3.3摩擦力_课件(人教版物理必修1)

•3摩擦力•一、摩擦力•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或相对运动趋势•二、静摩擦力•1．定义：•两个相互接触的物体之间只有，而没有，这时的摩擦力叫静摩擦力．•2．产生条件：(1)接触面；•(2)两物体，即两物体之间存在；•(3)两物体间保持，但存在．•3．方向：总是，并且跟物体的方向相反．相对运动趋势相对运动粗糙直接接触且挤压弹力相对静止相对运动的趋势沿着接触面相对运动趋势•4．大小：静摩擦力的大小是变化的，总是随着接触面切线方向上外力的变化而变化，但静摩擦力有一个最大限度，叫做最大静摩擦力．静摩擦力F在0与最大静摩擦力Fmax之间变化，即.•5．最大静摩擦力：静摩擦力的，即两物体处在由相对静止到相对运动临界点时的摩擦力，在数值上等于．0F≤Fmax最大值物体刚刚开始运动时的拉力•三、滑动摩擦力•1．定义：当一个物体在另一个物体表面滑动的时候，会受到另一个物体它滑动的力，这种力叫做滑动摩擦力．•2．产生条件：(1)接触面；•(2)两物体，即两物体之间存在；•(3)两物体间发生．•3．方向：总是，并且跟物体的方向相反．阻碍粗糙直接接触且挤压弹力相对运动沿着接触面相对运动•4．大小：滑动摩擦力的大小跟成正比．即，其中μ为比例常数，叫做．其大小与接触面的材料和粗糙程度有关，而与受力面积、速度等因素无关．•5．滚动摩擦力：滚动摩擦是一个物体在另一个物体表面上时产生的摩擦．当压力相同时滚动摩擦比滑动摩擦很多．滚动轴承就是根据这一点制成的．压力F＝μFN动摩擦因数滚动小•一、如何理解摩擦力中的“相对”二字？•1．静摩擦力和滑动摩擦力中的“静”和“动”都是相对的，指的是接触物体之间的相对静止和相对运动，而不是物体相对地面的静止和运动．不能绝对地说“静止的物体受到的摩擦力必定是静摩擦力，运动的物体受到的摩擦力必定是滑动摩擦力”．•(1)有静摩擦力作用的两物体是“相对”静止的，即这两个物体互为参考系时是静止的，而以其他物体为参考系时并不一定静止，所以一个物体受到静摩擦力作用时并不一定静止，也有可能是运动的．比如斜向上的传送带向上传送货物时货物受的是传送带给它向上的静摩擦力，正是这个静摩擦力使得货物能随传送带一起向上运动，这个力对货物来说是动力．•(2)存在滑动摩擦力作用的两物体间有“相对”运动，但并不意味着这两个物体相对于其他物体都是运动的，所以受到滑动摩擦力作用的物体不一定运动．譬如擦黑板时静止的黑板受到的是板擦对它的滑动摩擦力．•2．摩擦力的作用效果：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，而不是阻碍物体的运动．摩擦力可以是阻力也可以是动力．人走路时脚相对地面有向后的趋势，地面给人一个向前的静摩擦力，这里人受到的静摩擦力对人来说是动力；再比如货物冲上静止的平板小车使得小车也动起来了，这里平板车受到的滑动摩擦力对车来说是动力，因此，无论静摩擦力还是滑动摩擦力都可以充当动力．切忌误认为“摩擦力总是阻力，总是阻碍物体的运动的”．•3．摩擦力的方向：摩擦力的方向与相对运动或相对运动趋势的方向相反，而不是与运动方向相反，摩擦力还可以与物体的运动方向成一定角度．比如行驶的火车车厢后壁上爬着一只壁虎，它受到向上的静摩擦力以阻止它下滑，但它对地的运动方向是水平向前的．因此摩擦力的方向可以和运动方向成一定角度，不一定与运动方向在一条直线上，但一定与相对运动或相对运动趋势方向在一条直线上，且方向相反．•二、如何判断静摩擦力的有无和方向？•1．假设法：假设接触面光滑，看物体是否发生相对滑动以及向哪个方向相对滑动，从而确定物体间的相对运动趋势方向，从而判断静摩擦力的方向．