高中物理 第3章 摩擦力學(xué)案 滬科版必修

1、學(xué)案4摩擦力學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1.知道摩擦力的定義及分類.2.理解靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力的產(chǎn)生條件.3.會(huì)判斷摩擦力的方向及計(jì)算摩擦力的大小.4.了解最大靜摩擦力的概念一、滑動(dòng)摩擦力1定義：當(dāng)一個(gè)物體跟另一個(gè)物體有相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，在它們的接觸面上產(chǎn)生的摩擦力，叫做滑動(dòng)摩擦力2方向：總是跟物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反，始終阻礙著物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)3大?。河霉奖硎緁N，其中N表示壓力的大小，是一個(gè)沒(méi)有單位的比例系數(shù)，叫做動(dòng)摩擦因數(shù)，它的數(shù)值跟相互接觸的兩個(gè)物體的材料性質(zhì)、表面狀況(粗糙程度、干濕情況等)有關(guān)二、靜摩擦力1定義：物理學(xué)中，把物體間有相對(duì)滑動(dòng)趨勢(shì)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力，叫做靜摩擦力2方向：總是跟物體間相對(duì)滑動(dòng)

2、趨勢(shì)方向相反3最大靜摩擦力：隨著外力的增大，靜摩擦力也增大，但靜摩擦力的增大是有一定限度的，靜摩擦力的最大值fmax叫做最大靜摩擦力4靜摩擦力的大小：兩物體間實(shí)際發(fā)生的靜摩擦力f在0與fmax之間變化.一、靜摩擦力問(wèn)題設(shè)計(jì)1把木塊放在水平桌面上，用彈簧測(cè)力計(jì)沿水平方向向右拉木塊，如圖1所示圖1當(dāng)測(cè)力計(jì)的示數(shù)為1 N時(shí)，木塊沒(méi)有動(dòng)；逐漸增大拉力到2 N 時(shí)，木塊仍靜止；繼續(xù)增大拉力到4 N時(shí)，木塊開(kāi)始移動(dòng)，此時(shí)拉力突然變小到3.8 N，此后木塊勻速運(yùn)動(dòng)，拉力保持3.8 N不變(1)木塊受到的拉力為1 N時(shí)，有相對(duì)桌面運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)但沒(méi)有運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明什么呢？(2)隨著外力的增大，靜摩擦力有什么變化？(3

3、)靜摩擦力在哪里產(chǎn)生？沿什么方向？答案(1)說(shuō)明桌面對(duì)木塊施加一個(gè)與拉力方向相反的、大小也為1 N的力，這個(gè)力就是桌面對(duì)木塊的靜摩擦力1 / 12(2)靜摩擦力的大小隨著外力的增大而增大，但有一個(gè)最大值(3)靜摩擦力產(chǎn)生在相對(duì)靜止但有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的物體之間靜摩擦力的方向與接觸面相切，與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反2.在礦山、碼頭、工廠中多用傳送帶將貨物由低處傳送到高處如圖2所示，傳送帶勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，貨物和傳送帶相對(duì)靜止圖2(1)傳送帶靠什么力把貨物送到高處？此力方向如何？(2)只有靜止的物體才受靜摩擦力嗎？靜摩擦力總是阻礙物體的運(yùn)動(dòng)嗎？答案(1)靜摩擦力靜摩擦力的方向沿斜面向上(與物體運(yùn)動(dòng)方向相同)

4、(2)不是靜摩擦力發(fā)生在兩個(gè)相對(duì)靜止的物體之間，物體本身可以運(yùn)動(dòng)靜摩擦力阻礙的是相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，并不總是阻礙物體的運(yùn)動(dòng)靜摩擦力也可以是動(dòng)力要點(diǎn)提煉1靜摩擦力產(chǎn)生的條件(1)物體相互接觸且相互擠壓(2)接觸面粗糙(3)兩物體間相對(duì)靜止但有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)注意兩物體是“相對(duì)靜止”，并不是靜止2靜摩擦力的方向總是沿著接觸面，并且跟物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反注意(1)與“相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反”，并不是與“運(yùn)動(dòng)方向”相反(2)靜摩擦力的效果是阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，并不是阻礙物體的運(yùn)動(dòng)3靜摩擦力的大小(1)靜摩擦力具有被動(dòng)性，即其大小總隨迫使物體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的外力的變化而變化，與正壓力大小無(wú)關(guān)(填“有關(guān)

