高中物理 3.3摩擦力课件 新人教版必修1.ppt

成才之路 物理 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 必修1 相互作用 第三章 3摩擦力 第三章 杂技演员能徒手爬上几米高的线杆 靠的是手脚和线杆之间的摩擦力 摩擦力到底是怎样的一个力呢 本节课我们就进入摩擦力的世界 1 定义 两个相互接触的物体 当它们发生 或具有 时 就会在接触面上产生阻碍 或 的力 这种力叫做摩擦力 2 分类 和滚动摩擦力 摩擦力 相对运动 相对运动的趋势 相对运动 相对运动趋势 静摩擦力 滑动摩擦力 1 定义 两个物体之间只有 的趋势 而没有 这时的摩擦力叫做静摩擦力 2 产生的条件 两物体接触且挤压 即存在 接触面 两物体接触面间有 3 方向 与接触面 跟物体的 方向相反 4 大小 随沿相对运动趋势方向的 的变化而变化 但有一个 静摩擦力 相对运动 相对运动 弹力 不光滑 相对运动趋势 相切 相对运动趋势 外力F 最大值 5 最大静摩擦力 静摩擦力的最大值Fm 其大小等于物体刚要运动时所需要的沿相对运动趋势方向的 外力 两物体间实际发生的静摩擦力F在零和最大静摩擦力Fm之间 即 6 效果 总是阻碍物体间的 最小 0 F Fm 相对运动趋势 1 定义 当一个物体在另一个物体表面上 的时候 会受到另一个物体 的力 这种力叫做滑动摩擦力 2 产生条件 1 两物体接触且挤压 即存在 2 接触面 3 两物体间存在 3 方向 与接触面相切 跟物体 相反 滑动摩擦力 滑动 阻碍它滑动 弹力 不光滑 相对运动 相对滑动方向 4 大小 滑动摩擦力跟 成正比 即F 其中 为正压力是两接触面间相互挤压的弹力 为动摩擦因数 只与相互接触的两个物体的 接触面的 有关 与FN无关 无单位 5 效果 总是阻碍物体间的 正压力 FN FN 材料 粗糙程度 相对运动 一个物体在另一个物体表面上 产生的摩擦力 在压力相同的情况下 滚动摩擦力比滑动摩擦力 滚动摩擦力 滚动时 小很多 特别提醒 1 静止的物体可能受到滑动摩擦力 运动的物体可能受到静摩擦力 2 摩擦力的方向可以与物体的运动方向相同 也可以与物体的运动方向相反 消防战士正在沿绳向上进行爬绳练习 他所受的摩擦力是静摩擦力还是滑动摩擦力 该摩擦力的方向向哪 答案 静摩擦力向上 解析 消防员的手与绳子接触时间内没有发生滑动 故他受到的是静摩擦力 又由于他有向下滑动的趋势 所以摩擦力的方向竖直向上 三 摩擦力大小的计算1 滑动摩擦力的大小 1 公式法 根据公式f FN计算 正压力FN是物体与接触面间的压力 不一定等于物体的重力 FN的大小根据受力情况确定 动摩擦因数 与材料和接触面的粗糙程度有关 而与物体间的压力 接触面的大小无关 2 二力平衡法 物体处于平衡状态 匀速运动 静止 时 根据二力平衡条件求解 2 静摩擦力的大小 1 大小范围 0 f fmax 2 计算 根据受力情况和二力平衡条件确定 大小总等于使物体发生相对运动趋势的外力 3 最大静摩擦力fmax 0FN 0为最大静摩擦力因数 特别提醒 1 滑动摩擦力f的大小与物体运动的速度大小无关 与接触面的大小无关 2 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 3 静摩擦力可在0 fmax之间变化 不能用公式f FN计算 且静摩擦力与正压力无关 某物体的重力为200N 放置在水平地面上 它与地面间的动摩擦因数是0 38 它与地面间的最大静摩擦力是80N 1 用50N的水平方向的力推物体 地面对物体的摩擦力是 N 2 至少要用多大的水平力 才能把物体推动 3 物体运动起来以后 若使其保持匀速直线运动 应在水平方向加 N的推力 4 物体在运动过程中 若把水平推力增大到80N 地面对物体的摩擦力为 N 5 此后 若把推力减少到50N 直到静止前 地面对物体的摩擦力为 N 6 