2023學(xué)年完整公開課版摩擦力

3-3摩擦力

※※知道靜摩擦力產(chǎn)生的條件，會(huì)判斷靜摩擦力的方向※知道什么是最大靜摩擦力※※知道滑動(dòng)摩擦力產(chǎn)生的條件，會(huì)判斷滑動(dòng)摩擦力的方向※※會(huì)用公式F＝μFN計(jì)算滑動(dòng)摩擦力的大小雜技演員能徒手爬上幾米高的線桿，靠的是手腳和線桿之間的摩擦力。摩擦力到底是怎樣的一個(gè)力呢？本節(jié)課我們就進(jìn)入摩擦力的世界。1．定義：兩個(gè)物體之間只有________的趨勢(shì)，而沒有________，這時(shí)的摩擦力叫做靜摩擦力。2．產(chǎn)生的條件①兩物體接觸且擠壓，即存在________②接觸面________③兩物體接觸面間有______________。3．方向：與接觸面_______，跟物體的_____________方向相反。4．大?。弘S沿相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向的________的變化而變化，但有一個(gè)________。一、靜摩擦力相對(duì)運(yùn)動(dòng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)彈力不光滑相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)相切相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)外力F最大值5．最大靜摩擦力：靜摩擦力的最大值Fm，其大小等于物體剛要運(yùn)動(dòng)時(shí)所需要的沿相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向的________外力。兩物體間實(shí)際發(fā)生的靜摩擦力F在零和最大靜摩擦力Fm之間，即_____________。6．效果：總是阻礙物體間的______________。最小0<F≤Fm相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)1．定義：當(dāng)一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面上________的時(shí)候，會(huì)受到另一個(gè)物體___________的力，這種力叫做滑動(dòng)摩擦力。2．產(chǎn)生條件(1)兩物體接觸且擠壓，即存在________(2)接觸面________(3)兩物體間存在________3．方向：與接觸面相切，跟物體_____________相反。二、滑動(dòng)摩擦力滑動(dòng)阻礙它滑動(dòng)彈力不光滑相對(duì)運(yùn)動(dòng)相對(duì)滑動(dòng)方向例4、某學(xué)生在研究滑動(dòng)摩擦力與哪些因素有關(guān)而設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)。他用彈簧測(cè)力計(jì)水平拉動(dòng)木塊在水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，讀出并記錄彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)。實(shí)驗(yàn)中改變被拉木塊的數(shù)量、接觸面的材料、接觸面積的大小及木塊速度的大小，并將若干次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在下表中，試根據(jù)下表的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析總結(jié)并回答下列問題：探究?應(yīng)用實(shí)驗(yàn)次數(shù)接觸面材料拉動(dòng)木塊數(shù)木塊放置情況木塊運(yùn)動(dòng)速度彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)/N1木板1平放v較小3.502木板1平放v較大3.503木板1側(cè)放v較小3.504木板2平放v較小7.005化纖地毯1平放v較小8.006化纖地毯1側(cè)放v較小8.007化纖地毯2平放v較小16.00答案：(1)滑動(dòng)摩擦力與接觸面上的正壓力成正比，還與接觸面的材料有關(guān)，接觸面越粗糙，摩擦力越大。