1、人教版必修1 第三节 摩擦力 第三章 相互作用1知道静摩擦力的概念及产生的条件，会判断静摩擦力的方向。2知道最大静摩擦力的概念，知道静摩擦力大小的范围。3知道滑动摩擦力概念及产生的条件，会判断滑动摩擦力的方向。4知道滑动摩擦力的大小跟什么有关，会求滑动摩擦力。01课前自主学习1.静摩擦力(1)摩擦力概念：两个相互的物体，当它们发生或具有的趋势时，就会在接触面上产生相对运动或相对运动趋势的力，这种力叫做摩擦力。分类：摩擦力分和滚动摩擦力。性质：摩擦力是，属除重力、弹力之外的另一种性质的力。1 接触2 相对运动3 相对运动4 阻碍5 静摩擦力、6 滑动摩擦力7 接触力(2)静摩擦力定义：两个只有，
2、而没有相对运动，这时物体间的摩擦力叫做静摩擦力。产生条件a物体间且；b接触面；c物体间有。8 相对运动的趋势9 接触10 挤压11 粗糙12 相对运动趋势方向：沿着接触面，并且跟物体的方向相反。最大静摩擦力：静摩擦力的增大有一个限度，静摩擦力的最大值 Fmax在数值上等于物体时的拉力。两物体间实际发生的静摩擦力 F 在 0 与最大静摩擦力Fmax 之间，即。效果：总是阻碍物体间的。13 相对运动趋势14 刚刚开始运动15 0FFmax16 相对运动趋势2滑动摩擦力(1)定义：一个物体在另一个物体表面时受到的摩擦力。(2)产生条件物体间且；接触面；物体间有。17 滑动18 接触19 挤压20 粗
3、糙21 相对运动(3)方向：沿着接触面，并且跟物体的方向相反。(4)大小：滑动摩擦力的大小跟压力成。F。是比例常数(没有单位)，叫做，它的数值跟相互接触的两个物体的有关，还跟有关。(5)效果：总是阻碍物体间的。22 相对运动23 正比24 FN25 动摩擦因数26 材料27 接触面的情况(如粗糙程度)28 相对运动判一判(1)一个物体在另一个物体表面滑动时，一定产生摩擦力。()(2)有摩擦力一定有弹力，有弹力不一定有摩擦力。()(3)摩擦力一定产生于两个相互接触且挤压的物体之间。()提示：(1)滑动摩擦力的产生必须具备三个条件，一个物体在另一个物体表面滑动只是条件之一，若接触面光滑，则物体间没
4、有摩擦力。(2)根据弹力和摩擦力的产生条件知，有摩擦力一定有弹力，有弹力不一定有摩擦力。(3)两物体相互接触、挤压是产生摩擦力的前提。02 课堂探究评价课堂任务 摩擦力仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。活动 1：拔河比赛为什么要穿新鞋，还喜欢选体重比较大的运动员？活动 2：某队获胜是因为那一队的拉力大吗？提示：都是为了增大摩擦。提示：不是，力的相互作用决定了拉力大小相等。一个小孩可以把一个踩在滑板上的成人轻松拉走。这里面有同样的道理，就是摩擦问题。活动 3：参照图片，举例什么是滑动摩擦，什么是静摩擦？提示：手拉着绳子一直和绳保持相对静止时的摩擦是静摩擦，绳子在手中向对方滑去，绳、手之间的
5、摩擦就是滑动摩擦。脚很稳时是静摩擦，如被拉动脚在地面上向前滑去，脚、地之间就是滑动摩擦。活动 4：讨论、交流、展示，得出结论。(1)摩擦力定义两个相互接触的物体，当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时，就会在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力，这种力叫摩擦力。前者叫滑动摩擦力，后者叫静摩擦力。(2)产生条件有压力；接触面不光滑；有相对运动或相对运动趋势。(1)凡是提到“接触面光滑”“光滑小球”，只要有“光滑”二字，统统不考虑摩擦力。“光滑”是一个理想化模型。(2)“相对”指的是研究对象相对于与其接触的物体而言的。说得更直接一点，是相对于“摩擦面”有没有运动或运动趋势，与物体本身静止还
6、是运动没有关系。(3)作用效果摩擦力阻碍的是接触物体之间的相对运动或相对运动趋势；摩擦力可以是阻力也可以是动力。(4)摩擦力的方向与物体相对运动的方向(或相对运动趋势的方向)相反；摩擦力是“切向力”，其方向一定沿接触面。例 1 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只有相互压紧和发生相对运动(或有相对运动趋势)的物体间才可能有摩擦力的作用滑动摩擦力产生的条件是什么？提示：两物体相互接触，两物体间有相对运动，且接触面粗糙。规范解答 要产生摩擦力，首先要有弹力，其次要接触面