若撤去外力 直到静止前 地面对物体的摩擦力为 N 答案 1 50 2 80N 3 76 4 76 5 76 6 76 解析 1 因为50N小于最大静摩擦力80N 物体静止 故摩擦力为50N 2 至少用80N的力 才能将物体推动 因为只有推力大于最大静摩擦力 物体才可以从静止开始运动 3 物体运动起来以后 受滑动摩擦力作用 根据F FN FN 200N 得F 0 38 200N 76N 故应加76N 5 推力减小后 物体减速运动 但物体仍受滑动摩擦力作用 故F FN 0 38 200N 76N 6 撤去外力后 物体仍向前运动 还是受滑动摩擦力作用 F FN 0 38 200N 76N 如下图所示 一辆汽车在平直公路上 车上有一木箱 试判断下列情况中 木箱所受摩擦力的方向 1 汽车由静止加速运动时 木箱和车面无相对滑动 2 汽车刹车时 二者无相对滑动 3 汽车匀速运动时 二者无相对滑动 4 汽车刹车 木箱在车上向前滑动时 5 汽车在匀速过程中突然加速 木箱在车上滑动时 摩擦力产生及方向的判定 解析 1 1 木箱随汽车一起由静止加速运动时 假设二者的接触面是光滑的 则汽车加速时 木箱由于惯性要保持原有静止状态 因此它将相对于汽车向后滑动 而实际木箱没有滑动 说明木箱有相对汽车向后滑动的趋势 所以 木箱受到向前的静摩擦力 2 汽车刹车时 速度减小 假设木箱与汽车的接触面是光滑的 则木箱将相对汽车向前滑动 而实际木箱没有滑动 说明木箱有相对汽车向前滑动的趋势 所以木箱受到向后的静摩擦力 3 木箱随汽车一起匀速运动时 二者无相对滑动 假设木箱受水平向右的摩擦力 跟木箱接触的物体只有汽车 汽车最多能对它施加两个力 支持力F1和摩擦力F2 由二力平衡条件知 F1与G抵消 但没有力与F2抵消 不能做匀速直线运动 这与题意矛盾 所以假设错误 即木箱不受摩擦力 4 汽车刹车 木箱相对于汽车向前滑动 易知木箱受到向后的滑动摩擦力 5 汽车在匀速过程中突然加速 木箱相对于汽车向后滑动 易知木箱受到向前的滑动摩擦力 点评 弄清摩擦力的方向的关键是 搞清物体相对运动 或趋势 的方向 摩擦力既可以是动力 也可以是阻力 如图所示 照片中的这位男士骑着一辆搞笑的另类自行车 在骑车人用力蹬车前进的过程中 车轮上黑白两色的鞋子与地面接触 它们会受到地面的摩擦力 关于地面对鞋子施加的摩擦力的方向 下面判断正确的是 A 前轮黑色的鞋子受到的摩擦力方向向前B 前轮黑色的鞋子受到的摩擦力方向向后C 后轮白色的鞋子受到的摩擦力方向向前D 后轮白色的鞋子受到的摩擦力方向向后答案 BC 解析 自行车前轮为从动轮 后轮为主动轮 假设后轮不受摩擦力 则后轮一直转动 但不会向前运动 实际上后轮是向前运动的 所以它必受方向向前的摩擦力 同时 可判知前轮所受摩擦力向后 故正确答案为B C 如图所示 一重为40N的木块原来静止在水平桌面上 某瞬间在水平方向上同时受到两个方向相反的力F1 F2的作用 其中F1 13N F2 6N 已知木块与桌面间的动摩擦因数为0 2 设最大静摩擦力等于滑动摩擦力 求 1 木块所受的摩擦力的大小和方向 2 当只将F1撒去时 木块受到的摩擦力的大小和方向 3 若撤去的力不是F1而是F2 求木块受到的摩擦力的大小和方向 摩擦力大小的计算 解析 当木块运动时受到的滑动摩擦力为F滑 FN G 0 2 40N 8N 故木块受到桌面的最大静摩擦力为8N 1 加上F1 F2后 F1和F2相当于一个方向向右的F F1 F2 7N的力 由于F小于最大静摩擦力 故木块处于静止状态 则木块受到桌面静摩擦力的作用 大小为7N 方向水平向左 2 将F1撤去后 由于F2小于最大静摩擦力 故木块仍然保持静止 由二力平衡知识知 木块受到的静摩擦力大小等于F2 即大小为6N 方向水平向右 3 撤掉F2后 由于F1大于最大静摩擦力 则木块受到的摩擦力为滑动摩擦力 大小为8N 方向水平向左 答案 1 7N水平向左 2 