一木块放在斜面上保持静止，假设斜面光滑，木块会沿斜面下滑，因此它相对斜面有向下滑的趋势，它受到的静摩擦力方向沿斜面向上，如图3—3—1所示．•2．根据物体的运动状态来分析．•物体的运动状态与物体的受力有密切关系．例如3—3—2所示，叠放在一起的木块A、B、C，用力F拉B，A、B、和C都不动．•分析A，与它接触的只有B.假设B对A有摩擦力，在水平方向上A必不能保持静止状态，故AB之间不存在摩擦力；分析B，它受到向右的拉力而静止，由平衡条件知，它必定还受到一个向左的与拉力F平衡的力，这个力只能是C给它的静摩擦力；对C分析，它和B、地面接触，B对它有向右的静摩擦力，而它保持静止，它一定还受到地面对它向左的静摩擦力．•3．根据力的作用的相互性判断：物体间力的作用是相互的．如上例，C对B有向左的静摩擦力，B对C必有向右的静摩擦力，等大反向．•三、怎样计算摩擦力的大小？•因为摩擦力分为滑动摩擦力和静摩擦力，两种摩擦力的计算方法不同，因此，在计算摩擦力之前，首先要弄清是滑动摩擦还是静摩擦．•(1)若是滑动摩擦力，可用滑动摩擦定律F＝μFN直接计算，计算滑动摩擦力大小的关键是确定压力FN.滑动摩擦力的大小与接触面积及物体的运动状态无关．•(2)若是静摩擦力，不能用F＝μFN计算．因为静摩擦力是被动力，在达到最大静摩擦力之前，与正压力无关，大小和方向随物体的运动状态及作用在物体上的外力的变化而变化，变化范围在0和最大值之间，即0＜F≤Fmax.只有最大静摩擦力才和正压力成正比．•在实际问题中，静摩擦力的大小一般应根据物体的运动状态来确定．目前，可根据初中二力平衡知识求解静摩擦力．•(3)最大静摩擦力略大于滑动摩擦力，有些情况下可以认为最大静摩擦力约等于滑动摩擦力．•题型一摩擦力的产生条件•【例1】(2009·哈师大附中期末测式)关于产生摩擦力的条件，下列说法正确的是()•A．相互压紧的粗糙物体之间总有摩擦力存在•B．相对运动的物体间一定有滑动摩擦力存在•C．只有相互挤压和有相对运动或相对运动趋势的粗糙物体之间才有摩擦力的作用•D．只有相互挤压和发生相对运动的物体之间才有摩擦力的作用•【解析】相互压紧的物体间如果没有相对运动或相对运动趋势，不会存在摩擦力，所以A项错误；但仅有相对运动或相对运动趋势而没有压紧也不会有摩擦力，故B项错误；当物体间既相互压紧又有相对运动或相对运动趋势，但接触面光滑也不会有摩擦力，因此C项正确，而D项错误．•【答案】C•规律总结：摩擦力存在的条件是两物体相互接触且挤压(即存在弹力)，接触面不光滑并且两物体存在相对运动或相对运动趋势，几个条件必须同时存在，缺一不可．•应用1—1(2009·太原五中月考)如图3—3—3所示，两木块A、B叠放在水平桌面上，现以水平拉力F拉B没有拉动，则以下说法正确的是()•A．A、B间不存在摩擦力作用•B．A、B间有静摩擦力作用•C．B与桌面间有静摩擦力作用•D．若撤去外力F后，•则A与B、B与桌面间都没有摩擦力•答案：ACD•题型二摩擦力方向的判定•【例2】如图3—3—4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)汽车由静止开始加速运动时(木箱和车厢无相对滑动)；•(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)汽车在匀速行驶过程中突然加速，木箱在车上滑动时．•【解析】(1)木箱随汽车一起由静止开始加速运动时，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，而实际上木箱没有滑动，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，则其受力如图3—3—5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)汽车在匀速行驶过程中突然加速，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．