2019-2020学年新教材高中物理 第3章 第2节 摩擦力课件 新人教版必修第一册

第2节摩擦力第三章相互作用——力学习目标1.知道摩擦力的定义及分类．(重点)2．理解静摩擦力和滑动摩擦力的产生条件．(重点)3．会判断摩擦力的方向及计算摩擦力的大小．(难点)4．了解最大静摩擦力的概念，并知道滑动摩擦力和最大静摩擦力之间的大小关系.第三章相互作用——力核心素养形成脉络第三章相互作用——力一、滑动摩擦力1．定义：两个____________的物体相对滑动时，在接触面上会产生一种__________________的力，这种力叫做滑动摩擦力．2．方向：总是沿着____________，并且跟物体____________的方向相反．相互接触阻碍相对运动接触面相对运动3．大小：两个物体间的滑动摩擦力的大小跟______成正比，用公式表示为F＝______，其中μ是比例常数(它是两个力的比值，没有单位)，叫做____________，它的数值跟相互接触的两个物体的______有关，还跟接触面的情况(如粗糙程度)有关．压力动摩擦因数材料μFN二、静摩擦力1．定义：两个物体之间只有__________________，而没有____________时产生的摩擦力叫做静摩擦力．2．方向：总是沿着____________，并且跟物体_______________的方向相反．3．大小：当相对运动趋势增强时，静摩擦力也随之增大，但有一个限度，这个静摩擦力的最大值叫做__________________．而两物体间实际发生的静摩擦力F在______与__________________之间，即____________．相对运动趋势相对运动接触面相对运动趋势最大静摩擦力0最大静摩擦力Fmax0F≤Fmax思维辨析(1)摩擦力总是阻碍物体的运动或运动趋势．()(2)摩擦力一定产生于两个相互接触的物体间．()(3)滑动摩擦力的方向可能与物体运动的方向相同．()(4)摩擦力的大小与正压力成正比．()(5)最大静摩擦力大小略大于滑动摩擦力大小．()提示：(1)×(2)√(3)√(4)×(5)√基础理解(1)(2019·西城校级期中)下列哪些措施是为了减小摩擦力()A．在轴承中滴润滑油B．轮胎表面有花纹状的沟槽C．自行车刹车时用力捏闸D．冰雪天气地面上撒沙铺草提示：选A.在轴承中滴润滑油，可以减小轴承与车轮之间的摩擦力，故A正确；轮胎表面都有花纹状的沟槽，是为了增大动摩擦因数，能使车在雨天与地面间产生足够的摩擦力，故B错误；自行车刹车时用力捏闸，是为了增大闸与车轮之间的正压力，从而增大摩擦力，使车容易停下，故C错误；冰雪天气地面上撒沙铺草可以增大冰与人(或车)之间的摩擦力，故D错误．(2)如图所示，若小猫沿树匀速攀上和匀速下滑，它所受的摩擦力分别是F1和F2，则()A．F1向下，F2向上，且F1＝F2B．F1向下，F2向上，且F1F2C．F1向上，F2向上，且F1＝F2D．F1向上，F2向下，且F1＝F2提示：选C.由题意可知，小猫向上、向下均做匀速运动，且小猫受重力、摩擦力作用，故二力平衡，由重力的大小和方向可推断出摩擦力总是向上的，且大小等于小猫的重力，故C正确．(3)如图所示，F1赛车的加速性能很好，试分析F1赛车在加速阶段的动力来源．提示：车辆在地面上不打滑的情况下，车轮与地面接触时是相对静止的，车轮高速运转时，相对地面向后运动，给地面一个向后的静摩擦力，同时地面给车轮一个向前的静摩擦力，推动赛车加速运动，这个静摩擦力就是赛车的动力．对静摩擦力的理解和应用问题导引把木块放在水平桌面上，用弹簧测力计沿水平方向向右拉木块，如图所示．当测力计的示数为1N时，木块没有动；逐渐增大拉力至2N时，木块仍静止；继续增大拉力到4N时，木块开始移动，此时拉力突然变小到3.8N，此后木块匀速运动，拉力保持3.8N不变．(1)木块受到拉力1N时，有相对桌面运动的趋势但没有运动，说明什么呢？(2)随着外力的增大，静摩擦力有什么变化？