物理：3.2《研究摩擦力》课件(粤教版必修1)

第二节研究摩擦力目标导读1.知道滑动摩擦力和静摩擦力产生的条件，会判断这两种摩擦力的方向.2.知道滑动摩擦力的大小跟什么有关，知道滑动摩擦力跟压力成正比.3.知道什么是最大静摩擦力，知道最大静摩擦力跟物体间的正压力成正比.4.掌握静摩擦力和滑动摩擦力大小的计算方法．预习梳理1．摩擦力(1)定义：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阻碍或的力．(2)分类①；②.相对运动相对运动的趋势相对运动相对运动趋势静摩擦力滑动摩擦力2.两种摩擦力的比较摩擦力静摩擦力滑动摩擦力定义两个只有没有相对运动的物体间的摩擦力两个具有的物体间的摩擦力产生条件(1)接触面(2)接触面处有(3)两物体间有(1)接触面(2)接触面处有(3)两物体间有大小0f≤fm，fm为最大静摩擦力．由物体的运动状态及外界对它的施力情况决定f＝μN，N为压力，μ为动摩擦因数方向与接触面，并且跟物体的方向相反与接触面，并且跟物体的方向相反作用效果总是阻碍物体间的总是阻碍物体间的相对运动相对运动趋势相对运动粗糙正压力相对运动趋势相切相对运动趋势相对运动趋势粗糙正压力相对运动相切相对运动3.滚动摩擦(1)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．(2)自行车的滚动轴承就是应用的一个典型的例子．滚动小滚动摩擦解题关键围绕以下三个条件分析：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．探究归纳一、摩擦力的产生条件及理解典例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．答案C针对练习1关于弹力和摩擦力，下列说法正确的是()A．有弹力一定有摩擦力B．有摩擦力一定有弹力C．摩擦力的大小和弹力大小成正比D．弹力的方向一定和摩擦力方向垂直解析有弹力时若接触面光滑或无相对运动(相对运动趋势)，则无摩擦力，而有弹力是有摩擦力的前提条件，故A错，B正确；静摩擦力的大小与物体所受的其他力有关，滑动摩擦力的大小与弹力大小成正比，故C错；弹力的方向垂直接触面，而摩擦力的方向与接触面相切，因此两个力的方向垂直，故D正确．摩擦力的产生条件也可归结为：①接触面粗糙；②两物体间有弹力；③两物体间有相对运动或相对运动趋势．BD二、摩擦力方向的分析典例2如图1所示，A、B叠放在水平面上，水平力F作用在A上，使二者一起向左做匀速直线运动，下列说法正确的是()A．A、B之间无摩擦力B．A受到的摩擦力水平向右C．B受到A的摩擦力水平向左D．地面对B的摩擦力为静摩擦力，水平向右图1思路点拨根据二力平衡或假设法判断B对A的摩擦力；再把A、B当做整体分析，根据二力平衡或假设法分析地面对B的摩擦力．解析对A物体，由于A匀速运动，由二力平衡可知，B对A的摩擦力必与F等值反向，故A错，B正确；对B物体，由力的作用的相互性，B对A的摩擦力一定与A对B的摩擦力反向，故B受到A的摩擦力水平向左，故C正确；对A、B整体分析，由于AB一起向左匀速运动，则地面对B的摩擦力一定为滑动摩擦力，且水平向右，故D错误．答案BC拓展探究若典例2中的水平力F作用在物体B上，AB一起做匀速直线运动，如图2所示，则(1)B对A的摩擦力情况如何？(2)地面对B有无摩擦力？如有，方向如何？图2解析(1)假设B对A有摩擦力，则A受力不平衡，不可能做匀速直线运动，故B对A无摩擦力．(2)由于AB一起做匀速直线运动，故把AB作为一个整体，B相对于地面向左滑动，故地面对B有摩擦力，且方向水平向右．答案(1)B对A无摩擦力(2)有水平向右三、滑动摩擦力大小的计算典例3在图3中，若两物体的重力分别为GA＝20N，GB＝40N，A、B间的动摩擦因数μ1＝0.2，B与地面间的动摩擦因数μ2＝0.4，用力F作用在B上后，A、B间，B与地面间都发生了相对滑动．求各接触面间摩擦力的大小．图3解析物体A对B的压力NA＝GA＝20N据f＝μN得A、B间的滑动摩擦力f′＝μ1NA＝0.2×20N＝4N物体A与B对地面的压力NAB＝GA＋GB＝60N同理得f″＝μ2NAB＝0.4×60N＝24N即B与地面间的滑动摩擦力大小为24N答案AB间摩擦力的大小为4NB与地面间摩擦力的大小为24N四、摩擦力大小的计算典例4质量为2kg的物体，静止在水平地面上，如图4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是多大？(g取10N/kg)图4思路点拨(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＝μN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．解析由于静摩擦力和滑动摩擦力的大小遵从的规律不完全相同，所以计算摩擦力时，一定要先明确是静摩擦力还是滑动摩擦力．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f静＝F＝5N.(2)当拉力F＝12N时，Ffmax，物体滑动f滑＝μN＝μmg＝10N.