《摩擦力》2(人教版必修1)1

第三节摩擦力知识与技能1．知道摩擦力(动摩擦与静摩擦)含义并能列举实例．2．掌握F＝μFN的应用．3．明确静摩擦力的大小、变化及其方向．过程与方法1．通过实验体验静摩擦力、滑动摩擦力、最大静摩擦力．2．学会应用“假设法”．学习目标情感、态度与价值观通过做实验，体会摩擦在实际生活中的作用．为什么体操运动员上器械前常常要在手上擦一些白粉(见下图)?知识点解析1．定义当一个物体在另一个物体表面上有相对运动的趋势，但两者又保持相对静止状态时，物体受到的另一个物体对它的阻碍这种相对运动趋势的力，叫做静摩擦力．2．产生的条件(1)接触面是粗糙的．(2)两物体有相对运动的趋势．(3)两物体在接触面上有正压力(弹力)．知识点1静摩擦力3．大小静摩擦力的大小比较复杂，一般会随着外力的变化而变化，其具体数值必须结合运动状态，由实际情况来决定．静摩擦力的大小一般可以用以下方法来求：(1)根据物体的平衡条件求解．(2)根据作用力和反作用力的关系求解．(3)根据牛顿第二定律求解(此方法将在本册第四章《牛顿运动定律》中学到)．4．方向静摩擦力的方向必定和接触面相切，总与相对运动趋势的方向相反．两个物体保持相对静止，要判断其相对运动的趋势是比较困难的．一般采用化“静”为“动”的办法，即先假定两物体间的接触面是光滑的，判断出物体相对接触面的运动方向，该运动方向即为物体相对运动趋势的方向，则物体受到的静摩擦力的方向与物体相对运动趋势的方向相反．特别提醒：通常情况下，静摩擦力的方向可能和物体运动的方向相反，此时静摩擦力是阻力；但静摩擦力的方向也可能和物体运动方向相同，此时静摩擦力作为动力．不管静摩擦力的方向与运动方向是相同还是相反，其方向一定是与物体间相对运动趋势的方向相反．不管静摩擦力是动力还是阻力，其一定是阻碍物体间的相对运动趋势．规律方法：静摩擦力方向的判断：(1)假设法可以假设接触面是光滑的，判断物体将向哪个方向滑动，从而确定相对运动趋势的方向及静摩擦力的方向．(2)根据物体的运动状态判断物体受到的力和物体的运动状态有密切关系．例如，叠放在一起的物体A、B(如图所示)，在作用于物体A上的拉力F作用下，一起在水平面上做匀速直线运动．对物体A来说，由于处于平衡状态，它必然受到物体B对它向左的静摩擦力．(3)根据力相互作用的特点判断当物体所受的摩擦力方向不易判断时，可根据与之相互作用的另一物体所受摩擦力的情况判断，然后依据相互作用的二力等大、反向的特点进行判定．1．定义当一个物体在另一个物体表面上滑动的时候，会受到另一个物体阻碍它滑动的力，这种力叫做滑动摩擦力．2．滑动摩擦力产生的条件两个物体相互接触，两个接触的物体相互挤压且发生形变，相互有弹力作用，两个物体间有相对运动，两个接触面不光滑．3．滑动摩擦力的大小滑动摩擦力的大小跟压力成正比，即Ff＝μFN，其中Ff表示滑动摩擦力的大小，FN表示两个物体表面间的垂直作用力，即压力；μ是动摩擦因数，它的数值与相互接触的两个物体的材料及接触面的情况(如粗糙程度)有关．4．滑动摩擦力的方向滑动摩擦力的方向始终与物体间的相对运动的方向相反．特别提醒：(1)μ的大小由相互接触的两个物体的材料特性与表面状况等因素决定，与两物体间的压力及是否发生相对滑动无关．(2)滑动摩擦力的大小与物体间相对运动的速度大小无关．(3)“相对”指的是研究对象相对与其接触的物体而言，不要把“物体的相对运动方向”与“物体的运动方向”等同起来．1．概念：一个物体在另一个物体上滚动时产生的摩擦叫做滚动摩擦．2．规律：在压力相同的条件下，滚动摩擦力小于滑动摩擦力．例1(2007·武鸣高一期末)下列说法中正确的是()A．两个互相接触的物体之间一定有弹力作用B．一个物体静止在另一个物体的表面上，它们之间一定不存在摩擦力的作用C．两个物体之间如果有弹力的作用，就一定有摩擦力的作用D．