(3)静摩擦力在哪里产生？沿什么方向？要点提示(1)说明桌面对木块施加一个与拉力方向相反的、大小也为1N的力，这个力就是桌面对木块的静摩擦力．(2)静摩擦力的大小随着外力的增大而增大，但有一个最大值．(3)静摩擦力产生在相对静止但有相对运动趋势的物体之间．静摩擦力的方向与接触面相切，与物体相对运动趋势的方向相反．【核心深化】1．静摩擦力产生的条件(1)接触面是粗糙的．(2)两物体相对静止但存在相对运动趋势．(3)两物体在接触面上有压力(弹力)．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．对“相对运动趋势”的理解(1)相对运动趋势，是指一个物体相对于与它接触的另一个物体有运动的可能，但还处于相对静止状态．(2)相对运动趋势的方向，是指假设接触面光滑时，物体将要发生相对运动的方向．3．判断静摩擦力的有无的方法(1)条件判断法：接触面之间有弹力、粗糙且有相对运动趋势．(2)假设法：4．静摩擦力的方向判定方法直接法对于相对运动趋势比较明显的情况，可以根据“静摩擦力的方向沿着接触面，与相对运动趋势的方向相反”直接判断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力的作用效果法如果相互接触的物体间存在静摩擦力，则必有相应的作用效果，或平衡其他作用力或改变受力物体的运动状态，可利用作用效果确定静摩擦力的方向力的相互性法若甲、乙两物体间有静摩擦力，并且能判断出甲对乙的静摩擦力的方向，则乙对甲的静摩擦力的方向与甲对乙的静摩擦力的方向相反5.静摩擦力的大小静摩擦力的大小范围为0F≤Fmax，静摩擦力随外力的变化而变化，一般根据物体的受力情况和平衡条件求解．关键能力1对静摩擦力的理解关于静摩擦力，下列说法中正确的是()A．两个表面粗糙的物体，只要直接接触就会产生静摩擦力B．静摩擦力总是阻碍物体的运动C．静摩擦力的方向跟物体间相对运动趋势的方向相反D．两个物体之间的静摩擦力总是一个定值[解析]由于静摩擦力产生在彼此直接接触且相互挤压、接触面粗糙又有相对运动趋势的物体之间，所以A错误；静摩擦力的作用是阻碍物体间的相对运动趋势，方向与物体间相对运动趋势的方向相反，不能说成阻碍物体的运动，所以B错误，C正确；两物体间静摩擦力的大小通常随物体所受其他外力的变化而变化，因此D错误．[答案]C关键能力2对静摩擦力的有无和方向的判断判断各图中物体A是否受摩擦力作用(A和B相对静止)；若有，判断A受的摩擦力沿什么方向？(1)图a中A、B相对地面静止；(2)图b中A、B相对地面静止；(3)图c中A、B一起向右做匀速直线运动；(4)图d中A、B一起向右做匀速直线运动．[思路点拨]可利用假设法判断静摩擦力的有无及方向．[解析]图a情况，物体A处于平衡状态，假设物体A受静摩擦力作用，根据二力平衡知识可知，物体A的平衡状态被破坏，因此假设是错误的，故在图a情况下物体A不受摩擦力．图b情况下物体A也处于平衡状态，由于A受向右的力F的作用，由二力平衡知A一定受向左的静摩擦力作用．图c情况，用力F拉水平地面上的B物体，B物体及其上面的A物体保持相对静止做匀速直线运动，假设A受静摩擦力作用，根据二力平衡知识可知，物体A的平衡条件被破坏，因此假设是错误的，A不受摩擦力作用．图d情况下，由于A做匀速直线运动，说明A在水平方向上平衡，根据二力平衡可知，A在水平方向上一定受到静摩擦力的作用与F相平衡，静摩擦力的方向与运动方向相反．[答案](1)不受摩擦力作用(2)向左的静摩擦力(3)不受摩擦力作用(4)向左的静摩擦力关键能力3静摩擦力的计算如图所示，一质量M＝2kg的物体放在动摩擦因数μ＝0.2的粗糙水平面上，用一条质量不计的细绳绕过定滑轮和一只m0＝0.1kg的小桶相连．已知M与水平面间的最大静摩擦力Fm＝4.5N，滑轮的摩擦不计，g＝10N/kg，求在以下情况中M受到的摩擦力的大小．