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

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 相切 相对运动趋势 0 F Fmax 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 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0 F Fmax 3 若在木块上增加砝码 木块开始移动时弹簧测力计的示数如何变化 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 0 F Fmax 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 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 1N Fm M处于静止状态 所以受静摩擦力作用 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 3N Fm 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0 Fmax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 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 3 1 9 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 8N2 94N2 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 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 5 2 10N 10N 当推力F 5N时 FFfmax 物体在地面上滑动 则Ff滑 mg 0 5 2 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