两个物体之间如果有摩擦力的作用，就一定有弹力的作用典型例题解析题型1摩擦力是否存在的判断答案：D解析：准确理解摩擦力的概念是解答此类问题的关键，具体分析如下：选项内容指向，联系分析结论A两物体相接触仅是弹力产生的条件之一，要产生弹力两物体接触面处必须发生弹性形变错误B两物体相对静止，可能有静摩擦力存在错误C两物体间有弹力仅是物体间存在摩擦力的条件之一，要有摩擦力产生，还必须满足表面粗糙和有相对运动或相对运动趋势错误D两物体间有弹力是摩擦力存在的前提条件正确误区警示本题易错选C.原因是没弄清弹力与摩擦力的存在条件，弹力是摩擦力存在的必要条件，有摩擦力一定有弹力，有弹力不一定有摩擦力.规律总结：判断摩擦力是否存在的步骤(1)选取研究对象．(2)分析研究对象与接触面的情况，若满足：接触面粗糙、弹性形变、有相对运动或相对运动趋势则有摩擦力．(3)对于是否有相对运动趋势的判断，可用“光滑法”．即假设光滑，看物体能否保持原有状态，若不能则有运动趋势．变式训练1下列有关摩擦力的说法中正确的是()A．没有弹力的接触面间可能有摩擦力B．静摩擦力的方向总是与运动趋势方向相反C．两物体间的弹力和摩擦力的方向一定互相垂直D．两物体间的压力越大，摩擦力也越大答案：C例2如右图所示，一辆汽车在平直的公路上，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)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的静止状态，因此它将相对于汽车向后滑动．而实际上木箱没有滑动，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，假设小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，则其受力如上图所示，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)汽车刹车时，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．规律总结：(1)摩擦力的方向可以与物体运动的方向相同，也可以与物体运动的方向相反，即摩擦力可以是动力也可以是阻力．(2)摩擦力总是阻碍物体间的相对运动，但不一定阻碍物体的运动．变式训练2如右图所示，木棒靠在光滑的墙上，试判断地面对木棒的静摩擦力方向．解析：假设地面对木棒没有摩擦力，则木棒相对地面必然向右运动，说明木棒对地有向右运动的趋势，故地面对木棒有向左的静摩擦力．例3质量为2kg的物体，静止在水平地面上如右图所示，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，给物体一水平拉力．(1)当拉力大小为5N时，地面对物体的摩擦力是多大？(2)当拉力大小为12N时，地面对物体的摩擦力是多大？(3)此后若将拉力减小为5N(物体仍在滑动)，地面对物体的摩擦力是多大？(4)若撤去拉力，在物体继续滑动的过程中，地面对物体的摩擦力多大？答案：(1)5N(2)10N(3)10N(4)10N解析：滑动摩擦力(最大静摩擦力Fmax)大小为μmg＝0.5×2×10N＝10N.(1)当拉力F＝5N时，FFmax，物体静止．则由二力平衡知：F静＝F＝5N.(2)当拉力F＝12N时，FFmax，物体滑动．则F滑＝μFN＝μmg＝10N.(3)当拉力减小为5N时，物体仍滑动，故F滑＝10N.(4)当拉力撤去后，由于物体继续滑动，故F滑＝10N.规律总结：(1)计算摩擦力时，应先判断是静摩擦力还是滑动摩擦力．(2)静摩擦力用平衡条件计算．(3)滑动摩擦力用F＝μFN计算或用平衡条件计算．(4)在没有告诉最大静摩擦力的情况下，常常利用最大静摩擦力跟滑动摩擦力近似相等来分析问题．