鲁科版物理必修一课件第4章第3节

空白演示•在此输入您的封面副标题第3节摩擦力目标导航1.知道滑动摩擦力产生的条件，会判断滑动摩擦力的方向．2．通过实验探究滑动摩擦力的大小跟什么有关．(重点)3．知道静摩擦力产生的条件，会判断静摩擦力的方向．(难点)4．通过实验探究静摩擦力的大小．(重点)新知初探•自学导引1．静摩擦力与滑动摩擦力滑动摩擦力静摩擦力定义当两个物体彼此接触和挤压并发生__________时，在接触面上产生的一种阻碍__________的力当两个彼此接触、挤压的物体之间没有发生相对滑动，但具有相对滑动的_______时，接触面上会产生一种阻碍__________趋势的力相对滑动相对滑动趋势相对滑动滑动摩擦力静摩擦力产生条件(1)两物体_____且______(2)接触面______(3)有______滑动(1)两物体______且______(2)接触面______(3)有相对滑动______方向总与接触面______，并且与物体的______运动方向______总与接触面相切，并且与______运动趋势的方向______大小f＝______，N为正压力，μ为动摩擦因数，μ值与接触面的______及__________有关0＜f≤fmax，fmax为最大静摩擦力，fmax与两物体间的压力成______，并与接触面的性质有关接触挤压粗糙相对接触挤压粗糙趋势相切相对相反相对相反μN材料粗糙程度正比想一想擦黑板时，黑板受到的是静摩擦力还是滑动摩擦力？方向是怎样的？把板擦按在黑板上,板擦受到的摩擦力多大？增大压力，摩擦力如何变化？提示：黑板受到的是滑动摩擦力，方向与板擦运动方向相同；由平衡条件可知：板擦受到的摩擦力大小为mg，压力增大时，摩擦力大小不变．2．摩擦力的调控(1)减小摩擦力的方法：减小物体表面_________或改变接触面的______来改变动摩擦因数；变______摩擦为______摩擦．(2)增大摩擦力的方法：增大物体表面_________或改变接触面的______来改变动摩擦因数；变______摩擦为______摩擦．粗糙程度材料滑动滚动粗糙程度材料滚动滑动要点探究•讲练互动学案导引1．滑动摩擦力和静摩擦力的产生条件有什么不同？2．摩擦力的方向一定和物体的运动方向相反吗？3．摩擦力一定是阻力吗？滑动摩擦力1．对滑动摩擦力产生条件的理解(1)摩擦力是接触力．两个物体直接接触、相互挤压有弹力产生才可能有摩擦力．(2)接触面粗糙．当一个物体沿另一物体表面滑动时，接触面粗糙，各凹凸不平的部分互相啮合，形成阻碍相对运动的力，即为摩擦力．凡题中写明“接触面光滑”、“光滑小球”等，就不考虑摩擦力．“光滑”是一个理想化模型，在实际中并不存在，它不同于生活中的形容接触面摩擦力很小的“光滑”．(3)两物体间有相对运动．“相对运动”与“物体运动”不是同一概念．“相对运动”是指受力物体相对于施力物体(以施力物体为参考系)的位置发生了改变；而“物体的运动”一般指物体相对地面的位置发生了改变．所以静止的物体也可能受到滑动摩擦力作用，例如擦黑板时静止的黑板受到的是黑板擦对它的滑动摩擦力．2．对滑动摩擦力方向的理解(1)滑动摩擦力的方向总与接触面相切，且与相对运动方向相反，跟物体的运动的方向没有关系．(2)滑动摩擦力的方向与接触面相切，而弹力与接触面垂直，因此滑动摩擦力方向一定与弹力方向垂直．3．滑动摩擦力大小的计算(1)公式法：根据公式f＝μN计算．①公式中的N是两个物体表面间的压力，称为正压力(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等加以确定．②式中的μ为动摩擦因数，与材料和接触面的粗糙程度有关，与接触面的大小无关．③滑动摩擦力f的大小与物体的运动速度无关,与接触面的大小也无关．(2)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．