2019-2020学年高中物理 第三章 相互作用 第3节 摩擦力课件 新人教版必修1

第3节摩擦力自主学习学习目标1.知道静摩擦力的产生条件、大小的影响因素,会判断静摩擦力的方向。2.通过实验探究静摩擦力的大小,掌握静摩擦力的最大值及变化范围。3.知道滑动摩擦力的产生条件,会判断滑动摩擦力的方向。4.知道动摩擦因数无单位,了解动摩擦因数与哪些因素有关。5.会运用滑动摩擦力大小的规律Ff=μFN计算滑动摩擦力的大小。6.能用二力平衡条件判断静摩擦力的大小和方向。7.能够分析生活中既常见又较简单的问题中的摩擦力。教材提炼一、摩擦力及产生条件[知识梳理]相对运动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相对运动或相对运动趋势的力。相对运动的趋势2.产生条件(1)接触面。(2)接触并挤压(即有)。(3)有或。粗糙弹力相对运动相对运动趋势[练一练]解析:要产生摩擦力首先要在接触面之间有压力,其次要接触面不光滑而且物体之间有相对运动或有相对运动趋势,故选项D正确。D1.关于摩擦力的产生,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.有相对运动或有相对运动趋势的物体间一定有摩擦力C.相互压紧并运动的物体间一定有摩擦力作用D.相互压紧并发生相对运动(或有相对运动趋势)的物体间可能有摩擦力作用2.如图所示,一质量为m的木块靠在竖直粗糙的墙壁上,且受到水平力F的作用,下列说法不正确的是()A.若木块静止,则木块受到的静摩擦力大小等于mg,方向竖直向上B.若木块静止,当F增大时,木块受到的静摩擦力随之增大C.若木块静止,当F增大时,最大静摩擦力随之增大D.若开始时木块静止,当撤去F,木块沿墙壁下滑时,木块不受摩擦力作用B二、静摩擦力与滑动摩擦力[知识梳理]相对运动的趋势静摩擦力滑动摩擦力定义当一个物体在另一个物体的表面上只有,而没有相对运动时,所受到的阻碍相对运动趋势的力当一个物体在另一个物体表面滑动时,受到的另一个物体.它滑动的力方向总是沿着接触面,并且跟物体的方向相反总是沿着接触面,并且跟物体的的方向相反大小两物体间的静摩擦力F在0与之间,即0F≤.滑动摩擦力的大小跟成正比,即F=,μ为动摩擦因数,FN表示压力的大小阻碍相对运动趋势相对运动最大静摩擦力FmaxFmax压力μFN[练一练]1.关于摩擦力的方向,下列说法中正确的是()A.摩擦力的方向总是和物体运动的方向相反B.滑动摩擦力的方向总是和物体运动的方向相同C.物体所受摩擦力的方向总是和接触面垂直D.物体受的摩擦力的方向总是和物体的相对运动或相对运动趋势的方向相反D解析:摩擦力方向与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反,与运动方向可能相同,且一定沿接触面,选项D正确,A,B,C错误。2.如图所示,用弹簧测力计来拉静止在水平桌面上的木块A,逐渐增加拉力,直到木块运动为止,这一探究性的实验可以用来说明()A.静摩擦力大小是一个固定的值B.静摩擦力有一个最大限度C.测力计拉木块的力和木块拉测力计的力大小总是相等D.动摩擦因数与接触面的材料及粗糙程度有关B解析:当逐渐增大拉力,直到木块运动为止,说明静摩擦力逐渐增大,静摩擦力有一最大值,选项B正确。3.