•应用2—1水平的皮带传输装置如图3—3—6所示，皮带的速度保持不变，物体被轻轻地放在A端皮带上，开始时物体在皮带上滑动，当它到达位置C后滑动停止，随后就随皮带一起匀速运动，直至传送到目的地B端，在传输过程中，该物体受摩擦力情况是()•A．在AC段受水平向左的滑动摩擦力•B．在AC段受水平向右的滑动摩擦力•C．在CB段不受静摩擦力•D．在CB段受水平向右的静摩擦力•解析：选项A把“滑动摩擦力总是阻碍物体间的相对运动”误解为“总是阻碍物体运动”；选项D没有从静摩擦力产生的条件入手分析物体是否受到静摩擦力，而是凭生活经验臆断物体受到一静摩擦力，以为物体向右的运动需要力来维持．选项A、D都是因为对摩擦力的概念理解不深造成的．•答案：BC•题型三摩擦力大小的计算•【例3】一个重为200N的物体，放在水平面上，物体与水平面的动摩擦因数μ＝0.1，试求该物体在下列几种情况下所受的摩擦力．•(1)物体静止时用F＝8N的水平力向右拉物体．•(2)物体静止时用F＝30N的水平力向右拉物体．•(3)物体以15m/s的初速度向左运动，用F＝18N的水平向右的力拉物体．•(4)物体开始时静止，现对物体施加一水平拉力，当拉力的大小由零逐渐增大到18N时，物体受到的摩擦力是多大？•【解析】由滑动摩擦定律，物体在水平面上滑动时受到的滑动摩擦力大小为F＝μFN＝0.1×200N＝20N.•准确地说，在相同条件下，物体所受最大静摩擦力大于滑动摩擦力，但在一般情况下，可以认为最大静摩擦力Fmax等于同样压力下的滑动摩擦力．由此可知，本题中物体所受静摩擦力的取值范围为0F′≤20N(Fmax＝20N)．•(1)因为F＝8NFmax，因此物体受到静摩擦力作用，物体仍保持静止；由二力平衡条件知，静摩擦力大小等于8N，方向水平向左．•(2)因为F＝30NFmax，物体相对水平面向右运动，故此时受到滑动摩擦力，大小为20N，方向水平向左．•(3)因为物体相对于水平面向左运动，故受到滑动摩擦力作用，大小为20N，方向水平向右，与F＝18N的拉力无关．•(4)物体开始时静止，现对物体施加一水平拉力，只要拉力大小小于Fmax，物体就静止，受静摩擦力作用，大小等于所施加的水平拉力，故当水平拉力从零逐渐增大到18N时，物体所受静摩擦力的大小等于18N，当所加水平拉力大于Fmax时，物体开始滑动，受滑动摩擦力作用．•规律总结：计算摩擦力大小时，首先要正确判断摩擦力类型：(1)若是静摩擦力，可根据二力平衡条件确定静摩擦力的大小和方向；(2)若是滑动摩擦力，可根据公式F＝μFN计算滑动摩擦力的大小，而滑动摩擦力的大小与物体运动速度大小无关，只由μ和FN(压力)共同决定．•应用3—1质量为3.0kg的空木箱，放置在水平地面上．沿水平方向施加拉力，当拉力F1＝8.0N时，木箱静止；当拉力F2＝10.3N时，木箱做匀速运动，求：•(1)木箱与地面间的动摩擦因数．•(2)木箱在8.0N的拉力作用下，受到的摩擦力的大小．•(3)木箱在12.0N的水平拉力作用下，受到的摩擦力的大小．•解析：在木箱水平方向施加拉力后，当木箱未被拉动时，地面对木箱的摩擦力为静摩擦力，水平方向由二力平衡条件有木箱所受静摩擦力和拉力大小相等，当木箱沿地面滑动后，地面对木箱的摩擦力为滑动摩擦力，其大小应利用公式F＝μFN进行计算．•(1)当拉力F2＝10.3N时，木箱匀速运动，木箱水平方向受到拉力F2和滑动摩擦力Ff2，根据二力平衡条件有：Ff2＝F2＝10.3N．竖直方向上，木箱对地面压力大小等于木箱重力，即FN＝mg.由Ff＝μFN，有木箱与地面之间的动摩擦因数为μ＝，解得μ＝0.35.•(2)当拉