(1)只挂m0，处于静止状态时；(2)只挂m0，但在M上再放一个M′＝3kg的物体时；(3)只在桶内加入m1＝0.33kg的沙子时．[思路点拨]解答本题时应明确以下两点：(1)小桶静止时，根据二力平衡知：FT＝m0g.(2)M静止时，根据二力平衡知：Ff＝FT.[解析](1)因为m0g＝1NFm，M处于静止状态，所以受静摩擦力作用，由二力平衡得F1＝m0g＝1N.(2)在M上再放一个M′＝3kg的物体，M仍静止，故所受静摩擦力F2＝F1＝m0g＝1N.(3)因为(m0＋m1)g＝4.3NFm，故M处于静止状态，所受静摩擦力F3＝(m0＋m1)g＝4.3N.[答案](1)1N(2)1N(3)4.3N易混淆的“三个方向”的辨析(1)运动方向：物体的运动方向一般选地面上固定不动的物体作为参考系判定．(2)相对运动方向：物体间的相对运动方向，指以其中一个物体A为参考系，另一个物体B的运动方向，即为物体B相对物体A的运动方向，反之也可．(3)相对运动趋势的方向：由于两物体间静摩擦力的存在而没有发生相对运动，其相对运动方向可用假设法(假设无静摩擦力)判定．【达标练习】1．(2019·腾冲校级期末)如图所示，杆的上端用细绳吊在天花板上的O点，下端放在水平面上，且杆都处于静止状态，则地面对杆的摩擦力方向向左的是()解析：选A.物体在拉力和重力的作用下有向右的运动趋势，故物体受到向左的摩擦力，A正确；物体受到的竖直向上的拉力，则B只受竖直方向上的力，水平方向没有外力作用，故物体不受摩擦力，B错误；物体受向上的拉力，水平方向没有外力的作用，故杆没有水平方向的作用，故没有摩擦力，C错误；物体在拉力的作用下，相对地面有向左的运动趋势，故物体受向右的摩擦力，D错误．2．(多选)对如图所示的皮带传动装置，下列说法中正确的是()A．B轮带动A轮时沿逆时针方向转动B．C轮带动D轮时沿顺时针方向转动C．皮带上M点所受的静摩擦力方向向上D．皮带上N点所受的静摩擦力方向可能向上，也可能向下解析：选AC.在图甲、乙中，若左侧轮为主动轮，当左侧轮顺时针转动时，会出现下面皮带绷紧，则A带动B；当左侧轮逆时针转动时，会出现上面皮带绷紧，则C带动D，故选项B错误；若右侧轮为主动轮，当右侧轮顺时针转动时，会出现上面皮带绷紧，则D带动C；当右侧轮逆时针转动时，会出现下面皮带绷紧，则B带动A，故选项A正确；对于图甲中皮带上M点的静摩擦力方向的判断也分两种情况讨论，若A带动B，则A带动皮带一起顺时针方向转动，M点相对B轮有向下的运动趋势，所以M点受到向上的静摩擦力；若B带动A，B逆时针转动，则M点相对B轮有向下的运动趋势，所以M点受到向上的静摩擦力，故选项C正确；对于图乙中的N点，同理可得，N点所受静摩擦力方向向下，所以选项D错误．滑动摩擦力问题导引1．用力将黑板擦(毛较长)在黑板上滑动，观察毛刷的弯曲方向．如图所示，毛刷为什么向后弯曲？2．把手按在桌面上，用力向前滑动，手有什么感觉？增大手与桌面的压力，感觉有什么不同？这说明什么？阅读课本，写出滑动摩擦力的公式．要点提示1.因为毛刷所受滑动摩擦力的方向沿板面，与板擦运动方向相反．2．手受到向后的阻力(滑动摩擦力)．感觉手受到向后的阻力(滑动摩擦力)增大．滑动摩擦力大小随着压力的增大而增大．F＝μFN.【核心深化】1．滑动摩擦力产生的条件(1)两物体相互接触挤压．(2)物体间的接触面不光滑．(3)两物体间存在相对运动．“相对运动”的含义：滑动摩擦力存在于发生相对运动的两个物体之间，但并不意味着受滑动摩擦力的物体相对于地面是运动的，即受到滑动摩擦力作用的物体不一定运动．2．滑动摩擦力的方向(1)在接触面上，与接触面相切，且与物体相对运动的方向相反．(2)与物体的运动方向可能相同，也可能相反．3．滑动摩擦力的大小公式法F＝μFN(1)正压力FN是物体与接触面间的压力，不一定等于物体的重力，FN的大小根据物体的受力情况确定(2)动摩擦因数μ与材料和接触面的粗糙程度有关，而与物体间的压力、接触面的大小无关二力平衡法物体处于平衡状态(