(2)滑動(dòng)摩擦力與接觸面積的大小、物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度大小無關(guān)。4．大?。夯瑒?dòng)摩擦力跟________成正比。即F＝________，其中________為正壓力是兩接觸面間相互擠壓的彈力，________為動(dòng)摩擦因數(shù)，只與相互接觸的兩個(gè)物體的________、接觸面的________有關(guān)，與FN無關(guān)，無單位。5．效果：總是阻礙物體間的__________。正壓力μFNFNμ材料粗糙程度相對(duì)運(yùn)動(dòng)一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面上________產(chǎn)生的摩擦力。在壓力相同的情況下，滾動(dòng)摩擦力比滑動(dòng)摩擦力________。三、滾動(dòng)摩擦力滾動(dòng)時(shí)小很多1．定義：兩個(gè)相互接觸的物體，當(dāng)它們發(fā)生________或具有_______________時(shí)，就會(huì)在接觸面上產(chǎn)生阻礙________或_______________的力，這種力叫做摩擦力。2．分類：__________、____________和滾動(dòng)摩擦力。小結(jié)：摩擦力（包含靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力）相對(duì)運(yùn)動(dòng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)靜摩擦力滑動(dòng)摩擦力特別提醒：(1)靜止的物體可能受到滑動(dòng)摩擦力，運(yùn)動(dòng)的物體可能受到靜摩擦力。(2)摩擦力的方向可以與物體的運(yùn)動(dòng)方向相同，也可以與物體的運(yùn)動(dòng)方向相反。消防戰(zhàn)士正在沿繩向上進(jìn)行爬繩練習(xí)，他所受的摩擦力是靜摩擦力還是滑動(dòng)摩擦力？該摩擦力的方向向哪？答案：靜摩擦力向上解析：消防員的手與繩子接觸時(shí)間內(nèi)沒有發(fā)生滑動(dòng)，故他受到的是靜摩擦力。又由于他有向下滑動(dòng)的趨勢(shì)，所以摩擦力的方向豎直向上。六、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)大小范圍：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為最大靜摩擦力因數(shù))特別提醒：(1)滑動(dòng)摩擦力f的大小與物體運(yùn)動(dòng)的速度大小無關(guān)，與接觸面的大小無關(guān)。(2)最大靜摩擦力fmax略大于滑動(dòng)摩擦力，一般情況下，為分析問題方便，可認(rèn)為二者相等。(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關(guān)。例1、某物體的重力為200N，放置在水平地面上，它與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)是0.38，它與地面間的最大靜摩擦力是80N。(1)用50N的水平方向的力推物體，地面對(duì)物體的摩擦力是________________N。(2)至少要用多大的水平力，才能把物體推動(dòng)________________。(3)物體運(yùn)動(dòng)起來以后，若使其保持勻速直線運(yùn)動(dòng)，應(yīng)在水平方向加________________N的推力。(4)物體在運(yùn)動(dòng)過程中，若把水平推力增大到80N，地面對(duì)物體的摩擦力為________________N。(5)此后，若把推力減少到50N，直到靜止前，地面對(duì)物體的摩擦力為________________N。(6)若撤去外力，直到靜止前，地面對(duì)物體的摩擦力為________________N。答案：(1)50

