2015-2016学年高中物理 3.3 摩擦力课件 新人教版必修1

3摩擦力学习目标思维脉络1.知道滑动摩擦力的产生条件,认识滑动摩擦的规律。知道动摩擦因数与相互接触的物体的材料和接触面的粗糙程度有关,会判断滑动摩擦力的方向。2.能运用滑动摩擦力公式来计算滑动摩擦力。3.认识静摩擦的规律,知道静摩擦力的变化范围及其最大值。4.会根据物体的平衡条件简单地计算静摩擦力的大小。一二一、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相对运动的趋势时,在接触面上产生的阻碍相对运动或相对运动的趋势的力。2.分类:静摩擦力、滑动摩擦力和滚动摩擦力。练一练下列现象中,哪些物体受到了滑动摩擦力的作用()A.同学们在操场的跑道上跑步锻炼身体时的脚B.同学们在饮水机上接水时手拿着的水杯C.慢慢行驶在校园内的汽车的轮胎D.同学们考试过程中写字时的钢笔笔尖解析:A、B、C选项中,两个物体的接触面没有发生相对运动,物体所受的摩擦力属于静摩擦力;D选项中,钢笔笔尖在写字过程中相对纸面滑动,受到的摩擦力为滑动摩擦力。答案:D一二二、静摩擦力与滑动摩擦力摩擦力项目静摩擦力滑动摩擦力定义两个只有相对运动的趋势,没有相对运动的物体间的摩擦力两个发生相对运动的物体间的摩擦力产生条件(1)接触面粗糙。(2)两物体直接接触且相互挤压,即两物体之间存在弹力(3)两物体间保持相对静止,但存在相对运动趋势(1)接触面粗糙。(2)两物体直接接触且相互挤压,即两物体之间存在弹力(3)两物体发生相对滑动一二续表摩擦力项目静摩擦力滑动摩擦力方向与接触面相切,并且跟物体的相对运动的趋势方向相反与接触面相切,并且跟物体的相对运动方向相反大小范围:0Ff≤Ffmax,Ffmax为最大静摩擦力公式:Ff=μFN,μ为动摩擦因数作用效果阻碍相对运动的趋势阻碍相对运动一二练一练已知一些材料间的动摩擦因数如表所示:材料木—金属木—木木—冰钢—钢动摩擦因数0.200.300.030.25质量为1.5kg的物块放置于某材料制作的水平面上,现用弹簧测力计沿水平方向匀速拉此物块,读得弹簧测力计的示数为3N,则两接触面的材料可能是(g取10m/s2)()A.木—金属B.木—木C.钢—钢D.木—冰解析:由Ff=μFN得μ=𝐹f𝐹N=315=0.2,所以接触面为木—金属,故选项A正确。答案:A探究一探究二探究三探究一对摩擦力及产生条件的理解问题导引如图所示,将一小物体放在固定斜面上,如果:(1)斜面光滑,小物体沿斜面下滑;(2)斜面粗糙,小物体静止在斜面上。试比较图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?警示(1)斜面光滑时,小物体沿斜面下滑,不受摩擦力,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;(2)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。探究一探究二探究三名师精讲1.产生条件静摩擦力滑动摩擦力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相同点①两物体相互接触且存在弹力②接触面粗糙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,即以与其接触的物体为参考系,而不一定是物体相对地面的运动。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。探究一探究二探究三警示(1)物体间发生相对运动,它们之间的摩擦力不一定是滑动摩擦力,如人爬树时受到的摩擦力就是静摩擦力。(2)受静摩擦力的物体不一定静止,但它一定相对于该摩擦力的施力物体静止;受滑动摩擦力的物体也不一定运动,但它一定相对于该摩擦力的施力物体滑动。(3)两物体间有弹力存在,不一定有摩擦力产生,但两物体间有摩擦力产生,必有弹力存在。探究一探究二探究三例题1下列关于摩擦力的说法,正确的是()A.相互接触的两物体间一定存在摩擦力B.