6N水平向右 3 8N水平向左 点评 求解摩擦力大小的方法 1 明确所求摩擦力是静摩擦力还是滑动摩擦力 2 静摩擦力一般根据二力平衡来求 求解时应注意物体是否处于静止或匀速直线运动状态 若物体处于减速或加速运动状态 则二力平衡不成立 3 滑动摩擦力一般根据公式法计算 计算时注意滑动摩擦力的大小与物体的速度大小 物体是否匀速运动无关 只取决于动摩擦因数和正压力的大小 将一张A4纸 质量可忽略不计 夹在英汉字典内 书对A4纸的压力为3N A4纸与书之间的动摩擦因数为0 4 要把A4纸从书中拉出 拉力至少应为 A 0 6NB 1 2NC 2 4ND 3N答案 C解析 根据F FN F 1 2N 因为纸的上下两面都要受到书对它的滑动摩擦力 所以要把纸从书中拉出 拉力至少应为2 4N C正确 某学生在研究滑动摩擦力与哪些因素有关而设计了如图所示的实验 他用弹簧测力计水平拉动木块在水平面上做匀速直线运动 读出并记录弹簧测力计的读数 实验中改变被拉木块的数量 接触面的材料 接触面积的大小及木块速度的大小 并将若干次实验数据记录在下表中 试根据下表的实验数据 分析总结并回答下列问题 探究 应用 解析 1 从1 4次实验和5 7次实验发现 增加木块的数量 压力增大 滑动摩擦力增大 滑动摩擦力大小与压力成正比 从1 5次 3 6次 4 7次实验比较 在压力相等的条件下 滑动摩擦力的大小与接触面的材料有关 接触面越粗糙 滑动摩擦力越大 2 从1 3次实验和5 6次实验发现 改变接触面积的大小 滑动摩擦力大小不变 与接触面积无关 从1 2次实验发现 滑动摩擦力的大小与木块的相对速度大小无关 答案 1 滑动摩擦力与接触面上的正压力成正比 还与接触面的材料有关 接触面越粗糙 摩擦力越大 2 滑动摩擦力与接触面积的大小 物体间相对运动的速度大小无关 江苏省苏北教育联合体高一第一学期期中 强台风 是一个巨大的能量库 其风速都在17m s以上 甚至在60m s以上 据测 当风力达到12级时 垂直于风向平面上每平方米风力可达数千牛顿 台风登陆以后 会给沿海居民的生产和生活带来一定的危害 不少在台风登陆地区做新闻报道的记者 需要用绳子系在腰上才能保证不被台风吹走 大风真的能把人吹走吗 为方便研究这一问题 我们只考虑一种简单情况 即看大风能不能把人吹的在地面上滑动 设某次台风登陆时的风力为9级 方向水平风速大小可达到22m s 经过流体阻力测算 在经过一个身高为一米七左右人体的面积时所产生的水平风力约为164N 假设这个人重60kg 台风来临时人站立在水平地面上 人与地面间的滑动摩擦系数为0 26 试通过计算分析 g 10N kg 1 当风速达到22m s时 人能不能被吹动 2 当风速达到15m s时 吹在人身上的水平风力达到76N 站在地上的人受的摩擦力多大 3 当风速达以25m s时 吹在人身上的水平风力达到212N 站在地面的人受的摩擦力多大 答案 1 能被吹动 2 76N 3 156N 解析 1 人和地面之间的压力为N mg 600N人和地面之间的最大摩擦力为f N 156N因为F f 所以人能被吹走 2 当风力F1 76N时 由于F1f所以人能被吹动 人受到地面给他的摩擦力为滑动摩擦力其大小为f2 f摩擦力大小为f2 f N 156N 易错点 对静摩擦力的理解不透导致错误案例 关于静摩擦力 下列说法中正确的是 A 静摩擦力的方向总是与物体运动方向相反B 受静摩擦力作用的物体一定是静止的C 静摩擦力大小与压力成正比D 静摩擦力不一定是阻力 易错分析 本题易错选项及错误原因分析如下 正确解答 静摩擦力的方向总是与物体的相对运动趋势方向相反 A错误 受静摩擦力作用的物体可能静止 也可能运动 但它相对于接触的另一物体一定是静止的 B错误 根据物体的运动状态求解静摩擦力 与压力无关 C错误 静摩擦力不一定是阻力 如传送带对粮食袋的静摩擦力就是将粮食袋送往高处粮仓的动力 D正确 正确答案 D