但有一个最大值 1 静摩擦力大小与正压力无关 但最大静摩擦力的大小与正压力成正比 2 最大静摩擦力一般比滑动摩擦力大些 但有时认为二者是相等的 3 静摩擦力的大小与物体受力情况及运动状态有关 通常利用平衡条件或牛顿第二定律 后面将学到 求解 5 某同学用弹簧测力计称一木块重为5N 把木块放在水平面上 用弹簧测力计水平向右拉木块 1 当弹簧测力计读数是1 5N时 木块未被拉动 这时木块受到的是 摩擦力 大小是 N 方向 2 当弹簧测力计读数是2 1N时 木块刚好被拉动 这时木块受到的是 摩擦力 大小是 N 方向 3 木块开始运动后 若使木块保持匀速运动 弹簧测力计的读数为2N 这时木块受到的是 摩擦力 大小是 N 动摩擦因数 答案 1 静1 5水平向左 2 最大静2 1水平向左 3 滑动20 4 下列关于摩擦力的说法 正确的是 A 相互接触的两物体间一定存在摩擦力B 摩擦力总是阻碍物体的运动C 相对静止的物体间 也可能存在摩擦力作用D 只有静止的物体才受静摩擦力作用 运动的物体不会受静摩擦力作用 解析 产生摩擦力的条件是 两个物体相互挤压 接触面粗糙 有相对运动 或相对运动趋势 三者缺一不可 故A错误 摩擦力阻碍的是物体间的相对运动 或相对运动趋势 不一定阻碍物体的运动 有可能是动力 故B错误 相对静止的物体有可能存在相对运动的趋势 故可能存在摩擦力的作用 故C正确 静止的物体只要和相互接触的物体间存在相对运动 也可能受滑动摩擦力作用 同理 运动的物体只要和相互接触的物体间存在相对运动的趋势 也有可能受到静摩擦力作用 答案 C 1 1 下列关于摩擦力的说法正确的是 A 受到静摩擦力作用的物体一定是静止的B 受到滑动摩擦力作用的物体一定是运动的C 静摩擦力可以是动力 而滑动摩擦力只能是阻力D 摩擦力可以是动力 也可以是阻力 解析 静摩擦力发生在相对静止的物体之间 滑动摩擦力发生在相对运动的物体之间 这里所说的 相对静止 和 相对运动 是分别以这两个物体为参考系而言的 若以其他物体为参考系 则可能都是静止的 也可能都是运动的 而摩擦力阻碍的也是物体间的相对运动和相对运动趋势 若以其他物体为参考系 摩擦力可能是动力 也可能是阻力 答案 D 如右图所示为皮带传送装置 甲为主动轮 乙为从动轮 传运过程中皮带不打滑 P Q分别为两轮边缘上的两点 下列说法正确的是 A P Q两点的摩擦力方向均与轮转动的方向相反B P点的摩擦力方向与甲轮的转动方向相反 Q点的摩擦力方向与乙轮的转动方向相同C P点的摩擦力方向与甲轮的转动方向相同 Q点的摩擦力方向与乙轮的转动方向相反D P Q两点的摩擦力方向均与轮转动的方向相同 解析 由题意可知甲轮与皮带间 乙轮与皮带间均相对静止 皮带与轮间摩擦力为静摩擦力 假设甲轮与皮带间无摩擦力 则甲轮转动时皮带不动 P点相对于皮带向前运动 可知P点相对于皮带有向前运动的趋势 则甲轮上的P点受到的静摩擦力方向向后 即与甲轮的转动方向相反 再假设皮带与乙轮间没有摩擦力 则当皮带转动时 乙轮将会静止不动 这时 乙轮边缘上的Q点相对于皮带向后运动 可知Q点有相对于皮带向后运动的趋势 故乙轮上Q点所受摩擦力向前 即与乙轮转动方向相同 答案 B 1 静摩擦力有无的判断方法 条件判断 即接触面之间有压力 粗糙且有相对运动趋势 假设法 假设接触面光滑 不存在摩擦力 如物体改变原来的运动状态 则存在摩擦力 由二力平衡判断 2 滑动摩擦力方向的判断 选取受力物体 