如图所示,在粗糙的水平地面上有质量为m的物体A,连接在一劲度系数为k的轻弹簧上,物体与地面之间的动摩擦因数为μ,现用一水平力F向右拉弹簧(弹簧未拉动前处于原长),使物体A做匀速直线运动,则弹簧伸长的长度为(重力加速度为g)()DA.kFB.mgkC.kmgD.mgk解析:设弹簧伸长的长度为x,由胡克定律和二力平衡得kx=μmg,所以x=mgk。故选项D正确。课堂探究要点一静摩擦力[例1]如图甲、乙所示,物体A、B在力F的作用下一起以相同的速度沿F方向匀速运动,关于物体A所受的摩擦力,下列说法正确的是()A.两图中物体A均受摩擦力,且方向均与F相同B.两图中物体A均受摩擦力,且方向均与F相反C.两图中物体A均不受摩擦力D.图甲中物体A不受摩擦力,图乙中物体A受摩擦力,方向和F相同D解析:甲图中A做匀速直线运动,合外力为零,水平方向不受外力,故甲图中A没有相对于B的运动趋势,故A不受摩擦力;乙图中A也处于平衡状态,但A的重力使A有沿B上表面下滑的趋势,故B对A有向上的摩擦力,即A受与F方向相同的摩擦力,故D正确。误区警示对相对运动(趋势)的理解“相对运动(趋势)”是指受力物体相对于相接触的施力物体的运动,而不一定是相对于地面的运动。物体的相对运动并不一定与物体的实际运动(相对地面)方向相同,两者方向可能相同,也可能相反。针对训练1:如图所示,传送带运输机正在把货物从低处匀速运往高处,运送过程中货物与传送带保持相对静止,则下列说法正确的是()A.货物具有相对传送带向上运动的趋势B.货物具有相对传送带向下运动的趋势C.货物受传送带的摩擦力沿传送带向下D.传送带没有给货物摩擦力作用B解析:若货物与传送带间的接触面光滑,则货物不会被传送带“带着”向高处运动,即货物相对传送带有向下运动的趋势,所以货物受传送带的摩擦力方向沿传送带向上。要点二滑动摩擦力[例2]一质量不计的弹簧原长为10cm,一端固定于质量m=2kg的物体上,另一端施一水平拉力F。(g=10N/kg,设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等)(1)若物体与水平面间的动摩擦因数为0.2,当弹簧拉长至14cm时,物体恰好被拉动,则弹簧的劲度系数为多大?(2)若将弹簧拉长至11cm时(物体在滑动过程中),则物体所受的摩擦力大小为多少?(3)物体静止时,若将弹簧拉长至13cm,则物体所受到的摩擦力大小为多少?(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?思路探究:(1)如何判断物体所受的摩擦力是静摩擦力还是滑动摩擦力?答案:比较物体所受外力与最大静摩擦力的大小,确定两物体是否发生相对运动,进而确定物体所受的是静摩擦力还是滑动摩擦力。(2)静摩擦力、滑动摩擦力大小一般如何求解?答案:静摩擦力大小一般用二力平衡确定;滑动摩擦力大小一般用公式法,若物体处于平衡状态,也可用二力平衡。(2)若将弹簧拉长至11cm时(物体在滑动过程中),物体相对地面滑动,受到滑动摩擦力为Ff2=μFN=μmg=0.2×2kg×10N/kg=4N。解析:(1)由题意得,物体与地面间最大静摩擦力Ffmax=μFN=μmg=0.2×2kg×10N/kg=4N物体恰好被拉动,物体所受弹力等于最大静摩擦力,则有F1=kx1=Ffmax得弹簧的劲度系数k=11Fx=fmax1Fx=4N0.14m0.1m=100N/m。(3)弹簧弹力F3=kx3=100N/m×(0.13m-0.1m)=3NFmax则物体受到静摩擦力大小为Ff3=F3=3N。(4)撤去拉力后,由于物体继续滑动,仍受滑动摩擦力作用,Ff4=μFN=μmg=0.2×2kg×10N/kg=4N。