5、”或“無(wú)關(guān)”)(2)靜摩擦力有一個(gè)最大值，即最大靜摩擦力fmax，靜摩擦力的范圍是0<ffmax.(3)靜摩擦力的大小一般根據(jù)平衡條件求解如圖3中水平力F1 N、2 N、3 N時(shí)物塊沒(méi)有運(yùn)動(dòng)，靜摩擦力大小分別為1 N、2 N、3 N.圖3延伸思考產(chǎn)生靜摩擦力的條件之一是“兩物體之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)”那么，何為“相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)”？如何判斷“相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)”的方向？答案“相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)”是指一個(gè)物體相對(duì)于與它接觸的另一個(gè)物體有運(yùn)動(dòng)的可能，但還處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)例如用力推木箱，木箱未動(dòng)，但木箱有相對(duì)地面向前的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)“相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向”是指假設(shè)接觸面光滑時(shí)，物體將要發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向如圖，物體靜止在粗

6、糙斜面上，假設(shè)斜面光滑時(shí)，物體將沿斜面下滑，即物體靜止時(shí)，相對(duì)(斜面)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向是沿斜面向下二、滑動(dòng)摩擦力 問(wèn)題設(shè)計(jì)1.用力將黑板擦(毛較長(zhǎng))在黑板上滑動(dòng)，觀察毛刷的彎曲方向如圖4所示，毛刷為什么向后彎曲？圖4答案因?yàn)槊⑺芑瑒?dòng)摩擦力的方向沿板面，與板擦運(yùn)動(dòng)方向相反2把手按在桌面上，用力向前滑動(dòng)，手有什么感覺(jué)？增大手與桌面的壓力，感覺(jué)有什么不同？這說(shuō)明什么？閱讀課本，寫(xiě)出滑動(dòng)摩擦力的公式答案手受到向后的阻力(滑動(dòng)摩擦力)感覺(jué)手受到向后的阻力(滑動(dòng)摩擦力)增大滑動(dòng)摩擦力大小隨著壓力的增大而增大fN.要點(diǎn)提煉1滑動(dòng)摩擦力產(chǎn)生的條件(1)兩物體相互接觸且相互擠壓(2)接觸面粗糙(3)兩物體間有

7、相對(duì)運(yùn)動(dòng)2滑動(dòng)摩擦力的方向總是沿著接觸面，并且與相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反注意(1)與“相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反”，并不是與“運(yùn)動(dòng)方向”相反(2)滑動(dòng)摩擦力的效果是阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并不是阻礙物體的運(yùn)動(dòng)3滑動(dòng)摩擦力的大小滑動(dòng)摩擦力的大小跟壓力成正比公式：fN，為動(dòng)摩擦因數(shù)，取決于相互接觸的兩物體的材料和接觸面的粗糙程度，與接觸面的面積無(wú)關(guān)(填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”)延伸思考如圖5所示，物體A疊放在置于光滑水平面的木板B上，兩物體都沿著水平方向向右運(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻的速度分別為vA1 m/s，vB2 m/s.請(qǐng)分別分析A、B兩物體受到的滑動(dòng)摩擦力的方向滑動(dòng)摩擦力一定阻礙物體的運(yùn)動(dòng)嗎？圖5答案以B為參考系，A相對(duì)B向

8、左運(yùn)動(dòng)，A受到B向右的滑動(dòng)摩擦力f1；以A為參考系，B相對(duì)于A向右運(yùn)動(dòng)，所以B受到A向左的滑動(dòng)摩擦力f2.B對(duì)A的摩擦力與A的運(yùn)動(dòng)方向相同，是動(dòng)力A對(duì)B的摩擦力與B的運(yùn)動(dòng)方向相反，是阻力所以滑動(dòng)摩擦力可以與物體運(yùn)動(dòng)方向相反，也可以與物體運(yùn)動(dòng)方向相同，可以是阻力，也可以是動(dòng)力一、對(duì)摩擦力概念的理解例1關(guān)于摩擦力的產(chǎn)生，下列說(shuō)法中正確的是()A相互壓緊的粗糙物體間一定有摩擦力B有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的物體間一定有摩擦力C相互壓緊并運(yùn)動(dòng)的物體間一定有摩擦力作用D只有相互壓緊和發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)(或有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì))的物體間才可能有摩擦力的作用解析要產(chǎn)生摩擦力，首先要有彈力，其次要接觸面不光滑，還要有相對(duì)