确定施力物体 判断受力物体相对施力物体的运动方向 滑动摩擦力方向与相对运动方向相反 2 1 如右图所示 A B叠放在水平面上 水平力F作用在A上 使二者一起向左做匀速直线运动 下列说法正确的是 A A B之间无摩擦力B A受到的摩擦力水平向右C B受到A的摩擦力水平向左D 地面对B的摩擦力为静摩擦力 水平向右 解析 对A物体 由于A匀速运动 由二力平衡可知 B对A的摩擦力必与F等值反向 故A错 B正确 对B物体 由力的作用的相互性 B对A的摩擦力一定与A对B的摩擦力反向 故B受到A的摩擦力水平向左 故C正确 对A B整体分析 由于AB一起向左匀速运动 则地面对B的摩擦力一定为滑动摩擦力 且水平向右 故D错误 答案 BC 质量为3 0kg的空木箱 放置在水平地面上 沿水平方向施加拉力 当拉力F1 8 0N时 木箱静止 当拉力F2 10 3N时 木箱做匀速运动 求 1 木箱与地面间的动摩擦因数 2 静止的木箱在8 0N的拉力作用下受到的摩擦力的大小 3 木箱在12 0N水平拉力作用下 受到的摩擦力的大小 解析 1 当拉力F2 10 3N时 木箱匀速运动 木箱水平方向受到拉力F2和滑动摩擦力f1 根据二力平衡条件有 f1 F2 10 3N木箱放在水平地面上 则有木箱对地面压力大小等于木箱重力 即N mg根据滑动摩擦力公式f N 则木箱与地面之间动摩擦因数为 由上述三个式子联立解得 0 35 2 当拉力F2 8 0N时 木箱静止 木箱水平方向所受到的静摩擦力f2与F1是一对平衡力 则有 f2 F1 8 0N 3 当拉力F3 12 0N时 木箱将在地面上滑动 此时木箱所受到的摩擦力为滑动摩擦力 由第一问可以知道 f2 f1 10 3N 答案 1 0 35 2 8 0N 3 10 3N 在计算摩擦力的大小之前 必须先分析物体的运动情况 判断是滑动摩擦 还是静摩擦 1 滑动摩擦力的计算方法可用F N计算 但要注意N是接触面的正压力 并不总是等于物体的重力 计算滑动摩擦力时要特别注意正压力的求解 以及滑动摩擦力的大小与接触面积和相对运动速度无关 2 静摩擦力的计算方法一般应根据物体的运动情况 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 1 用20N的水平力把一个质量m 5kg的物体压在竖直的墙壁上 物体沿墙壁下滑 物体与墙壁间的动摩擦因数 0 3 判断物体所受滑动摩擦力的方向 求物体受到的滑动摩擦力大小 解析 本题主要考查滑动摩擦力的大小和方向 物体所受滑动摩擦力的方向竖直向上 因为物体相对墙壁下滑 根据f N有 F 0 3 20N 6N 答案 竖直向上6N 摩擦力的五个常见误区1 误认为 有弹力就有摩擦力 有摩擦力就有弹力 从产生摩擦力的条件可知 有弹力存在 仅仅是产生摩擦力的一个条件 虽然有弹力存在 但两物体间若没有 相对运动或相对运动的趋势 两物体之间不会产生摩擦力 反之 若两物体间有摩擦力 则一定满足产生弹力的条件 所以一定有弹力 故弹力和摩擦力之间的关系 应理解为 有摩擦力一定有弹力 但有弹力不一定有摩擦力 2 误认为 只有静止的物体 才会受到静摩擦力的作用 静摩擦力产生在两个有 相对运动趋势 的物体之间 两物体间应保持相对静止 但物体有可能是运动的 也有可能是静止的 如图甲所示 物体静止在斜面上 物体和斜面间有沿斜面方向的静摩擦力 物体和斜面确实处于静止状态 但如图乙所示 