物理第三章第二節(jié)

第二節(jié)研究摩擦力第三章研究物體間的相互作用學(xué)習(xí)目標(biāo)1．知道滑動(dòng)摩擦力、靜摩擦力的含義，明確產(chǎn)生條件，會(huì)判斷摩擦力的方向．2．了解滑動(dòng)摩擦力的計(jì)算公式f＝μFN的應(yīng)用．3．知道最大靜摩擦力的概念．新知初探自主學(xué)習(xí)一、滑動(dòng)摩擦力[自研教材]1．概念：兩個(gè)相互接觸的物體有相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，物體之間存在的摩擦叫做_________．在滑動(dòng)摩擦中，物體間產(chǎn)生的______物體_____滑動(dòng)的作用力，叫做滑動(dòng)摩擦力．2．方向：滑動(dòng)摩擦力的方向總是跟接觸面_______，并且跟物體__________的方向相反．滑動(dòng)摩擦阻礙相對(duì)相切相對(duì)滑動(dòng)3．大小公式：f＝μFN.FN是垂直接觸面的_______，μ是_____________．μ的大小與相互接觸的物體的_______、接觸面的____________有關(guān)．正壓力動(dòng)摩擦因數(shù)材料粗糙程度[成功體驗(yàn)]滑動(dòng)摩擦力的大小與物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度大小有關(guān)系嗎？提示：無(wú)關(guān)．二、研究靜摩擦力[自主探究]根據(jù)教材實(shí)驗(yàn)探究1．木塊運(yùn)動(dòng)前，逐漸增大彈簧秤的拉力，靜摩擦力f的大小如何變化？并與拉力有何大小關(guān)系？提示：增大；大小相等2．靜摩擦力的大小是一個(gè)固定的值嗎？它與壓力有關(guān)嗎？如何確定其大??？提示：不是；無(wú)關(guān)；根據(jù)二力平衡3．不用外力去拉木塊，它受摩擦力作用嗎？用力拉它但沒(méi)拉動(dòng)，它受摩擦力作用嗎？如果有，其大小和方向如何？拉動(dòng)木塊后，它還受摩擦力作用嗎？如果有，其大小和方向如何？提示：不受；受靜摩擦力，大小等于拉力，方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反；受滑動(dòng)摩擦力，大小f＝μFN，方向與木塊相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反．4．靜摩擦力的大小有限度嗎？提示：0<f≤fmax[成功發(fā)現(xiàn)]1．概念：當(dāng)物體具有相對(duì)滑動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，物體間產(chǎn)生的摩擦叫做靜摩擦，這時(shí)產(chǎn)生的摩擦力叫做靜摩擦力．2．方向：跟接觸面_____，且跟物體_____________的方向相反．3．大小：用不大的水平力拉書(shū)柜，書(shū)柜沒(méi)有運(yùn)動(dòng)，書(shū)柜與地面間的靜摩擦力大小隨拉力的增大而_____，所以說(shuō)靜摩擦力的大小由外部因素決定．4．最大靜摩擦力：物體所受到的靜摩擦力有一個(gè)最大限度，這個(gè)最大值叫做最大靜摩擦力．最大靜摩擦力比_____________略大，為計(jì)算簡(jiǎn)便，有時(shí)可以認(rèn)為最大靜摩擦力近似地等于______________．相切相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)增大滑動(dòng)摩擦力滑動(dòng)摩擦力要點(diǎn)探究講練互動(dòng)要點(diǎn)一對(duì)摩擦力及產(chǎn)生條件的理解靜摩擦力滑動(dòng)摩擦力產(chǎn)生條件①兩物體之間有彈力②接觸面粗糙③有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)①兩物體之間有彈力②接觸面粗糙③有相對(duì)運(yùn)動(dòng)作用效果阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向跟接觸面相切并與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反，與物體的運(yùn)動(dòng)方向無(wú)關(guān)跟接觸面相切并與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反，與物體的運(yùn)動(dòng)方向不一定相反特別提醒：摩擦力產(chǎn)生的條件之一是物體之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，而不是物體有運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，運(yùn)動(dòng)的物體可能不受摩擦力的作用，靜止的物體則可能受到摩擦力的作用，物體是否受摩擦力與物體是否運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)．(單選)下列關(guān)于摩擦力的說(shuō)法，正確的是(