(3)当拉力又减小为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，仍受滑动摩擦力作用f滑＝10N.答案(1)5N(2)10N(3)10N(4)10N课时作业1．关于滑动摩擦力公式f＝μN，下列说法中正确的是()A．动摩擦因数μ与摩擦力f成正比，f越大，μ越大B．动摩擦因数μ与正压力N成反比，N越大，μ越小C．动摩擦因数μ与摩擦力f成正比，与正压力N成反比D．动摩擦因数μ的大小由两物体接触面的粗糙程度及材料决定解析动摩擦因数μ的大小由接触面的粗糙程度及材料决定，与摩擦力f和压力N无关，一旦材料和接触面的情况确定了，动摩擦因数μ也就确定了，即fN是一个定值．答案D2．关于摩擦力的方向，下列说法正确的是()A．摩擦力的方向总是与运动方向相反B．滑动摩擦力的方向总是与运动方向相反C．滑动摩擦力一定是阻力D．滑动摩擦力的方向一定与压力的方向垂直D3．如图5所示，甲、乙、丙三个物体，质量相同，与地面间的动摩擦因数相同，受到三个大小相同的作用力F，它们受到的摩擦力的大小关系是()A．三者相同B．乙最大C．丙最大D．已知条件不够，无法比较图5解析确定摩擦力的大小时，首先必须区分出是静摩擦力还是滑动摩擦力，因为这两种摩擦力的大小确定方法不一样．由题意知三个物体对地面的正压力的大小关系为N乙N丙N甲，所以滑动摩擦力的大小关系为f乙f丙f甲．但最为关键的一点，三物体各处于怎样的运动状态未给出，所以正确选项应为D.D4．关于摩擦力产生的条件，下列说法中正确的是()A．相互压紧的粗糙物体间一定有摩擦力B．相对运动的物体间一定有摩擦力C．只有相互压紧且发生相对运动的物体间才有摩擦力的作用D．只有相互压紧且发生相对运动或有相对运动趋势的粗糙物体之间才有摩擦力作用D5．如图6所示，P是位于水平的粗糙桌面上的物块．用跨过定滑轮的轻绳将P与小盘相连，小盘内有砝码，小盘与砝码的总质量为m.在P运动的过程中，若不计空气阻力，则关于P在水平方向受到的作用力与相应的施力物体，下列说法中正确的是()A．拉力和摩擦力，施力物体是地球和桌面B．拉力和摩擦力，施力物体是绳和桌面C．重力和摩擦力，施力物体是地球和桌面D．重力和摩擦力，施力物体是绳和桌面图6解析以P为研究对象，水平方向P受到绳的拉力和桌面对P的摩擦力作用，拉力的施力物体是绳，摩擦力的施力物体是桌面．答案B6．关于摩擦力，下列说法正确的是()A．相对运动的物体间总有摩擦力的作用B．运动的物体可以受静摩擦力作用，静止的物体一定不受滑动摩擦力作用C．静摩擦力可以是动力，滑动摩擦力一定是阻力D．只有相互挤压并发生相对运动或有相对运动趋势的物体间才可能有摩擦力的作用D7．如图7所示，在μ＝0.1的水平面上向右运动的物体，质量为20kg.在运动过程中，还受到一个水平向左的大小为10N的拉力F作用，则物体受到的滑动摩擦力为(g＝10N/kg)()A．10N，向右B．10N，向左C．20N，向右D．20N，向左图7D8．一个重为200N的物体，放在水平面上，物体与平面间的动摩擦因数μ＝0.1，试求物体在下列几种情况下受到的摩擦力．(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水平向右的力拉物体；(4)物体开始时静止，现对物体施加一个水平力，当拉力大小由零逐渐增大到18N时，物体受到的摩擦力是多大？当拉力大小由28N逐渐减小到18N时，物体受到的摩擦力又是多大？解析物体在水平面上滑动时受到的滑动摩擦力大小f＝μN＝0.1×200N＝20N.严格地说，在相同条件下，物体所受的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大小fmax等于同样正压力下的滑动摩擦力．由此可知，物体所受静摩擦力的取值范围为0f静≤20N.(1)由于F＝8Nfmax，所以物体仍保持静止，物体受到静摩擦力作用，由二力平衡条件知，此时物体受静摩擦力的大小等于8N，水平向左．(2)因F＝30Nfmax，物体相对水平面向右运动，故此时应受滑动摩擦力，大小为20N，方向水平向左．(3)因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无关．(4)当水平拉力从零逐渐增大到18N时，物体一直静止，物体一直受静摩擦力作用且静摩擦力大小随拉力增大而增大．当拉力超过20N时物体将运动，故当拉力大小由28N逐渐减小到18N时，物体仍处于运动状态，仍受滑动摩擦力，大小为20N.答案(1)8N，向左(2)20N，向左(3)20N，向右(4)18N20N9．要将重300N的木箱在水平地面上推动，至少需要150N的水平推力，但在推动以后只需120N的水平推力就能使它匀速运动．求：(1)木箱所受最大静摩擦力和滑动摩擦力的大小？(2)在木箱静止时用100N的水平力推和在木箱滑动过程中用100N的水平力推，两种情况下，木箱所受的摩擦力各为多大？解析(1)由于使木箱在地面上运动的最小推力是150N，因此最大静摩擦力fm＝150N；匀速运动时，推力与滑动摩擦力平衡，因此滑动摩擦力f＝120N.(2)静止时，木箱所受的摩擦力是静摩擦力，它与水平推力平衡，因此静摩擦力大小是100N．滑动摩擦力大小为120N，木箱在滑动时，不论推力如何，其受到的摩擦力都是滑动摩擦力，其大小即为120N.答案(1)150N120N(2)100N120N