特别提醒：“相对”指的是相互接触的两个物体之间的相对滑动，即研究对象相对与其接触的物体是滑动的．因此，受滑动摩擦力的物体不一定运动，但是相对与之接触的物体一定是运动的．以下关于滑动摩擦力的说法中，正确的是()A．滑动摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反B．滑动摩擦力总是阻碍物体的运动C．滑动摩擦力的方向总是与物体的相对运动方向相反D．两个互相接触且挤压的物体发生相对运动时，它们都要受到滑动摩擦力的作用例1【思路流程】【精讲精析】滑动摩擦力总是阻碍物体间的相对运动，与物体相对运动的方向相反，故A、B错，C对；产生滑动摩擦力的条件有三个：接触面粗糙、有弹力、有相对运动，故D错．【答案】C变式训练1．关于由滑动摩擦力公式f＝μN推出的μ＝fN，下面说法正确的是()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．μ与f成正比，与N成反比D．μ的大小由两物体接触面的情况及其材料决定解析：选D.μ是描述两个接触面性质的物理量，μ的大小取决于两个接触面的粗糙程度,与滑动摩擦力f，与正压力N都没有关系，故选D.学案导引1．相对静止的物体可能受摩擦力吗？2．静摩擦力的方向一定和物体的运动方向相反吗？3．静摩擦的大小与哪些因素有关？静摩擦力1．定义当两个彼此接触、挤压的物体之间没有发生相对滑动，但具有相对滑动的趋势时，接触面上会产生一种阻碍相对滑动趋势的力，这种力叫做静摩擦力．2．产生条件(1)两物体相互接触且相互挤压，即接触面之间有弹力．(2)接触面不光滑．(3)两物体的接触面之间有相对滑动趋势．所谓“相对运动趋势”，是指假设接触面光滑时，没有静摩擦力的存在，物体间就会发生相对运动．如图所示，物体静止在粗糙斜面上，如果接触面光滑，没有静摩擦力,则由于重力的作用，物体会沿斜面下滑．由于物体静止时相对运动趋势的方向是沿斜面向下，则物体所受静摩擦力的方向沿斜面向上，与物体相对运动趋势的方向相反．特别提醒：以上三个条件同时满足时，才能确定静摩擦力的存在．3．方向(1)静摩擦力的方向总是跟接触面相切，并且跟物体相对滑动趋势的方向相反．(2)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．4．大小(1)静摩擦力的大小是可以改变的，一般随外力的变化而变化，但有一个范围：0＜f≤fmax.(2)最大静摩擦力最大静摩擦力fmax是指两物体接触面间静摩擦力的最大值，最大静摩擦力与这两个物体间的压力成正比，并与接触面的性质有关．最大静摩擦力一般比滑动摩擦力略大些，但无特殊说明时，可以认为二者的数值是相等的．如图所示，A、B两物块竖直叠放在水平面上，今用水平力F拉物块B，两物块均静止，那么物块A和B是否受静摩擦力的作用？【思维点拨】本题可采用假设法判断静摩擦力是否存在．既可用条件法判断，也可用力的作用效果法判断．例2【精讲精析】假设A受到静摩擦力作用，该摩擦力方向一定与接触面相切，即沿水平方向，根据力的作用效果可知，A物块在静摩擦力的作用下不可能处于静止状态，所以假设不成立,即物块A不受静摩擦力的作用．假设B与地面间是光滑的，则物块B在拉力F的作用下将向右运动，即物块B有向右运动的趋势，故B受静摩擦力的作用，且静摩擦力方向水平向左．【答案】A不受静摩擦力B受水平向左的静摩擦力【易错警示】解答本题容易发生的错误是认为A、B间存在静摩擦力，故要准确理解静摩擦力的产生条件和正确地利用假设法进行分析．变式训练2.如图所示，物体A放在斜面上，处于静止状态，试判断物体A是否受到静摩擦力？解析：假设斜面光滑，则物体A将沿斜面下滑,说明物体A在静止时，有相对斜面下滑的趋势,故物体A受到斜面B的静摩擦力．答案：A受静摩擦力用20N的水平力在水平地面上拉重60N的物体时，物体恰能被拉动；物体运动后只需18N的拉力即可使物体做匀速直线运动.该物体静止在水平地面上，若用15N的水平力拉该物体,物体受到的摩擦力大小为多少？