变式训练3如右图所示，用水平力F将一个木块压在竖直墙壁上，已知木块重G＝6N，木块与墙壁间的动摩擦因数μ＝0.25.问：(1)当F＝25N时，木块没有动，木块受到的摩擦力为多大？(2)当F增大为30N时，木块仍静止，木块受到的摩擦力为多大？(3)当F＝10N时木块沿墙面下滑，此时木块受到的摩擦力为多大？(4)当F＝6N时，木块受到的摩擦力又为多大？解析：(1)对木块进行受力分析，木块没动，说明木块处于平衡状态，根据二力平衡条件知，木块受的静摩擦力一定和重力大小相等，方向相反，F1＝6N.(2)当F增大为30N时，木块与墙壁之间仍然是静摩擦力，这个力与重力相平衡，因此F2＝6N.(3)当F＝10N时，木块沿墙面下滑，此时木块和墙面之间是滑动摩擦力，根据F3＝μFN＝0.25×10N＝2.5N.(4)当F＝6N时，木块与墙之间仍是滑动摩擦力F4＝μFN＝0.25×6N＝1.5N.一、静摩擦力：两个__________静止但有相对运动趋势的物体之间的摩擦力叫做静摩擦力．二、滑动摩擦力：一个物体在另一个物体表面上相对于另一个物体滑动时，要受到另一个物体的阻碍，这种阻碍__________的作用力叫做滑动摩擦力．课时训练三、摩擦力产生条件：(1)接触面__________；(2)相互接触并且有压力；(3)发生相对运动或有相对运动的趋势．四、摩擦力的方向：某物体受的滑动(静)摩擦力方向与物体的相对运动(相对运动趋势)方向__________，并且总是与接触面__________．五、摩擦力的大小：(1)滑动摩擦力的计算式是F＝μFN，式中μ叫__________，FN叫__________．(2)静摩擦力的大小定性式是0≤F≤Fmax，式中Fmax叫__________．自主校对：一、相对二、相对滑动三、粗糙四、相反相切五、(1)动摩擦因数正压力(2)最大静摩擦力1．用一个水平推力推放在水平地面上的木箱，没有推动，则下列说法正确的是()A．木箱运动趋势的方向与水平推力方向相同B．水平推力小于木箱受到的摩擦力C．水平推力等于木箱受到的摩擦力D．水平推力大于木箱受到的摩擦力答案：AC解析：假设接触面光滑，物体相对地面运动的方向与水平推力相同，A正确；对于木箱，由平衡条件知，水平推力的大小等于木箱所受的静摩擦力的大小，故C正确，B、D错误．2．如图所示，一块重为G的铁块A被电磁铁L吸住不动，吸引力大小为F.当吸引力变为2F时，电磁铁对铁块的摩擦力()A．可能是原来的2倍B．一定与原来的相等C．可能是原来的3倍D．可能是原来的答案：B解析：以铁块为研究对象，受重力G(竖直向下)、电磁铁水平向右的吸引力F、电磁铁水平向左的弹力FN、电磁铁竖直向上的摩擦力F′作用．铁块静止时，F′与G平衡，FN与F平衡．当吸引力增大变为2F时，弹力FN随之增大，但重力G不变，所以F′不可能增加，故A、C、D错误，B正确．3．一木块悬挂于轻质弹簧下，弹簧伸长了4cm；用该弹簧沿水平方向拉木块，使木块沿水平桌面做匀速直线运动，弹簧伸长了1cm，则木块与桌面间的动摩擦因数是多少？若用更大的力拉弹簧，使弹簧伸长了5cm，则木块与桌面间的动摩擦因数是多少？答案：0.250.25解析：由题意知木块重为G＝kx1；弹簧拉木块做匀速运动时F滑＝kx2.因为F滑＝μFN，所以μ＝F滑FN＝F滑G＝kx2kx1＝x2x1＝1cm4cm＝0.25当用更大的力拉弹簧时，木块继续在地面上滑动．但由于动摩擦因数只和接触面的材料及粗糙程度有关，与相对滑动速度无关，故μ仍等于0.25.火车启动先倒车在通常情况下，火车各节车厢之间的挂钩拉得很紧，牵引力必须克服整列火车与铁轨的最大静摩擦力才能启动．由于最大静摩擦力的大小与正压力成正比，当火车很重时，最大静摩擦力很大，启动困难，若先倒车，可使车厢之间的挂钩松弛，再往前开动时，车厢是逐节被启动的．课外阅读当第一节车厢被启动时，只需克