2019-2020学年高中物理 第二章 力 第4节 摩擦力课件 教科版必修1

第4节摩擦力学习目标素养提炼1.知道摩擦力产生的条件．2.会判断静摩擦力和滑动摩擦力的方向．3.掌握静摩擦力和滑动摩擦力大小的计算．4.知道最大静摩擦力的概念及静摩擦力的取值范围.物理观念：摩擦力、静摩擦力、滑动摩擦力科学思维：摩擦力的判断、摩擦力的计算科学探究：探究滑动摩擦力的大小01课前自主梳理02课堂合作探究学科素养提升03课后达标检测一、滑动摩擦力1．定义：两个物体相互接触并挤压，当它们沿接触面发生相对运动时，每个物体的接触面上都受到对方作用的相对运动的力．阻碍2．产生条件(1)两物体间接触且．(2)接触面．(3)有相对运动．3．方向：总是沿着接触面，并且跟物体的的方向相反．4．大小：f＝μN，其中μ叫作，N表示两个物体接触面间的垂直作用力．相互挤压粗糙相对运动动摩擦因数[判断正误](1)一个物体在另一个物体表面滑动时，一定产生摩擦力．()(2)滑动摩擦力的方向沿接触面，与物体运动方向相反．()(3)静止的物体可能受到滑动摩擦力．()××√二、静摩擦力1．定义：两个彼此且相互的物体之间没有发生相对滑动，但它们之间存在时，在它们的接触面上会产生一种物体间发生相对运动的力，这种力叫作静摩擦力．2．方向：与接触面相切，跟物体的方向相反．3．大小：由物体的运动状态和周围物体对它施加的力的情况决定，但有一个最大值．4．最大静摩擦力：静摩擦力的最大值f静max，其大小等于物体将要发生时的摩擦力．两物体间实际发生的静摩擦力f在和之间，即0＜f≤f静max.接触挤压相对运动的趋势阻碍相对运动趋势相对运动0f静max[思考]受静摩擦力作用的物体一定静止吗？如图所示，跑步时，脚受到的摩擦力是静摩擦力还是滑动摩擦力？方向如何？提示：不一定静止．跑步时，脚和跑步机接触的时间内，脚并没有和跑步机发生相对运动，因此脚受到的摩擦力为静摩擦力，方向和人的运动方向相同．要点一滑动摩擦力的方向判断及大小计算[探究导入](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？提示：因为毛刷所受滑动摩擦力的方向沿板面，与黑板擦运动方向相反．(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？提示：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．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．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(1)公式法：根据公式f＝μN计算．①正压力N是物体与接触面间的压力，不一定等于物体的重力，N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．(2)二力平衡法：物体处于平衡状态(匀速运动或静止)时，根据二力平衡条件求解．[易错提醒](1)与“相对运动的方向相反”并不是与“运动方向相反”．(2)滑动摩擦力的作用总是阻碍物体的相对运动，而不是阻碍物体的运动．角度1滑动摩擦力方向的判断[典例1]如图所示，汽车B在水平路面上以相对于地面的速度v1向右运动，车上的货物A以相对于地面的速度v2向右运动．下列判断正确的是()A．若v1v2，货物A受到了汽车B所施加的向右的滑动摩擦力B．若v1v2，汽车B受到了货物A所施加的向右的滑动摩擦力C．若v1v2，货物A受到了汽车B所施加的向左的滑动摩擦力D．若v1v2，汽车B受到了货物A所施加的向右的滑动摩擦力[解析]若v1v2时，货物A相对汽车B向右滑动，货物A受到汽车B所施加的向左的滑动摩擦力，汽车B受到货物A所施加的向右的滑动摩擦力，选项A错误，B正确；若v1v2时，货物A相对汽车B向左滑动，受到汽车B所施加的向右的滑动摩擦力，汽车B受到货物A所施加的向左的滑动摩擦力，故选项C、D错误．