(2)80N

(3)76

(4)76

(5)76

(6)76例2、如下圖所示，一輛汽車在平直公路上，車上有一木箱，試判斷下列情況中，木箱所受摩擦力的方向。(1)汽車由靜止加速運(yùn)動(dòng)時(shí)(木箱和車面無相對(duì)滑動(dòng))；(2)汽車剎車時(shí)(二者無相對(duì)滑動(dòng))；(3)汽車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)(二者無相對(duì)滑動(dòng))；(4)汽車剎車，木箱在車上向前滑動(dòng)時(shí)；(5)汽車在勻速過程中突然加速，木箱在車上滑動(dòng)時(shí)。摩擦力產(chǎn)生及方向的判定解析：1.(1)木箱隨汽車一起由靜止加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，假設(shè)二者的接觸面是光滑的，則汽車加速時(shí)，木箱由于慣性要保持原有靜止?fàn)顟B(tài)。因此它將相對(duì)于汽車向后滑動(dòng)，而實(shí)際木箱沒有滑動(dòng)，說明木箱有相對(duì)汽車向后滑動(dòng)的趨勢(shì)，所以，木箱受到向前的靜摩擦力。(2)汽車剎車時(shí)，速度減小，假設(shè)木箱與汽車的接觸面是光滑的，則木箱將相對(duì)汽車向前滑動(dòng)，而實(shí)際木箱沒有滑動(dòng)，說明木箱有相對(duì)汽車向前滑動(dòng)的趨勢(shì)，所以木箱受到向后的靜摩擦力。(3)木箱隨汽車一起勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，二者無相對(duì)滑動(dòng)，假設(shè)木箱受水平向右的摩擦力，跟木箱接觸的物體只有汽車，汽車最多能對(duì)它施加兩個(gè)力(支持力F1和摩擦力F2)，由二力平衡條件知：F1與G抵消，但沒有力與F2抵消，不能做勻速直線運(yùn)動(dòng)，這與題意矛盾，所以假設(shè)錯(cuò)誤，即木箱不受摩擦力。(4)汽車剎車，木箱相對(duì)于汽車向前滑動(dòng)，易知木箱受到向后的滑動(dòng)摩擦力。(5)汽車在勻速過程中突然加速，木箱相對(duì)于汽車向后滑動(dòng)，易知木箱受到向前的滑動(dòng)摩擦力。點(diǎn)評(píng)：弄清摩擦力的方向的關(guān)鍵是：搞清物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)(或趨勢(shì))的方向，摩擦力既可以是動(dòng)力，也可以是阻力。例3、如圖所示，一重為40N的木塊原來靜止在水平桌面上，某瞬間在水平方向上同時(shí)受到兩個(gè)方向相反的力F1、F2的作用，其中F1＝13N，F(xiàn)2＝6N。已知木塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，求：(1)木塊所受的摩擦力的大小和方向。(2)當(dāng)只將F1撒去時(shí)，木塊受到的摩擦力的大小和方向。(3)若撤去的力不是F1而是F2，求木塊受到的摩擦力的大小和方向。摩擦力大小的計(jì)算解析：當(dāng)木塊運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的滑動(dòng)摩擦力為F滑＝μFN＝μG＝0.2×40N＝8N，故木塊受到桌面的最大靜摩擦力為8N。(1)加上F1、F2后，F(xiàn)1和F2相當(dāng)于一個(gè)方向向右的F＝F1－F2＝7N的力。由于F小于最大靜摩擦力，故木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，則木塊受到桌面靜摩擦力的作用，大小為7N，方向水平向左。(2)將F1撤去后，由于F2小于最大靜摩擦力，故木塊仍然保持靜止。由二力平衡知識(shí)知，木塊受到的靜摩擦力大小等于F2，即大小為6N，方向水平向右。(3)撤掉F2后，由于F1大于最大靜摩擦力，則木塊受到的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力，大小為8N，方向水平向左。答案：(1)7N水平向左(2)6N水平向右

(3)8N水平向左點(diǎn)評(píng)：求解摩擦力大小的方法(1)明確所求摩擦力是靜摩擦力還是滑動(dòng)摩擦力。(2)靜摩擦力一般根據(jù)二力平衡來求。求解時(shí)應(yīng)注意物體是否處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，若物體處于減速或加速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，則二力平衡不成立。(3)滑動(dòng)摩擦力一般根據(jù)公式法計(jì)算，計(jì)算時(shí)注意滑動(dòng)摩擦力的大小與物體的速度大小、物體是否勻速運(yùn)動(dòng)無關(guān)，只取決于動(dòng)摩擦因數(shù)和正壓力的大小。練1、將一張A4紙(質(zhì)量可忽略不計(jì))夾在英漢字典內(nèi)，書對(duì)A4紙的壓力為3N，A4紙與書之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.4，要把A4紙從書中拉出，拉力至少應(yīng)為(

)A．0.6N B．1.2NC．2.4N D．3N答案：C解析：根據(jù)F＝μFN，F(xiàn)＝1.2N，因?yàn)榧埖纳舷聝擅娑家艿綍鴮?duì)它的滑動(dòng)摩擦力，所以要把紙從書中拉出，拉力至少應(yīng)為2.4N，C正確。易錯(cuò)點(diǎn)：對(duì)靜摩擦力的理解不透導(dǎo)致錯(cuò)誤案例：關(guān)于靜摩擦力，下列說法中正確的是(

)A．靜摩擦力的方向總是與物體運(yùn)動(dòng)方向相反B．受靜摩擦力作用的物體一定是靜止的C．靜摩擦力大小與壓力成正比D．靜摩擦力不一定是阻力D易錯(cuò)分析：本題易錯(cuò)選項(xiàng)及錯(cuò)誤原因分析如下：易錯(cuò)選項(xiàng)錯(cuò)誤原因A項(xiàng)誤認(rèn)為靜摩擦力的方向與物體運(yùn)動(dòng)方向相反，實(shí)際是靜摩擦力的方向總是與物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反，與物體的運(yùn)動(dòng)方向可能相同B項(xiàng)誤認(rèn)為受靜摩