2018-2019高中物理 第3章 力与相互作用 3.3 摩擦力学案 沪科版必修1.doc

33摩擦力目标定位1.知道摩擦力的定义及分类.2.理解静摩擦力和滑动摩擦力的产生条件.3.会判断摩擦力的方向及计算摩擦力的大小.4.了解最大静摩擦力的概念一、滑动摩擦力问题设计1.用力将黑板擦(毛较长)在黑板上滑动，观察毛刷的弯曲方向如图1所示，毛刷为什么向后弯曲？图1答案因为毛刷所受滑动摩擦力的方向沿板面，与板擦运动方向相反2把手按在桌面上，用力向前滑动，手有什么感觉？增大手与桌面的压力，感觉有什么不同？这说明什么？阅读课本，写出滑动摩擦力的公式答案手受到向后的阻力(滑动摩擦力)感觉手受到向后的阻力(滑动摩擦力)增大滑动摩擦力大小随着压力的增大而增大fN.要点提炼1定义：当一个物体跟另一个物体有相对滑动时，在它们的接触面上产生的摩擦力，叫做滑动摩擦力2滑动摩擦力产生的条件(1)两物体相互接触且相互挤压(2)接触面粗糙(3)两物体间有相对运动3滑动摩擦力的方向总是沿着接触面，并且与相对运动的方向相反注意(1)与“相对运动的方向相反”，并不是与“运动方向”相反(2)滑动摩擦力的效果是阻碍物体间的相对运动，并不是阻碍物体的运动4滑动摩擦力的大小滑动摩擦力的大小跟压力成正比公式：fN，为动摩擦因数，取决于相互接触的两物体的材料和接触面的粗糙程度，与接触面的面积无关(填“有关”或“无关”)，跟物体间相对运动的速度大小无关(填“有关”或“无关”)延伸思考如图2所示，物体A叠放在置于光滑水平面的木板B上，两物体都沿着水平方向向右运动，某时刻的速度分别为vA1 m/s，vB2 m/s.请分别分析A、B两物体受到的滑动摩擦力的方向滑动摩擦力一定阻碍物体的运动吗？图2答案以B为参考系，A相对B向左运动，A受到B向右的滑动摩擦力f1；以A为参考系，B相对于A向右运动，所以B受到A向左的滑动摩擦力f2.B对A的摩擦力与A的运动方向相同，是动力A对B的摩擦力与B的运动方向相反，是阻力所以滑动摩擦力可以与物体运动方向相反，也可以与物体运动方向相同，可以是阻力，也可以是动力二、静摩擦力问题设计1把木块放在水平桌面上，用弹簧测力计沿水平方向向右拉木块，如图3所示图3当测力计的示数为1 N时，木块没有动；逐渐增大拉力到2 N 时，木块仍静止；继续增大拉力到4 N时，木块开始移动，此时拉力突然变小到3.8 N，此后木块匀速运动，拉力保持3.8 N不变(1)木块受到的拉力为1 N时，有相对桌面运动的趋势但没有运动，说明什么呢？(2)随着外力的增大，静摩擦力有什么变化？(3)静摩擦力在哪里产生？沿什么方向？答案(1)说明桌面对木块施加一个与拉力方向相反的、大小也为1 N的力，这个力就是桌面对木块的静摩擦力(2)静摩擦力的大小随着外力的增大而增大，但有一个最大值(3)静摩擦力产生在相对静止但有相对滑动趋势的物体之间静摩擦力的方向与接触面相切，与物体相对滑动趋势的方向相反2在矿山、码头、工厂中多用传送带将货物由低处传送到高处如图4所示，传送带匀速转动，货物和传送带相对静止图4(1)传送带靠什么力把货物送到高处？此力方向如何？(2)只有静止的物体才受静摩擦力吗？静摩擦力总是阻碍物体的运动吗？答案(1)静摩擦力静摩擦力的方向沿斜面向上(与物体运动方向相同)(2)不是静摩擦力发生在两个相对静止的物体之间，物体本身可以运动静摩擦力阻碍的是相对滑动趋势，并不总是阻碍物体的运动静摩擦力也可以是动力要点提炼1定义：物理学中，把物体间有相对滑动趋势时产生的摩擦力，叫做静摩擦力2静摩擦力产生的条件(1)物体相互接触且相互挤压(2)接触面粗糙(3)两物体间相对静止但有相对滑动趋势注意两物体是“相对静止”，并不是静止3静摩擦力的方向总是沿着接触面，并且跟物体间相对滑动趋势的方向相反注意(1)与“相对滑动趋势的方向相反”，并不是与“运动方向”相反(2)静摩擦力的效果是阻碍物体间的相对滑动趋势，并不是阻碍物体的运动4静摩擦力的大小(1)静摩擦力具有被动性，即其大小总随迫使物体发生相对运动的外力的变化而变化，与正压力大小无关(填“有关”或“无关”)(2)静摩擦力有一个最大值，即最大静摩擦力fmax，静摩擦力的范围是0ffmax.(3)静摩擦力的大小一般根据平衡条件求解如图5中水平力F1 N、2 N、3 N时物块没有运动，静摩擦力大小分别为1 N、2 N、3 N.图5延伸思考产生静摩擦力的条件之一是“两物体之间有相对滑动趋势”那么，何为“相对滑动趋势”？如何判断“相对滑动趋势”的方向？