高一物理3.3摩擦力201711

第三节摩擦力第三章相互作用两个相互接触的物体，当它们发生相对运动或相对运动的趋势时，就会在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动的趋势的力，这种力就叫做摩擦力思考互相接触的物体相对静止时，能产生摩擦力吗？推力静摩擦力二力平衡静摩擦力：两个物体之间只有相对运动趋势，而没有相对运动，这时的摩擦力就叫做静摩擦力。静摩擦力静摩擦力的大小F静摩擦力的大小随推力的增大而增大F静=F外FF静F静2.大小：总是与使物体产生相对运动趋势的外力大小相等。静摩擦力的大小与正压力及接触面的粗糙程度有关吗？静摩擦力的方向静摩擦力的方向总跟接触面相切，并且跟物体的相对运动趋势方向相反。F静木块保持静止沿接触面与相对运动趋势方向相反已知图中物体都处于静止，试对物体进行受力分析，画出力的示意图。练习GF静FNGFNFF静GFNGF静FFN思考：受静摩擦力的物体一定静止吗？注意：1.静摩擦力的作用：既可以起动力作用，也可起阻力作用。例：物体与传送带一起向上做匀速运动。f2.静摩擦力的方向总和物体“相对运动趋势“的方向相反，并非跟运动方向相反。静摩擦力的大小F当人的水平推力增大到某一值Fmax时候，物体就要滑动，此时静摩擦力达到最大值，我们把Fmax叫最大静摩擦力两物体间的静摩擦力F静只在0与最大静摩擦力Fmax之间，即0F静≤FmaxF静4.最大静摩擦力Fmax：（在数值上等于物体刚刚开始运动时的拉力）注意：最大静摩擦力Fmax，一般略大于滑动摩擦力。如无特殊说明，认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。思考：物体被拉动的条件？最大静摩擦力大小与那些因素有关?【解析】用手握住油瓶，油瓶不掉落下来，表明手对油瓶竖直向上的静摩擦力跟油瓶受到的重力平衡——静摩擦力的大小由瓶的重力（大小）决定；油瓶变重，它受到的静摩擦力必须随之增大，手握得紧一点，相应最大静摩擦力也就大一些，才能保证油瓶不会掉落下来；如果手握得不够紧，正压力不够大，最大静摩擦力小于油瓶的重力，油瓶就会掉下来。所以选项Ａ正确。手握得越紧，手与瓶之间的正压力越大，最大静摩擦力也越大；但是油瓶受到的是静摩擦力，是与油瓶重力相平衡的静摩擦力，是一个定值——等于油瓶的重力。可见，选项Ｂ错误，Ｃ正确；显然Ｄ也不正确。【例1】用手握住一个油瓶（瓶始终处于竖直方向），如右图所示。下列说法正确的是（）A.瓶中油越多，手必须握得越紧B.手握得越紧，油瓶受到的摩擦力越大C.不管手握得有多紧，油瓶受到的摩擦力总是一定的D.以上说法都正确【评析】正确理解静摩擦力的求法和最大静摩擦力与正压力的关系是解决本题的关键。例2、如下图所示，水平面上叠放着两个物体Ａ、Ｂ。⑴若用力Ｆ拉Ｂ物体，但拉不动，试判断Ａ、Ｂ之间有无摩擦力。⑵若用力Ｆ拉Ｂ物体，使Ａ、Ｂ一起匀速运动，试判断Ａ、Ｂ之间有无摩擦力。若有，判断Ａ受摩擦力的方向。⑶若用力Ｆ拉Ｂ物体，使Ａ、Ｂ一起加速运动，试判断Ａ、Ｂ之间有无摩擦力。若有，判断Ａ受摩擦力的方向。【答案】（１）无，（２）无，（３）有，水平向右二.滑动摩擦力滑动摩擦力1.定义：当两个物体彼此接触，并且相互挤压时，发生相对滑动时，在接触面上产生一种阻碍相对运动的力，这种力叫滑动摩擦力。.方向：总和接触面相切，与物体相对运动的方向相反。思考：滑动摩擦力一定是阻力吗？2.滑动摩擦力的方向总和物体“相对运动”的方向相反，并非跟运动方向相反。