摩擦力总是阻碍物体的运动C.相对静止的物体间,也可能存在摩擦力作用D.只有静止的物体才受静摩擦力作用,运动的物体不会受静摩擦力作用解析:产生摩擦力的条件是两个物体相互挤压,接触面粗糙,有相对运动(或相对运动趋势),三者缺一不可,故选项A错误;摩擦力阻碍的是物体间的相对运动(或相对运动趋势),不一定阻碍物体的运动,有可能是动力,故选项B错误;相对静止的物体有可能存在相对运动的趋势,故可能存在摩擦力的作用,故选项C正确;静止的物体只要和相互接触的物体间存在相对运动,也可能受滑动摩擦力作用,同理,运动的物体只要和相互接触的物体间存在相对运动的趋势,也有可能受到静摩擦力作用,故选项D错误。答案:C探究一探究二探究三反思(1)摩擦力产生的条件:①接触面粗糙;②两个物体之间有弹力;③有相对运动或相对运动趋势。这三个条件缺一不可,必须同时满足才能产生摩擦力。(2)静摩擦力中的“静”指的是相对静止,滑动摩擦力中的“滑动”也是相对滑动,都是以施力物体为参考系的。所以,静止的物体也可能受到滑动摩擦力作用,运动的物体也可能受到静摩擦力作用。(3)摩擦力阻碍的是受力物体相对于施力物体的相对运动或相对运动趋势,并不是阻碍物体的对地或其他参考系的运动。因此,摩擦力可以是阻力,也可以是动力。探究一探究二探究三探究二摩擦力的有无和方向的判断问题导引运动员正在沿绳向上进行爬绳练习,他所受的摩擦力是静摩擦力还是滑动摩擦力?该摩擦力的方向向哪?警示运动员在进行爬绳练习时,他的手、脚与绳子接触时间内没有发生滑动,故他受到的是静摩擦力。又由于他有向下滑动的趋势,所以摩擦力的方向竖直向上。探究一探究二探究三名师精讲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.静摩擦力的有无判断两法(1)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.静摩擦力的方向判定两法(1)假设法: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,进而判断出静摩擦力的方向。(2)状态法:当物体受力处于平衡状态时,根据二力平衡,判断出静摩擦力的方向。探究一探究二探究三警示(1)在判断摩擦力的有无及方向时,要首先明确物体间相对运动或相对运动趋势的方向。(2)在分析静摩擦力时,要结合物体的运动状态,利用假设法来分析判断。探究一探究二探究三例题2(多选)如图所示为皮带运输机的示意图,A为传送带上的货物,则()A.如果货物A随传送带一起无相对滑动地向上匀速运动,A受到沿斜面向上的摩擦力B.如果货物A随传送带一起无相对滑动地向下匀速运动,A受到沿斜面向下的摩擦力C.如果货物A和传送带都静止,A不受摩擦力D.如果货物A和传送带都静止,A对传送带有沿斜面向下的摩擦力解析:摩擦力的方向与相对运动或相对运动趋势方向相反,先判断物体的相对运动情况。对A来说,有相对于传送带向下滑动的趋势,则摩擦力与相对运动趋势方向相反,即沿斜面向上,选项A正确。反之,A也给传送带摩擦力,A相对于传送带有向下的运动趋势,传送带相对于A有向上的运动趋势,则A给传送带的摩擦力方向向下,阻碍传送带往上走,选项D正确。答案:AD探究一探究二探究三反思1.分析一个物体受到的摩擦力的方法。一看“接触”,看该物体与周围几个物体接触,最多可能有几个摩擦力。二看接触面间是否有“压力”,是否有“相对运动”或“相对运动趋势”。三要“分析”,综合分析物体的受力情况,结合物体的运动状态,判断物体所受摩擦力情况。2.判断摩擦力时,有时还会用到假设法。探究一探究二探究三�变式训练1�A、B叠放在水平面上,水平力F作用在B上,使二者保持相对静止一起向右做匀速直线运动,下列说法正确的是()A.A与B之间没有摩擦力B.A受到B对它的摩擦力向右C.B受到三个力作用D.A给B的摩擦力向左解析:假设A与B之间有静摩擦力的作用,无论方向向哪都不能使A保持匀速运动,所以A与B之间无摩擦力作用,选项A正确,B错误,D错误;B要保持匀速运动,水平面给B的滑动摩擦力与拉力F平衡,另外B还受重力、水平面的支持力和A对B的压力,共五个力作用,选项C错误。