答案“相对滑动趋势”是指一个物体相对于与它接触的另一个物体有滑动的可能，但还处于相对静止状态例如用力推木箱，木箱未动，但木箱有相对地面向前的滑动趋势“相对滑动趋势的方向”是指假设接触面光滑时，物体将要发生相对滑动的方向如图，物体静止在粗糙斜面上，假设斜面光滑时，物体将沿斜面下滑，即物体静止时，相对(斜面)滑动趋势的方向是沿斜面向下一、对摩擦力概念的理解例1关于摩擦力的产生，下列说法中正确的是()A相互压紧的粗糙物体间一定有摩擦力B有相对运动或有相对运动趋势的物体间一定有摩擦力C相互压紧并运动的物体间一定有摩擦力作用D只有相互压紧和发生相对运动(或有相对运动趋势)的物体间才可能有摩擦力的作用解析要产生摩擦力，首先要有弹力，其次要接触面不光滑，还要有相对运动或有相对运动趋势，故只有D正确答案D二、滑动摩擦力例2装修工人在搬运材料时施加一个水平拉力将其从水平台面上拖出，如图6所示，则在匀速拖出的过程中()图6A材料与平台之间的接触面积逐渐减小，摩擦力逐渐减小B材料与平台之间的接触面积逐渐减小，拉力逐渐减小C平台对材料的支持力逐渐减小，摩擦力逐渐减小D材料与平台之间的动摩擦因数不变，支持力也不变，因而工人拉力也不变解析匀速拉动的过程只能持续到重心离开台面的瞬间，材料的重心在台面上，故材料对台面的压力不变，故材料受到的支持力不变，故C错误；而在拉动过程中动摩擦因数不变，由fN可知摩擦力是不变的，故A、B错误；因为材料做匀速直线运动，摩擦力不变，所以工人的拉力是不变的，故D正确答案D三、静摩擦力例3(多选)如图7所示，一质量为m的木块靠在粗糙的竖直墙壁上，且受到水平力F的作用，下列说法正确的是()图7A若木块静止，则木块受到的静摩擦力大小等于mg，方向竖直向上B若木块静止，当F增大时，木块受到的静摩擦力随之增大C若木块静止，当F增大时，最大静摩擦力随之增大D若开始时木块静止，当撤去F，木块沿墙壁下滑时，木块不受摩擦力作用答案ACD解析若木块静止，则木块受到的静摩擦力与mg平衡，大小为mg，方向竖直向上，故A正确，B错误；最大静摩擦力与正压力成正比，故C正确；当撤去F时，墙壁与木块间无弹力，则木块不受摩擦力作用，故D正确四、摩擦力的计算例4质量为2 kg的物体静止在水平地面上，如图8所示，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，给物体一水平推力F.(取g10 N/kg)图8(1)当推力大小为5 N时，地面对物体的摩擦力是多大？(2)当推力大小为12 N时，地面对物体的摩擦力是多大？(3)物体运动过程中突然把推力去掉，此时地面对物体的摩擦力是多大？解析在地面上，Nmg，则滑动摩擦力(即最大静摩擦力fmax)大小为fmaxNmg0.5210 N10 N.(1)当推力F5 N时，Ffmax，物体滑动则地面对物体的滑动摩擦力的大小f滑Nmg10 N.(3)物体运动过程中突然把推力去掉，地面对物体的摩擦力为滑动摩擦力，其大小f滑10 N.答案(1)5 N(2)10 N(3)10 N摩擦力的比较静摩擦力滑动摩擦力说明产生条件相同点相互接触；相互挤压；接触面粗糙最大静摩擦力比滑动摩擦力稍大；在有些计算中可认为滑动摩擦力等于最大静摩擦力不同点有相对运动趋势有相对运动力的三要素大小不同点被动力，与压力无关，大小为0f2f3 Bf1f2f3Cf1f2F2时，fF1F2，方向水平向右BF1F2时，物体有向左的运动趋势，故f方向为水平向右，根据平衡条件可知fF1F2，A对；当F121 N后，摩擦力为滑动摩擦力，大小为20 N，木箱与地面间的动摩擦因数0.2，选项A、D正确12如图7所示，一重为40 N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F113 N，F26 N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：图7(1)木块所受的摩擦力的大小和方向；(2)当只将F1撤去时，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答案(1)7 N水平向左(2)6 N水平向右(3)8 N水平向左解析当木块运动时受到的滑动摩擦力为F滑FNG0.240 N8 N，故木块受到桌面的最大静摩擦力为8 N.(1)加上F1、F2后，F1和F2相当于一个方向向右的力FF1F27 N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7 N，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6 N，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8 N，方向水平向左13有一种圆珠笔，内部有一根小弹簧如图8所示，笔杆竖直放置，在圆珠笔尾部的按钮上放一个200 g的砝码，砝码静止时，弹簧压缩量为2 mm.现用这支圆珠笔水平推一本平放在桌面上质量为800 g的书，当按钮压缩量为2.4 mm(未超过弹簧的弹性限度)时，这本书恰好匀速运动g10 m/s2，试求：图8(1)笔内小弹簧的劲度系数；(2)书与桌面间的动摩擦因数大小答案(1)1 000 N/m(2)0.3解析(1)由于砝码处于静止，则kxmg，所以有k N/m1 000 N/m.(2)要使书恰好能匀速运动，则kxmg得0.3.