9、運(yùn)動(dòng)或有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，故只有D正確答案D二、滑動(dòng)摩擦力例2裝修工人在搬運(yùn)材料時(shí)施加一個(gè)水平拉力將其從水平臺(tái)面上拖出，如圖6所示，則在勻速拖出的過(guò)程中()圖6A材料與平臺(tái)之間的接觸面積逐漸減小，摩擦力逐漸減小B材料與平臺(tái)之間的接觸面積逐漸減小，拉力逐漸減小C平臺(tái)對(duì)材料的支持力逐漸減小，摩擦力逐漸減小D材料與平臺(tái)之間的動(dòng)摩擦因數(shù)不變，支持力也不變，因而工人拉力也不變答案D解析勻速拉動(dòng)的過(guò)程只能持續(xù)到重心離開(kāi)臺(tái)面的瞬間，材料的重心在臺(tái)面上，故材料對(duì)臺(tái)面的壓力不變，故材料受到的支持力不變，故C錯(cuò)誤；而在拉動(dòng)過(guò)程中動(dòng)摩擦因數(shù)不變，由fN可知摩擦力是不變的，故A、B錯(cuò)誤；因?yàn)椴牧献鰟蛩僦本€運(yùn)動(dòng)，摩擦力不變

10、，所以工人的拉力是不變的，故D正確例3質(zhì)量為2 kg的物體靜止在水平地面上，如圖7所示，物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力視為相等，給物體一水平推力F.(取g10 N/kg)圖7(1)當(dāng)推力大小為5 N時(shí)，地面對(duì)物體的摩擦力是多大？(2)當(dāng)推力大小為12 N時(shí)，地面對(duì)物體的摩擦力是多大？(3)物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中突然把推力去掉，此時(shí)地面對(duì)物體的摩擦力是多大？解析在地面上，Nmg，則滑動(dòng)摩擦力(即最大靜摩擦力fmax)大小為fmaxNmg0.5×2×10 N10 N.(1)當(dāng)推力F5 N時(shí)，F(xiàn)<fmax，物體靜止，則由二力平衡知：地面對(duì)物體的靜摩擦力的

11、大小f靜F5 N.(2)當(dāng)推力F12 N時(shí)，f>fmax，物體滑動(dòng)則地面對(duì)物體的滑動(dòng)摩擦力的大小f滑Nmg10 N.(3)物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中突然把推力去掉，地面對(duì)物體的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力，其大小f滑10 N.答案(1)5 N(2)10 N(3)10 N三、靜摩擦力例4如圖8所示，有一重力不計(jì)的方形容器，被水平力F壓在豎直的墻面上處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)緩慢地向容器內(nèi)注水，直到將容器剛好盛滿為止，在此過(guò)程中容器始終保持靜止，則下列說(shuō)法中正確的是()圖8A容器受到的摩擦力不變B容器受到的摩擦力逐漸增大C水平力F可能不變D水平力F必須逐漸增大解析容器處于平衡狀態(tài)，在豎直方向上重力與摩擦力平衡，盛滿水前墻面

12、對(duì)容器的靜摩擦力一直增大，如果一直沒(méi)有達(dá)到正壓力F作用下的最大靜摩擦力，則水平力F可能不變，選項(xiàng)B、C正確答案BC摩擦力的比較靜摩擦力滑動(dòng)摩擦力說(shuō)明產(chǎn)生條件相同點(diǎn)相互接觸；相互擠壓；接觸面粗糙最大靜摩擦力比滑動(dòng)摩擦力稍大；在有些計(jì)算中可認(rèn)為滑動(dòng)摩擦力等于最大靜摩擦力不同點(diǎn)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)力的三要素大小不同點(diǎn)被動(dòng)力，與壓力無(wú)關(guān)，大小為0<ffmax與壓力成正比，公式fN方向相同點(diǎn)與運(yùn)動(dòng)方向無(wú)直接關(guān)系，可與運(yùn)動(dòng)方向同向，也可與運(yùn)動(dòng)方向反向或者成某一夾角；與接觸面相切；與同一接觸面上的彈力方向垂直不同點(diǎn)與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反作用點(diǎn)相同點(diǎn)在接觸面上，作力的圖示時(shí)，可根據(jù)

