人教版高中物理必修一摩擦力精品课件

第三章相互作用3．摩擦力第三章课堂情景切入方法警示探究知识自主梳理重点难点突破易错案例剖析课后强化作业考点题型设计学习目标定位※※知道静摩擦力产生的条件，会判断静摩擦力的方向※知道什么是最大静摩擦力※※知道滑动摩擦力产生的条件，会判断滑动摩擦力的方向※※会用公式F＝μFN计算滑动摩擦力的大小课堂情景切入消防队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(如图)。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，主要来探究一下摩擦力产生的条件，及其大小、方向的判定。知识自主梳理摩擦力概念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______________的力，这种力叫做摩擦力。相对运动相对运动的趋势阻碍相对运动静摩擦力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①两物体接触且挤压，即存在______②接触面________③两物体接触面间有________________。相对运动相对运动弹力不光滑相对运动趋势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________。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__________。相切相对运动趋势外力F最大值最小0F≤Fm滑动摩擦力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_____________滑动阻碍它滑动弹力不光滑相对运动3．方向：与接触面相切，跟物体______________相反。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。相对滑动方向正压力μFNFNμ材料粗糙程度滚动摩擦力一个物体在另一个物体表面上______时产生的摩擦力。在压力相同的情况下，滚动摩擦力比滑动摩擦力_______。滚动小很多重点难点突破一、对摩擦力及产生条件的理解1．产生条件静摩擦力滑动摩擦力相同点①两物体相互接触且存在弹力②接触面粗糙不同点两物体相对静止但存在相对运动趋势两物体有相对运动2.“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，而不一定是物体相对地的运动。3．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，如匀速前进的自行车，后轮受到的摩擦力为动力，前轮受到的摩擦力为阻力。4．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。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。二、摩擦力的有无及方向判定静摩擦力滑动摩擦力有无判定(1)定义法：在判断物体间是否存在静摩擦力时，可用假设法，先假设接触面是光滑的，看物体是否发生相对运动。如果物体仍保持相对静止，则物体不受静摩擦力；反之，则受静摩擦力(2)平衡条件法：根据二力平衡的条件判定根据滑动摩擦力存在条件来判定即(1)两物体相互接触(2)发生形变(3)产生相对运动方向的判定静摩擦力的方向一定沿接触面，与物体相对运动趋势方向相反，而与物体的运动方向无关。可能同向也可能反向，还可能有一定夹角滑动摩擦力的方向一定沿接触面与物体相对运动方向相反，像静摩擦力一样，它与物体的运动方向无关图示是幽默大师卓别林一个常用的艺术造型，他身子侧倾，依靠手杖的支持使身躯平衡。下列说法正确的是()A．水平地面对手杖没有摩擦力的作用B．水平地面对手杖有水平向左的摩擦力的作用C．水平地面对手杖的弹力方向竖直向上D．水平地面对手杖的作用力方向竖直向上答案：BC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＝μFN计算。①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。②动摩擦因数μ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：0f≤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＝μ0FN。(μ0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＝μFN计算，且静摩擦力与正压力无关。2009年3月5日，以色列一支篮球队的队员在耶路撒冷动物园和一头大象拔河，如图所示。设队员拉绳的力为2500N，大象始终保持静止，那么大象受到地面的摩擦力多大？答案：2500N解析：以大象为研究对象，由于大象始终保持静止，所以大象受到地面的摩擦力大小等于队员拉绳的力的大小，即大象受到地面的摩擦力大小为2500N。考点题型设计摩擦力产生及方向的判定如下图所示，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。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。(深圳三校12～13学年高一上学期联考)如图所示，物体A、B放在物体C上，水平力F作用于A，使A、B、C一直匀速运动，各接触面间的摩擦力的情况是()A．A对C有向左的摩擦力B．C对B有向左的摩擦力C．物体C受到三个摩擦力的作用D．C对地面有向右的摩擦力答案：A解析：以整体为研究对象，地面应对C有向右的摩擦力与F达到二力平衡，由于力的作用是相互的，C对地面有向左的摩擦力，D错误；以A为研究对象，C对A应有向右的摩擦力与F达到二力平衡，而A对C有向左的摩擦力，A正确；以B为研究对象，C对B没有摩擦力，因为如果有摩擦力的话，找不到它的平衡力，B错误。物体C受到水平面及A对它的两个摩擦力作用，C错误。摩擦力大小的计算某物体的重力为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。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＝μFN，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＝μFN＝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＝μFN＝0.38×200N＝76N。答案：(1)50(2)80(3)76(4)76(5)76(6)76(吉安、吉水二中12～13学年高一上学期期末)如图，把一个弹簧测力计的一端固定在墙上，用另一个弹簧测力计水平向左拉金属板，金属板向左运动，此时两个测力计的示数稳定(图中已把弹簧测力计的示数放大画出)，则物块P与金属板间的滑动摩擦力的大小是________N。若用弹簧测力计测得物块P重13N，根据表中给出的动摩擦因数，可推算出物块P的材料为________。(A)材料动摩擦因数金属—金属0.10橡胶—金属0.50木头—金属0.20皮革—金属0.28答案：2.60N木头开放·探究测量物体间动摩擦因数的方法很多，现提供长木板、滑块、弹簧测力计等器材，供选用的装置如图甲、乙所示。(1)请分析说明最好选用哪个图示装置进行实验，并根据选用的图示装置写出简单的实验步骤和动摩擦因数的表达式；(2)若要测量纸与木板之间的动摩擦因数，将如何改进？解析：(1)选图甲所示实验装置进行实验较好。原因是：如果用图乙所示装置进行实验，必须匀速拉动弹簧测力计，才能保证弹簧测力计示数稳定，而真正做到“匀速拉动”是很难控制的。如果用图甲所示装置进行实验，根据滑动摩擦力大小与相对滑动速度无关的道理，拉动长木板的速度无论均匀还是不均匀，测力计上的示数都是稳定的，这就使得实验易于操作，可以减小实验误差。主要实验步骤是：①用弹簧测力计测出滑块A的物重G；②按图甲将滑块A置于水平放置的长木板B上，弹簧测力计的吊环固定在墙上，挂钩挂在滑块A上，向右拉动B，读出弹簧测力计的示数f；③计算出动摩擦因数，μ＝fFN＝fG。(2)可将纸固定在木块A上，重复(1)中的实验步骤。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：(1)物体间的滑动摩擦力的大小与哪些因素有关？有什么关系？(2)物体间的滑动摩擦力的大小与哪些因素无关？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。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