例2：有A、B两个物体叠放在水平面上，B在外力F的作用下，有VAVB一起向右运动，求A物体所受摩擦力的方向？观看演示注意：1.滑动摩擦力的作用：既可以起动力作用，也可起阻力作用。思考：受滑动摩擦力的物体一定是运动的吗？滑动摩擦力大小跟哪些因素有关呢？研究一个物理量可能同时与几个因素有关时，应该采用怎样的方法呢？思考接触面的粗糙程度正压力数据正压力FN/N滑动摩擦力Ff/N1.01.52.02.53.00.20.30.40.50.6如何更直观地处理数据FN/NFf/N0.20.30.40.51.01.52.02.53.000.6滑动摩擦力的大小跟压力成正比μ的大小跟两接触物体的材料及接触面的情况（如粗糙程度）有关Ff=μFN动摩擦因数滑动摩擦力的大小滑动摩擦力正压力动摩擦因数µ（比值、无单位），与接触面的材料粗糙程度等因素有关。公式：Ｆ＝μFN①μ的理解：反映接触面本身特性的物理量，与接触面的材料、粗糙程度有关，与接触面积大小无关，与物体的运动状态无关，与物体的受力情况无关。②滑动摩擦力Ｆ大小与ＦN成正比，与物体的运动状态无关。③公式Ｆ＝μFN中的ＦN是两个物体接触面的压力，俗称“正压力”（垂直于接触面的力），性质上属于弹力，它不是物体的重力，许多情况下需结合物体的平衡条件加以确定。④该公式的适用条件是滑动摩擦力；求静摩擦力的大小时该公式不成立，求最大静摩擦力可以用此公式。练习：某物体重200牛，放置在水平地面上，它与地面间的滑动摩擦系数是0.38，它与地面间的最大静摩擦力是80牛,求:1）分别用40牛、70牛的水平拉力拉物体，问是哪种摩擦力？各为多大？2）至少用多大的水平推力才能把物体推动？3）物体运动起来后，若保持匀速直线运动，应在水平方向加多大的力？4）物体在运动过程中，若把水平拉力增大为80牛，地面对物体的摩擦力为哪种摩擦力？大小为多大？【答案】１）静摩擦力，40牛、70牛；２）80牛；３）76牛；4）滑动摩擦力，76牛；本节学习了静摩擦力，滑动摩擦力产生的条件、方向判断，以及大小计算，抓住摩擦力方向与相对运动或相对运动趋势方向相反；静摩擦力大小由二力平衡求解，滑动摩擦力由F=µFN求解。课堂小结：例3、关于滑动摩擦力，下列说法不正确的是：A．滑动摩擦力的方向总是和物体运动方向相反B．滑动摩擦力总是阻碍物体的运动C．滑动摩擦力的大小总是跟物体的重力成正比D．静止的物体一定不受滑动摩擦力ABCD解：①木块受力如图，木块匀速下滑，受力平衡，有f=G=10NN=F=20N由f=μN有μ=f/N=G/F=10/20=0.50②撤去水平力，木块与墙面间的压力为零，则木块与墙面间的滑动摩擦力为零。GFfNFv例4、如图所示，重为G=10N的木块，被大小为F=20N的水平力压紧在竖直墙面上，木块恰能匀速下滑，求：①木块与墙面间的动摩擦因数②撤去水平力，木块与墙面间的滑动摩擦力例5：一个重为50牛顿的木箱放置在水平地面上，木箱与地板之间的动摩擦因数μ=0.4，某人沿水平方向10牛顿的力推箱子，问木箱受到摩擦力多大？解：∵铁箱滑动时的摩擦力Ff=μFN=0.4×50N=20N，而推力F=10NFf=20N∴铁箱没有被推动，铁箱所受摩擦力属静摩擦力由二力平衡条件有：静摩擦力f=F=10N例6、如下左图所示，在水平桌面上放一个GA＝20Ｎ的木块Ａ，已知木块与桌面间的动摩擦因数μA＝0.4，那么：(1)使木块Ａ沿桌面做匀速直线运动时的水平拉力Ｆ拉为多大？(2)如果再在木块Ａ上加一块重GB＝10Ｎ的木块Ｂ，如下右图所示，已知Ｂ与Ａ之间的动摩擦因数为μB＝0.2，那么当Ａ、Ｂ两木块一起沿桌面匀速滑动时，所需的水平拉力Ｆ′拉为多大？