答案:A探究一探究二探究三探究三摩擦力大小的计算问题导引如图所示,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。弹簧测力计指针下面的小纸团可以“记住”拉力曾经到达的最大值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?(2)木块开始移动时弹簧测力计的示数有何特点?探究一探究二探究三警示(1)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0Ff≤Ffmax。探究一探究二探究三名师精讲摩擦力大小的计算滑动摩擦力公式法Ff=μFN(1)FN是两个物体之间的压力,它不是物体的重力。许多情况下要结合物体的平衡条件等加以确定。(2)式中的μ是动摩擦因数,大小由相互接触的两个物体的材料特性与表面状况有关,与接触面的大小无关。(3)滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关,与接触面的大小也无关二力平衡法物体处于平衡状态(匀速、静止)时,根据二力平衡条件求解静摩擦力(1)大小:0Ff≤Ffmax(2)可由受力情况及二力平衡条件来确定,总等于使物体发生相对运动趋势的外力。(3)Ffmax为最大静摩擦力,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,其值略大于滑动摩擦力,一般认为两者相等探究一探究二探究三警示(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,其大小只与平行于接触面方向的力有关,与垂直接触面方向的力无关。(3)滑动摩擦力用Ff=μFN计算或用平衡条件计算,其大小只与垂直接触面方向的力有关,与沿接触面方向的力无关。探究一探究二探究三例题3如图所示,一个重为100N的物体,放在水平面上,物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.2,求该物体在下列几种情况下受到的摩擦力。(1)物体开始时静止,用6N的水平向右的力拉物体;(2)物体开始时静止,用30N的水平向右的力拉物体;(3)物体开始以v=15m/s的初速度向左运动,用F=15N的水平向右的力拉物体。点拨:探究一探究二探究三解析:物体与水平面之间的最大静摩擦力为Ffmax=μFN=μG=20N。(1)当用F=6N水平向右的力拉物体时,F=6N20N,物体仍处于静止状态,受到静摩擦力作用,且Ff=F=6N,方向向左。(2)当F=30N时,30N20N,物体在水平面上向右运动,物体与水平面之间为滑动摩擦力,Ff=μFN=0.2×100N=20N,方向向左。(3)物体与水平面间为滑动摩擦力,Ff=μFN=20N,方向向右。答案:(1)6N方向向左(2)20N方向向左(3)20N方向向右反思计算摩擦力大小的基本思路:(1)必须首先分析物体的运动情况,判明是滑动摩擦力还是静摩擦力。(2)滑动摩擦力大小的计算直接由公式Ff=μFN。求解的关键是根据平衡方程或动力学方程(后面将学习)计算正压力FN的大小。静摩擦力大小的计算一般应根据物体的运动情况(静止、匀速运动或加速运动),利用平衡方程或动力学方程(后面将学习)求解。探究一探究二探究三�变式训练2�水平桌面上有一个重200N的物体,与桌面间的动摩擦因数为0.2,当依次用15N、30N、80N的水平力拉此物体时,物体受到的摩擦力依次为(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)()A.15N、30N、40NB.15N、30N、80NC.0、0、40ND.15N、40N、40N解析:物体与桌面间的最大静摩擦力Ffmax=μFN=0.2×200N=40N。拉力为15N、30N时,物体静止,根据二力平衡知,静摩擦力大小分别为15N、30N;当拉力为80N时,物体滑动,