答案:(1)100N/m(2)4N(3)3N(4)4N与滑动摩擦力大小相关的因素规律方法滑动摩擦力的大小只取决于动摩擦因数和物体之间的压力,与接触面积大小及物体运动速度大小无关。针对训练2:如图所示,用水平力F将木块压在竖直墙壁上,已知木块的重力G=6N,木块与墙壁间的动摩擦因数μ=0.25。解析:分析木块的受力情况,如图所示。(1)(2)木块静止,根据二力平衡,竖直方向上的静摩擦力等于重力,Ff1=Ff2=G=6N,与压力大小无关。(1)求当F=25N时,木块静止,木块受到的摩擦力为多大?(2)当F增大为30N时,木块仍静止,木块受到的摩擦力为多大?答案:(1)6N(2)6N解析:(3)木块沿墙面下滑时,木块与墙壁间的摩擦力为滑动摩擦力,Ff3=μFN,FN=F所以Ff3=μF=0.25×10N=2.5N。(3)当F=10N时,木块沿墙面下滑,此时木块受到的摩擦力为多大?答案:(3)2.5N1.关于日常生活中的摩擦力的应用,下列说法中不正确的是()A.传送带靠摩擦力把货物运到高处B.汽车的轮胎有很多花纹是为了增大摩擦C.有弹力一定有摩擦力,静摩擦力一定是阻力D.海豚的身体呈流线型减小了水对海豚的阻力C课堂达标解析:传送带运送物体的时候,靠的是传送带与货物间的摩擦力把货物运到高处,故选项A正确;汽车的轮胎有很多花纹是为了增大接触面的粗糙程度进而增大摩擦,故选项B正确;弹力是摩擦力存在的前提,有摩擦力一定有弹力,但有弹力不一定有摩擦力,如静止在地面上的物体,有弹力,但没有摩擦力,静摩擦力既可以是动力也可以是阻力,故选项C错误;海豚的身体呈流线型减小了水对海豚的阻力,现在飞机、汽车等都是仿照这种原理设计的,故选项D正确。2.如图所示,手沿水平方向将书压在竖直墙壁上,使其保持静止。现增大手对书的压力,则书()A.将沿墙壁滑动B.受到的合外力增大C.对墙壁的压力不变D.受到的静摩擦力不变D解析:竖直方向书所受静摩擦力与书的重力平衡,压力增大,静摩擦力不变,选项D正确。C3.如图所示,弹簧测力计一端固定在墙壁上,另一端与小木块A相连,当用力加速抽出长木板B的过程中,观察到弹簧测力计的示数为3.0N,若匀速抽出木板B,弹簧测力计的示数大小()A.一定大于3.0NB.一定小于3.0NC.一定等于3.0ND.一定为零解析:当用力加速抽出木板B时,A保持静止,故可知A受B的摩擦力Ff=F=3.0N;因A对B的压力不变,故A,B间的摩擦力不会发生变化,故匀速拉动时摩擦力也为3.0N;A在弹簧测力计的作用下仍保持静止,故弹簧测力计对A的拉力仍为3.0N,即弹簧测力计的示数大小仍等于3.0N。4.如图所示,木块质量为m,与水平桌面的动摩擦因数为μ,在水平向右的力F的作用下做匀速运动,从物体到达桌面边缘开始,到物体下落为止,在此过程中物体始终保持匀速运动,下列说法正确的是()CA.推力F因物体悬空部分越来越大而变小B.推力F在物体下落前会变为原来的12C.推力F始终是μmgD.因接触面变小,动摩擦因数μ会变大解析:滑动摩擦力的大小与压力的大小和接触面的粗糙程度有关,与接触面的大小无关,据此可判断物体受到桌面摩擦力的大小;根据共点力平衡可确定木板对桌面的压力与重力相等,推力等于摩擦力。由图分析可知,当物体在桌面上匀速滑动时,压力不变,接触面的粗糙程度不变,即动摩擦因数μ不变,只是接触的面积在逐渐减小,而接触面积的大小不影响摩擦力的大小,因此,摩擦力是不变的;物体在滑动的过程中,对桌面的压力不变。综合上述分析,只有选项C正确。