)A．相互接觸的兩物體間一定存在摩擦力B．摩擦力總是阻礙物體的運(yùn)動(dòng)C．相對(duì)靜止的物體間，也可能存在摩擦力作用D．只有靜止的物體才受靜摩擦力作用，運(yùn)動(dòng)的物體不會(huì)受靜摩擦力作用【審題指導(dǎo)】

摩擦力阻礙的是接觸物體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，而不是阻礙物體的運(yùn)動(dòng)．例1【精講精析】相互接觸擠壓，接觸面粗糙，有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，是摩擦力產(chǎn)生的三個(gè)條件，三個(gè)條件必須同時(shí)滿足，才產(chǎn)生摩擦力，A錯(cuò)誤；摩擦力的效果總是阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而不是運(yùn)動(dòng)，B錯(cuò)誤；相對(duì)靜止的物體間，也可能存在摩擦力，比如，推地面上的桌子但沒(méi)推動(dòng)時(shí)，桌子仍受到地面的靜摩擦力，C正確；靜止的物體和運(yùn)動(dòng)的物體都可能受到靜摩擦力的作用，比如，被傳送帶送到高處的物體，受到傳送帶的靜摩擦力作用，D錯(cuò)誤．【答案】

C【規(guī)律方法】有關(guān)摩擦力的幾個(gè)注意問(wèn)題：(1)不論物體是靜止還是運(yùn)動(dòng)，都可能受靜摩擦力或滑動(dòng)摩擦力．(2)摩擦力并不總是阻礙物體的運(yùn)動(dòng)，它既可作動(dòng)力，又可作阻力．(3)摩擦力的方向可以與物體的運(yùn)動(dòng)方向相反，也可以與運(yùn)動(dòng)方向相同．跟蹤訓(xùn)練1(雙選)(2012·高考海南卷)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，也可能使物體減速解析：選CD.摩擦力總是阻礙物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)(或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì))，而物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)與物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)．當(dāng)摩擦力的方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向一致時(shí)，摩擦力是動(dòng)力，方向相反為阻力，故C、D項(xiàng)正確．要點(diǎn)二靜摩擦力的有無(wú)及方向判斷1．靜摩擦力有無(wú)的判斷(1)條件判斷法：接觸面之間有壓力、粗糙且有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)．(2)假設(shè)法：假設(shè)兩物體間無(wú)靜摩擦力，看物體是否相對(duì)滑動(dòng)．①如果物體改變?cè)瓉?lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，則兩物體之間存在靜摩擦力．②如果物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變，則兩物體之間不存在靜摩擦力．2．靜摩擦力的方向判斷(1)靜摩擦力的方向與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)方向相反．(2)若物體處于平衡狀態(tài)，根據(jù)二力平衡條件判斷靜摩擦力的大小及方向．特別提醒：判斷摩擦力的方向時(shí)，關(guān)鍵是判斷物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向．(單選)如圖所示，用力F去拉疊放在一起的兩物體A、B，但沒(méi)有拉動(dòng)，兩物體仍然保持靜止?fàn)顟B(tài)，則(

)A．B物體受到A物體的靜摩擦力的作用,方向與F方向相同B．B物體受到A物體的靜摩擦力的作用,方向與F方向相反C．A物體受到地面的靜摩擦力作用，方向與F方向相同D．A物體受到地面的靜摩擦力作用，方向與F方向相反【關(guān)鍵提醒】

解答本題應(yīng)把握以下兩點(diǎn)：(1)兩物體之間是否有靜摩擦力產(chǎn)生，關(guān)鍵是看兩個(gè)接觸的物體之間是否同時(shí)有擠壓和相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)．(2)要確定靜摩擦力的方向，必須明確兩物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向．例2【答案】

D【借題發(fā)揮】

在判斷A所受的靜摩擦力方向時(shí)也可用整體法，即將A、B看做一個(gè)整體，同樣可分析出D項(xiàng)正確，同學(xué)們可嘗試一下．跟蹤訓(xùn)練2(單選)如圖所示，物體A、B、C疊放在水平桌面上．力F作用在物體C上后，各物體仍保持靜止?fàn)顟B(tài)，那么以下說(shuō)法正確的是(