13、等效原理畫(huà)到物體的重心上1.(滑動(dòng)摩擦力的理解)以下關(guān)于滑動(dòng)摩擦力的說(shuō)法中，正確的是()A滑動(dòng)摩擦力的方向總是與物體的運(yùn)動(dòng)方向相反B滑動(dòng)摩擦力總是阻礙物體的運(yùn)動(dòng)C滑動(dòng)摩擦力的方向總是與物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反D兩個(gè)相互接觸的物體發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，它們都要受到滑動(dòng)摩擦力的作用答案C解析滑動(dòng)摩擦力的方向總是與物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反，但與物體的運(yùn)動(dòng)方向既可能相同，也可能相反，既可能促進(jìn)物體的運(yùn)動(dòng)，也可能阻礙物體的運(yùn)動(dòng)，A、B錯(cuò)誤，C正確摩擦力的產(chǎn)生必須具備三個(gè)條件，兩個(gè)相互接觸的物體發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，接觸面間相互擠壓和粗糙的條件不一定具備，此時(shí)物體間不一定有摩擦力，D錯(cuò)誤2(靜摩擦力)置于水平地面上的物體

14、在沿水平方向的拉力作用下，仍處于靜止，則物體所受靜摩擦力的大小()A與壓力成正比B等于水平拉力C小于滑動(dòng)摩擦力D在物體上疊放另一物體，該物體受到的靜摩擦力不變答案BD解析靜摩擦力的產(chǎn)生取決于使物體產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的外力的作用，也就是等于平行于接觸面切線方向的外力的大小，與壓力大小無(wú)關(guān)；最大靜摩擦力比滑動(dòng)摩擦力稍大，無(wú)法判斷此時(shí)的靜摩擦力是否小于滑動(dòng)摩擦力，故B、D正確3(摩擦力大小的計(jì)算)用20 N的水平力在水平地面上拉重60 N的物體時(shí)，物體恰能被拉動(dòng)；物體運(yùn)動(dòng)后只需18 N的拉力即可使物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)該物體靜止在水平地面上，若用15 N的水平力拉該物體，物體受到的摩擦力大小為_(kāi)；若用30

15、 N的水平力拉該物體，物體受到的摩擦力大小為_(kāi)；物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為_(kāi)答案15 N18 N0.3解析水平力為20 N時(shí)恰能拉動(dòng)物體，說(shuō)明最大靜摩擦力fmax20 N若用F115 N的力拉物體，由于F1<fmax，故物體不會(huì)相對(duì)于地面滑動(dòng)，物體受靜摩擦力的作用，由二力平衡得物體此時(shí)受到的摩擦力f靜F115 N，又因?yàn)槲矬w運(yùn)動(dòng)后只需18 N的拉力即可使物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故f滑18 N，當(dāng)用F230 N的力拉物體時(shí)，F(xiàn)2>fmax，物體受滑動(dòng)摩擦力，大小為f滑18 N又由f滑N得0.3.題組一對(duì)摩擦力的理解1下列關(guān)于摩擦力的說(shuō)法，正確的是()A作用在物體上的滑動(dòng)摩擦力只能使物體減

16、速，不可能使物體加速B作用在物體上的靜摩擦力只能使物體加速，不可能使物體減速C作用在物體上的滑動(dòng)摩擦力既可能使物體減速，也可能使物體加速D作用在物體上的靜摩擦力既可能使物體加速，也可能使物體減速答案CD解析摩擦力的方向可能與物體運(yùn)動(dòng)方向相同，也可能與物體運(yùn)動(dòng)方向相反，但一定是與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反當(dāng)滑動(dòng)摩擦力的方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向相同時(shí)，使物體加速，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，C正確；當(dāng)靜摩擦力的方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向相反時(shí)，使物體減速，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，D正確2關(guān)于摩擦力與彈力的關(guān)系，下列說(shuō)法正確的是()A有彈力一定有摩擦力B有摩擦力一定有彈力C彈力越大，摩擦力越大D摩擦力越大，彈力一定越大答案B