【答案】⑴８N⑵12N如图所示，试取一枝铅笔，放到两个水平伸直的食指上，然后使两指互相靠近，并且使铅笔继续保持水平，你马上就会发现，铅笔先在一只手指上滑动，然后在另外一只手指上滑动，这样轮流下去。假如取一根棒代替铅笔，这情形会重复很多次，你能解释这种奇怪的现象吗？铅笔一开始压在两个手指上的力一般是不相等的，假设压在左侧手指上的力大于压在右侧手指上的力，则当两手指移动时，接触面上的摩擦力左侧大于右侧，正是这个较大的摩擦力阻碍了铅笔在压力比较大的支点的滑动，等到两指逐渐移近以后，铅笔的重心就逐渐和滑动的支点接近，滑动支点的压力逐渐增大，增大到跟左侧支点压力相等，但是滑动摩擦力小于最大静摩擦力，因此右侧手指与铅笔的相对滑动要持续一段时间，直到滑动支点上的压力使它停了下来，此时左侧手指开始相对铅笔滑动，即铅笔先相对右侧手指向右移，然后相对左侧手指向左移，并且这种现象会持续下去，铅笔就交替在两手指上滑动从而出现了开始叙述的奇怪现象。摩擦力的五个常见误区1．误认为“有弹力就有摩擦力，有摩擦力就有弹力”从产生摩擦力的条件可知：有弹力存在，仅仅是产生摩擦力的一个条件，虽然有弹力存在，但两物体间若没有“相对运动或相对运动的趋势”，两物体之间不会产生摩擦力．反之，若两物体间有摩擦力，则一定满足产生弹力的条件，所以一定有弹力，故弹力和摩擦力之间的关系，应理解为“有摩擦力一定有弹力，但有弹力不一定有摩擦力”．2．误认为“只有静止的物体，才会受到静摩擦力的作用”静摩擦力产生在两个有“相对运动趋势”的物体之间，两物体间应保持相对静止，但物体有可能是运动的，也有可能是静止的如图甲所示，物体静止在斜面上，物体和斜面间有沿斜面方向的静摩擦力，物体和斜面确实处于静止状态．但如图乙所示，一辆汽车在平直的公路上行驶，车厢中放有一木箱，木箱相对于车厢静止，当车加速或减速运动时，木箱和车厢之间就有沿车厢加速或减速运动方向的静摩擦力存在，但木箱和车厢却都是运动的．3．误认为“摩擦力的方向总与物体的运动方向相反”摩擦力的方向应与“相对运动”或“相对运动趋势”的方向相反，与物体的运动方向是无关的，其与物体运动方向有可能相反，也有可能相同．如图乙所示：(1)当汽车加速前进时，若木箱相对于车厢静止，木箱受到向前的静摩擦力作用；若木箱相对于车厢略向后滑动，则木箱受到向前的滑动摩擦力作用；但不管是静摩擦力，还是滑动摩擦力，对木箱而言，摩擦力方向均与其运动的方向相同．(2)当汽车减速运动时，木箱相对于车厢有向前运动的趋势或发生向前的滑动，木箱受到向后的摩擦力，摩擦力方向与木箱运动的方向相反．4．误认为“摩擦力的方向与物体的运动方向一定在同一直线上”常见的多数摩擦力方向与物体运动方向在同一直线上，但不是所有的摩擦力均如此．如上图所示，一个人站在电梯上，随电梯斜向上加速上升，人沿电梯斜向上运动，而人所受的摩擦力却是水平的，与运动方向并不共线．故两物体间摩擦力的方向应正确理解为“与两物体接触面相切，和物体间‘相对运动’或‘相对运动趋势’的方向相反”，与物体的运动方向无关．5．误认为“摩擦力总是阻力，阻碍物体的运动”摩擦力对物体而言，总是阻碍物体间的“相对运动”，但不是阻碍物体的运动，其有时是阻力，但有时也是动力，不可一概而论，如图乙所示：(1)当汽车加速前进时，车厢对木箱的摩擦力向前，对木箱就是动力，使木箱加速前进．(2)当汽车减速前进时，车厢对木箱的摩擦力向后，对木箱就是阻力，阻碍木箱前进．再如：皮带传输机向上传输物体时，皮带对物体的摩擦力也是动力而非阻力．