一辆汽车在平直的公路上行驶 车厢中放有一木箱 木箱相对于车厢静止 当车加速或减速运动时 木箱和车厢之间就有沿车厢加速或减速运动方向的静摩擦力存在 但木箱和车厢却都是运动的 3 误认为 摩擦力的方向总与物体的运动方向相反 摩擦力的方向应与 相对运动 或 相对运动趋势 的方向相反 与物体的运动方向是无关的 其与物体运动方向有可能相反 也有可能相同 如图乙所示 1 当汽车加速前进时 若木箱相对于车厢静止 木箱受到向前的静摩擦力作用 若木箱相对于车厢略向后滑动 则木箱受到向前的滑动摩擦力作用 但不管是静摩擦力 还是滑动摩擦力 对木箱而言 摩擦力方向均与其运动的方向相同 2 当汽车减速运动时 木箱相对于车厢有向前运动的趋势或发生向前的滑动 木箱受到向后的摩擦力 摩擦力方向与木箱运动的方向相反 4 误认为 摩擦力的方向与物体的运动方向一定在同一直线上 常见的多数摩擦力方向与物体运动方向在同一直线上 但不是所有的摩擦力均如此 如右图所示 一个站在电梯上 随电梯斜向上加速上升 人沿电梯斜向上运动 而人所受的摩擦力却是水平的 与运动方向并不共线 故两物体间摩擦力的方向应正确理解为 与两物体接触面相切 和物体间 相对运动 或 相对运动趋势 的方向相反 与物体的运动方向无关 5 误认为 摩擦力总是阻力 阻碍物体的运动 摩擦力对物体而言 总是阻碍物体间的 相对运动 但不是阻碍物体的运动 其有时是阻力 但有时也是动力 不可一概而论 如图乙所示 1 当汽车加速前进时 车厢对木箱的摩擦力向前 对木箱就是动力 使木箱加速前进 2 当汽车减速前进时 车厢对木箱的摩擦力向后 对木箱就是阻力 阻碍木箱前进 再如 皮带传输机向上传输物体时 皮带对物体的摩擦力也是动力而非阻力 1 关于摩擦力的方向 下列说法正确的是 A 摩擦力的方向总是与运动方向相反B 滑动摩擦力的方向总是与运动方向相反C 滑动摩擦力一定是阻力D 摩擦力的方向一定与压力的方向垂直 解析 摩擦力的方向与物体的相对运动或相对运动趋势的方向相反 与运动方向可能相同 也可能垂直 摩擦力的方向与压力的方向垂直 它可能是动力 也可能是阻力 答案 D 2 用手握住一个油瓶 瓶始终处于竖直方向 如右图所示 下列说法正确的是 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 摩擦力大小等于油瓶与油的总重力 答案 ACD 3 一物块m在水平力拉动下 沿静止的水平传送带由A端运动到B端 如下图甲所示 这时所受摩擦力为f1 现开动机械让传送带向左匀速传动 再次将同样的物块m由传送带的左端匀速拉动到右端 这时所受摩擦力大小为f2 如下图乙所示 则f1 f2的大小关系满足 A f1 f2B f1f2D 上述三种情况都有可能 解析 两种情景下 物块与传送带之间均为滑动摩擦力 只是相对速度不同而已 由滑动摩擦力的计算公式F N可知 滑动摩擦力的大小与相对速度的大小无关 故选A 答案 A 4 如右图所示 两个相同的木块 在外力的拉动下 分别以5m s 8m s的速度向右滑动 以下说法正确的是 A F甲 F乙 因为甲与地面的接触面积大B F甲 F乙 因为乙与地面的接触面积大C F甲 F乙 因为乙的速度大D 以上说法都不对 解析 滑动摩擦力与接触面积无关 与速度也没有关系 只与 N有关 答案 D 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全