17、解析根據(jù)摩擦力和彈力產(chǎn)生的特點(diǎn)可知，有摩擦力一定有彈力，但有彈力不一定有摩擦力，A錯(cuò)，B對(duì)；彈力越大，摩擦力不一定越大，同理，摩擦力越大，彈力也不一定越大，C、D錯(cuò)題組二滑動(dòng)摩擦力3關(guān)于滑動(dòng)摩擦力，下列說(shuō)法正確的是()A壓力越大，滑動(dòng)摩擦力越大B壓力不變，動(dòng)摩擦因數(shù)不變，接觸面積越大，滑動(dòng)摩擦力越大C壓力不變，動(dòng)摩擦因數(shù)不變，速度越大，滑動(dòng)摩擦力越大D動(dòng)摩擦因數(shù)不變，壓力越大，滑動(dòng)摩擦力越大答案D解析由滑動(dòng)摩擦力計(jì)算式fN知，兩物體間滑動(dòng)摩擦力的大小只與動(dòng)摩擦因數(shù)及壓力N有關(guān)，與接觸面積及兩物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)4關(guān)于動(dòng)摩擦因數(shù)，下列說(shuō)法正確的是()A兩接觸面間壓力越大，動(dòng)摩擦因數(shù)越大B兩物

18、體間滑動(dòng)摩擦力越大，動(dòng)摩擦因數(shù)越大C兩物體間的動(dòng)摩擦因數(shù)與滑動(dòng)摩擦力成正比，與兩物體間的壓力成反比D兩物體間的動(dòng)摩擦因數(shù)是由兩物體的材料和接觸面的粗糙程度等決定的，與滑動(dòng)摩擦力和正壓力的大小無(wú)關(guān)答案D5如圖1所示，把兩本書(shū)一頁(yè)一頁(yè)地交叉對(duì)插，然后兩手各抓住一本書(shū)的書(shū)脊用力對(duì)拉，平時(shí)隨手很容易移動(dòng)的兩本書(shū)竟會(huì)變得像用強(qiáng)力膠粘在一起似的，難舍難分，關(guān)于其中的原因下列說(shuō)法正確的是()圖1A增大了摩擦的接觸面積B增大了動(dòng)摩擦因數(shù)C增加了摩擦力的個(gè)數(shù)D以上說(shuō)法都不對(duì)答案C解析摩擦力的大小只和壓力及動(dòng)摩擦因數(shù)有關(guān)，和接觸面積沒(méi)有關(guān)系，把兩本書(shū)一頁(yè)一頁(yè)地交叉對(duì)插后，每頁(yè)間的動(dòng)摩擦因數(shù)沒(méi)有改變，但每頁(yè)間都有摩

19、擦力作用，拉開(kāi)兩本書(shū)的力等于一本書(shū)每頁(yè)受到的摩擦力的和，相當(dāng)于增加了摩擦力的個(gè)數(shù)，C項(xiàng)正確題組三靜摩擦力6關(guān)于靜摩擦力，下列說(shuō)法中正確的是()A兩個(gè)表面粗糙的物體，只要直接接觸就會(huì)產(chǎn)生靜摩擦力B靜摩擦力總是阻礙物體的運(yùn)動(dòng)C靜摩擦力的方向跟物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反D兩個(gè)物體之間的靜摩擦力總是一個(gè)定值答案C解析由于靜摩擦力產(chǎn)生在彼此直接接觸且相互擠壓、接觸面粗糙又有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的物體之間，所以A錯(cuò)誤；靜摩擦力的作用是阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，方向與物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反，不能說(shuō)成阻礙物體的運(yùn)動(dòng)，所以B錯(cuò)誤，C正確；兩物體間靜摩擦力的大小隨物體所受外力的變化而變化，因此D錯(cuò)誤7.如圖5所示，質(zhì)量為m的物體在水平向左拉力F1和水平向右拉力F2作用下，靜止于水平地面上，已知物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，則物體所受摩擦力f的大小和方向?yàn)?)圖5AF1>F2時(shí)，fF1F2，方向水平向右BF1<F2時(shí)，fF2F1，方向水平向右CF2F1，f0D根據(jù)摩擦力計(jì)算公式可知，f為定值mg答案AC解析當(dāng)F1>F2時(shí)，物體有向左的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，故f方向?yàn)樗较蛴?，根?jù)平衡條件可知fF1F2，A對(duì)；當(dāng)F1<F2時(shí)，物體有向右的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，故f方向?yàn)樗?/p>