若用30N的水平力拉该物体，物体受到的摩擦力大小为多少？物体与地面间的动摩擦因数为多少？例3【思维流程】解答本题时可按以下思路分析：判断物体能否滑动→明确是何种摩擦力→由二力平衡求f静→由公式或二力平衡求f滑【精讲精析】水平力为20N时恰能拉动，说明最大静摩擦力fmax＝20N.若用F1＝15N的力拉物体，由于F1＜fmax，故物体不会相对于地面滑动，物体受静摩擦力的作用，由二力平衡得物体此时受到的摩擦力f静＝F1＝15N，又因为物体运动后只需18N的拉力即可使物体做匀速直线运动，故f滑＝18N，当用F2＝30N的力拉物体时，F2＞fmax，物体受滑动摩擦力，大小为f滑＝18N.又由f滑＝μN得μ＝f滑N＝18N60N＝0.3.【答案】15N18N0.3【规律总结】计算摩擦力时，应首先判断物体受静摩擦力还是滑动摩擦力．静摩擦力一般由二力平衡知识求解．滑动摩擦力由f＝μN求解，物体做匀速直线运动时的滑动摩擦力，也可由平衡知识求解．变式训练3.如图所示，一轻质弹簧的劲度系数为500N/m，一端固定于质量为10kg的物体A上，通过该轻质弹簧用一水平力F拉物体．(取重力加速度g＝10m/s2)(1)当F1＝1N时，物体未动，则此时物体所受摩擦力多大？(2)当弹簧的伸长量为4cm时，物体恰好在水平面上做匀速直线运动，求物体与水平面间的动摩擦因数．(3)当弹簧的伸长量为6cm时，物体受到的摩擦力为多大？答案：(1)1N(2)0.2(3)20N解析：(1)当F1＝1N时，物体未动，物体受静摩擦力，由二力平衡知f1＝F1＝1N.(2)对物体受力分析知F2＝kx，f2＝μN＝μmg又物体做匀速直线运动，所以F2＝f2，μ＝kxmg＝500×0.0410×10＝0.2.(3)物体受滑动摩擦力f3＝μN＝μmg＝0.2×10×10N＝20N.热点示例•创新拓展动摩擦因数的测量[经典案例](10分)测量物体间动摩擦因数的方法很多，现提供长木板、滑块、弹簧测力计等器材，供选用的装置如图甲、乙所示．(1)试分析说明最好选用哪个图示装置进行实验，并根据选用的图示装置写出简单的实验步骤和动摩擦因数的表达式．(2)若要测量纸与木板之间的动摩擦因数，应如何改进？【思路点拨】解答本题时应把握以下两点：(1)使弹簧测力计的示数等于滑块A、B间的摩擦力．(2)实验方案的选择是解决问题的关键．【解题样板】(1)选图甲所示实验装置进行实验较好．原因是：如果用图乙所示装置进行实验，必须匀速拉动弹簧测力计，才能保证弹簧测力计示数稳定，而“匀速拉动”是很难控制的．如果用图甲所示装置进行实验,根据滑动摩擦力大小与相对滑动速度无关的道理，拉动长木板的速度无论均匀还是不均匀，测力计上的示数都是稳定的，这就使得实验易于操作，可以减小实验误差．实验的主要步骤是：①用弹簧测力计测出滑块A的物重G；②按图甲将滑块A置于水平放置的长木板B上，弹簧测力计的吊环固定在墙上，挂钩挂在滑块A上，向右拉动B，读出弹簧测力计的示数F；③计算出动摩擦因数，计算公式是μ＝FN＝FG.(6分)(2)可将纸固定在木块A上，重复(1)中的实验步骤.(4分)【答案】见解题样板【题后反思】实验中选用的长木板各部分的平滑程度应尽量相同，另外要掌握好读数的时机．名师讲坛•精品资源误认为“运动的物体间一定有摩擦力，静止的物体间没有摩擦力”产生以上错误认识的主要原因是没有理解摩擦力的定义，由定义可知，要产生摩擦力，必须同时满足三个条件：(1)接触面粗糙；(2)两物体相互接触且存在弹力；(3)两物体间有相对运动或有相对运动的趋势．所以两物体接触面若是光滑的，则两物体之间不论怎样运动，都不会有摩擦力存在．另外，即使两物体间接触面不光滑，“运动的物体间一定有摩擦力，静止的物体间一定没有摩擦力”的说法也是错误的，出现这种错误认识的原因是没有理解条件(3)中的“有相对运动或有相对运动的趋势”．如图所示，A、B两物体处于水平地面上，力F作用于B上，则：①若物体A、B均