[答案]B1．(多选)下列关于滑动摩擦力的方向的说法，正确的是()A．滑动摩擦力的方向总是与物体运动的方向相反B．滑动摩擦力的方向总是与物体相对运动方向相反C．滑动摩擦力的方向可能与物体运动的方向垂直D．滑动摩擦力的方向一定与接触面平行解析：滑动摩擦力的方向一定与两物体接触面相切，与相对运动的方向相反，而与物体的运动方向可能相同也可能垂直，故选项B、C、D正确．答案：BCD角度2滑动摩擦力大小的计算[典例2]质量为2kg的物体，放在水平的地板上，用一轻质弹簧水平拉该物体．当弹簧的伸长量为2cm时，物体保持静止状态；当该物体匀速前进时，此时弹簧的伸长量为5cm，已知弹簧的劲度系数为k＝200N/m(g取10m/s2)，求：(1)当物体静止时，所受到的摩擦力大小为多大？(2)物体与地板之间的动摩擦因数μ为多少？[思路点拨](1)通过弹簧的伸长，由胡克定律来计算出物体静止时所受到的摩擦力大小和物体匀速前进时所受到摩擦力的大小；(2)滑动摩擦力等于动摩擦力因数与正压力的乘积．[解析](1)由胡克定律可得F1＝kx1＝200N/m×0.02m＝4N.当物体静止时，所受到的摩擦力大小为f1＝F1＝4N.(2)由胡克定律可得F2＝kx2＝200N/m×0.05m＝10N.物体匀速前进时所受到的摩擦力大小为f2＝F2＝10N.物体与地板之间的动摩擦因数为μ＝f2N＝f2mg＝1020＝0.5.[答案](1)4N(2)0.5[规律总结]滑动摩擦力分析与计算的两点注意(1)f＝μN只适用于滑动摩擦力的计算，计算摩擦力时一定要分清是求静摩擦力还是求滑动摩擦力．(2)公式f＝μN中的N是物体与接触面之间的正压力，不一定等于物体的重力G.要根据物体的受力情况确定．2．如图所示，物体在F＝100N、方向水平向左的拉力作用下，沿水平面向右运动．已知物体与水平面的动摩擦因数μ＝0.2，物体质量m＝5kg，可知物体所受摩擦力为(g＝10m/s2)()A．10N，水平向左B．10N，水平向右C．20N，水平向左D．20N，水平向右解析：物体相对地面运动，故物体受到滑动摩擦力，则摩擦力的大小为f＝μN＝μmg＝0.2×5×10N＝10N；滑动摩擦力的方向与相对运动方向相反，摩擦力方向水平向左，故A正确，B、C、D错误．答案：A要点二静摩擦力的有无及方向判断[探究导入]如图所示，物体在力的作用下处于静止状态，试回答下列问题：(1)图中物体是否受摩擦力作用？摩擦力的方向如何确定呢？提示：图中物体虽然处于静止状态，但都具有相对运动的趋势，故都受摩擦力作用，其方向沿着接触面，并且跟物体相对运动趋势的方向相反．(2)怎样判断相对运动趋势方向呢？提示：用假设法判断，假设接触面光滑时的相对运动方向即为相对运动趋势方向．1．静摩擦力有无的判断(1)条件判断：接触面间有压力、粗糙且有相对运动趋势．(2)假设法：假设接触面光滑，如物体改变原来的运动状态，则存在摩擦力．反之，不存在摩擦力．2．静摩擦力方向的判断方法(1)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．(2)假设法：若物体的相对运动趋势不易判断，可假设接触面光滑，看物体会怎样相对运动，根据相对运动的方向判断物体间的相对运动趋势的方向，从而判断静摩擦力的方向．(3)运动状态法：看除要研究的摩擦力外，物体所受的其他作用力与物体的运动状态是否满足相应的受力特点，目前主要应用二力平衡的规律．(4)力的作用效果法：如果相互接触的物体间存在摩擦力，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摩擦力的方向．(5)力的相互性法：若甲、乙两物体间有摩擦力，并且能判断出甲对乙的摩擦力的方向，则乙对甲的摩擦力的方向与甲对乙的摩擦力的方向相反．[易错提醒]由于摩擦力也是成对出现的，判断摩擦力时一定要明确该力的受力物体和施力物体，摩擦力的方向与受力物体的相对运动方向或相对运动趋势的方向相反．