)A．C不受摩擦力的作用B．B不受摩擦力的作用C．A受的各個(gè)摩擦力不是平衡的D．A、B、C三個(gè)物體組成的整體所受摩擦力為零解析：選B.以B為對(duì)象，B在水平方向上不受其他外力，處于靜止?fàn)顟B(tài)，所以B不受摩擦力，B正確；以C為對(duì)象，力F作用在物體C上，C處于靜止?fàn)顟B(tài)．C一定受A的摩擦力，A錯(cuò)；A處于靜止?fàn)顟B(tài)，C對(duì)A的摩擦力與地面對(duì)A的摩擦力是平衡的，C錯(cuò)；以A、B、C三個(gè)物體組成的整體為對(duì)象，受水平向右的拉力，所以整體受地面向左的摩擦力，D錯(cuò)．要點(diǎn)三摩擦力大小的計(jì)算1．滑動(dòng)摩擦力的大小(1)公式法：根據(jù)公式f＝μFN計(jì)算．①正壓力FN是物體與接觸面間的壓力，不一定等于物體的重力，F(xiàn)N的大小根據(jù)受力情況確定．②動(dòng)摩擦因數(shù)μ與材料和接觸面的粗糙程度有關(guān)，而與物體間的壓力、接觸面的大小無(wú)關(guān)．(2)二力平衡法：物體處于平衡狀態(tài)(勻速運(yùn)動(dòng)、靜止)時(shí)，根據(jù)二力平衡條件求解．2．靜摩擦力的大小(1)大小：0<f≤Fmax.(2)計(jì)算：根據(jù)受力情況和二力平衡條件確定，大小總等于使物體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的外力．(3)最大靜摩擦力fmax＝μ0FN.μ0為最大靜摩擦因數(shù)，最大靜摩擦力fmax略大于滑動(dòng)摩擦力，一般情況下，為分析問(wèn)題方便，可認(rèn)為二者相等．特別提醒：(1)計(jì)算摩擦力時(shí)，應(yīng)先判斷是靜摩擦力還是滑動(dòng)摩擦力．(2)滑動(dòng)摩擦力F的大小與物體運(yùn)動(dòng)的速度大小無(wú)關(guān)，與接觸面的面積無(wú)關(guān)．(3)靜摩擦力可在0～fmax之間變化，不能用公式f＝μFN計(jì)算，且靜摩擦力與正壓力無(wú)關(guān)．質(zhì)量為2kg的物體靜止在水平地面上，如圖所示，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．(取g＝10N/kg)(1)當(dāng)推力大小為5N時(shí)，地面對(duì)物體的摩擦力是多大？(2)當(dāng)推力大小為12N時(shí)，地面對(duì)物體的摩擦力是多大？【審題指導(dǎo)】計(jì)算摩擦力的大小，首先要判斷摩擦力的種類，然后再選用計(jì)算依據(jù)．例3【精講精析】在地面上，F(xiàn)N＝mg，則滑動(dòng)摩擦力(最大靜摩擦力fmax)大小為fmax＝μFN＝μmg＝0.5×2×10N＝10N.(1)當(dāng)拉力F＝5N時(shí)，F(xiàn)<fmax，物體靜止，則由二力平衡知f靜＝F＝5N.(2)當(dāng)拉力F＝12N時(shí)，F(xiàn)>fmax，物體滑動(dòng)，則f滑＝μFN＝μmg＝10N.【答案】

(1)5N

(2)10N跟蹤訓(xùn)練3(單選)如圖所示，重力為20N的物體與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1，物體向左運(yùn)動(dòng)．同時(shí)物體受到大小為10N，方向向右的水平力F的作用，則物體所受摩擦力的大小和方向是(

)A．2N，向左

B．2N，向右C．10N，向左

D．12N，向右解析：選B.物體重力為20N，在水平面上運(yùn)動(dòng)，所以正壓力大小FN＝20N，由f＝μFN知，f＝0.1×20N＝2N．滑動(dòng)摩擦力方向與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反，所以向右．尋規(guī)探法思維啟迪摩擦力與胡克定律的綜合【范例】

(10分)用勁度系數(shù)k＝490N/m的彈簧沿水平方向拉一木板，使其在水平桌面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，彈簧的長(zhǎng)度為12cm.若在木板上放一質(zhì)量為5kg的物體，仍用原彈簧沿水平方向勻速拉動(dòng)木板，彈簧的長(zhǎng)度變?yōu)?4cm.試求木板與水平桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