[典例3]如图所示，物体A、B叠放在水平地面上，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B的摩擦力水平向左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[思路点拨][解析]对A物体，由于A匀速运动，由水平方向二力平衡可知，B对A的摩擦力必与F等值反向，故选项A、B错误；对B物体，由力的作用的相互性可知，A对B的摩擦力一定与B对A的摩擦力反向，故B受到A的摩擦力水平向左，选项C正确；对A、B整体分析，由于A、B一起向左匀速运动，则地面对B的摩擦力为滑动摩擦力，且水平向右，故选项D错误．[答案]C[规律总结]静摩擦力有无及方向判断的两点注意(1)静摩擦力的存在是为保持相对静止的需要．做题时要注重判断物体的运动状态．结合受力分析，得到摩擦力是否存在的结论．(2)当物体匀速运动或静止时，可根据二力平衡的知识分析静摩擦力．要灵活选取研究对象，特别是当两个物体的运动状态相同时，常常将这两个物体看作一个整体来处理．3．如图所示，A、B、C三个物体质量相等，它们与传送带间的动摩擦因数也相同．三个物体随传送带一起匀速运动，运动方向如图中箭头所示．则下列说法正确的是()A．A物体受到的摩擦力方向向右B．三个物体中只有A物体受到的摩擦力是零C．B受到的摩擦力沿斜面向下D．B、C受到的摩擦力方向相反解析：A物体做水平方向的匀速直线运动，水平方向不受摩擦力，故A错误；B、C物体均有相对传送带向下滑动的趋势，故均受到沿斜面向上的静摩擦力，大小等于mgsinθ，B正确，C、D错误．答案：B要点三静摩擦力大小的计算[探究导入](1)如图所示，小孩在水平地面上用5N的力向前推木箱，但是木箱为什么没有被推动？提示：木箱没有动说明木箱受到的合力应该为0，木箱受到推力，由二力平衡可知，一定还有一个力和推力大小相等、方向相反．(2)上述(1)中的这个力是怎么产生的呢？提示：木箱与地面接触，木箱因受重力会挤压地面使地面发生弹性形变，产生了正压力，木箱相对地面有运动的趋势，并且地面粗糙，所以产生摩擦力的条件都符合，一定有摩擦力．这个摩擦力称之为静摩擦力．(3)小孩用更大的力10N去推箱子，箱子还是没有动，此时静摩擦力多大？说明了什么？提示：由二力平衡可知静摩擦力为10N，这说明静摩擦力的大小会随着外力的变化而变化．(4)小孩继续增大推力，最终能推动箱子吗？提示：能，当小孩的推力大于箱子所受的最大静摩擦力时，箱子就能被推动．1．静摩擦力大小的范围：0f≤f静max.2．静摩擦力大小的计算：物体处于平衡状态(匀速运动或静止)时，根据二力平衡条件求解．3．最大静摩擦力：最大静摩擦力与物体间正压力成正比，最大静摩擦力f静max略大于滑动摩擦力，一般情况下，为分析问题方便，可认为二者相等．[典例4]如图所示，A、B两物体重力都等于10N，各接触面间动摩擦因数都等于0.3，F1＝1N和F2＝2N的两个水平力分别作用在A和B上，A、B均静止，则A受的摩擦力和地面对B的摩擦力大小分别为()A．3N,6NB．1N,2NC．1N,1ND．0N,1N[思路点拨]解此题注意以下几点：(1)A、B均静止，故A、B间存在静摩擦力，可对A受力分析进行判断．(2)B与地面相对静止，B与地面存在静摩擦力，可对AB整体受力分析进行判断．[解析]因两个物体都处于静止状态，故所受的摩擦力均为静摩擦力；对物体A受力分析可知：F1＝fA＝1N；对AB的整体，由平衡条件可知：F2＝F1＋fB，解得fB＝1N，故选项C正确．[答案]C4．如图所示，在水平面上，当沿水平方向的力F1＝20N、F2＝11N时，物体A保持静止．现保持F2不变，当F1减小到17N时，物体受到的摩擦力大小是()A．6NB．9NC．28ND．31N解析：初始状态下，物体所受摩擦力f＝F1－F2＝9N，可知物体的最大静摩擦力fmax≥f＝9N．当F1减小到17N时，F1′－F2＝6Nfmax，故物体所