7、不光滑，还要有相对运动或有相对运动趋势，故只有 D正确。变式训练1 下列关于摩擦力的说法，正确的是()A相互接触的两物体间一定存在摩擦力B摩擦力总是阻碍物体的运动C相对静止的物体间，也可能存在摩擦力作用D只有静止的物体才受静摩擦力作用，运动的物体不会受静摩擦力作用解析 相互接触且挤压，接触面粗糙，有相对运动或相对运动的趋势，是摩擦力产生的三个条件，三个条件必须同时满足，才产生摩擦力，A 错误；摩擦力的效果总是阻碍物体间的相对运动而不是运动，B 错误；相对静止的物体间，也可能存在摩擦力，比如，推地面上的桌子但没推动时，桌子仍受到地面的静摩擦力，C 正确；静止的物体和运动的物体都可能受到静摩擦力的
8、作用，比如，被传送带送到高处的物体，受到传送带的静摩擦力作用，D 错误。课堂任务 静摩擦力仔细观察下列甲、乙两图，认真参与“师生互动”。活动 1：如图甲所示，小孩推箱子的过程说明什么问题？提示：(1)小孩开始推不动箱子是因为箱子与地面之间存在摩擦力；(2)小孩的推力在增大，但还是没有推动箱子，由于木箱处于平衡状态，说明静摩擦力会随外力的增大而增大；(3)当小孩的推力达到一定程度后箱子被推走了，说明静摩擦力是有极限的，不会无限增大。活动 2：如图乙所示，手中握着的水瓶与手之间的摩擦力大小是多少？提示：因为瓶子没有动，处于平衡状态，竖直方向受重力、摩擦力两个力作用，故摩擦力大小等于重力。活动 3：
9、保持瓶子静止于手中，增大或减小握水瓶的力，摩擦力有变吗？提示：不管增大还是减小握水瓶的力，只要瓶子还静止于手中，因为摩擦力与重力平衡，手与瓶子之间的摩擦力的大小就不会变。但是力较小时，水瓶容易被人拿走，力较大时就很难被人从手中把瓶子拿走，实际上是改变了它的最大静摩擦力。活动 4：讨论、交流、展示，得出结论。(1)静摩擦力两个物体之间只有相对运动的趋势，而没有相对运动时的摩擦力就是静摩擦力。运动的物体也可能受到静摩擦力。静摩擦力发生在两个相对静止的物体之间，而与物体相对地面是否运动无关。静摩擦力随引起静摩擦的外力增大而增大，但有一个极限，超过这个极限就会产生相对运动，这个极限时的静摩擦力就是最大
10、静摩擦力。静摩擦力不会随压力的增大或减小而改变，但最大静摩擦会随压力的增大而增大。(2)静摩擦力大小静摩擦力大小范围：0F静Fmax。静摩擦力大小可以根据二力平衡来计算。(3)静摩擦力方向的判断方法用“定义法”判断如果物体相对于另一个物体运动趋势的方向很明显，就可以由相对运动趋势的方向直接判断，这是判断静摩擦力方向的基本方法。如图所示，静止在斜面上的物体 P 有相对斜面沿斜面下滑的趋势，则物体 P 受的静摩擦力的方向为沿斜面向上。用“假设法”判断用“平衡条件法”判断如图所示，小孩用力向右推箱子，但是没有推动，根据二力平衡的知识，这时静摩擦力一定与推力平衡，所以静摩擦力方向一定向左。用“状态分析
11、法”判断如图所示，物块 A 和 B 在外力 F 作用下一起沿水平方向向右做匀加速直线运动时，如果 A 不受静摩擦力，A 只能处于静止或匀速运动状态，因为力是改变物体运动状态的原因，所以这里必须有水平向右的静摩擦力来提供物块 A向右做匀加速直线运动的力。例 2 判断图中物体 A 是否受摩擦力作用(A 和 B 相对静止，拉力 F 已知)；若有，判断 A 受的摩擦力沿什么方向？(1)图甲中 A、B 相对地面静止；(2)图乙中 A、B 一起向右做匀速直线运动；(3)图丙中 A、B 一起向右做匀加速直线运动；(4)图丁中 A、B 一起向右做匀速直线运动。(1)有哪些方法可以判断静摩擦力的有无？(2)静摩
12、擦力的方向如何确定？提示：定义法、假设法。提示：沿着接触面与相对运动趋势方向相反。规范解答 甲、乙两种情况下物体 A 处于平衡状态，假设物体 A 受静摩擦力作用，根据二力平衡知识可知，物体 A 的平衡状态被破坏，因此假设是错误的，在甲、乙两种情况下物体 A 均不受摩擦力。丙种情况下，用力 F 拉水平地面上的物体 B，物体 B 及其上面的物体 A 保持相对静止做加速运动，可假设 A、B 间无摩擦力，则 A 不可能改变运动状态随 B 一起做加速运动，A 相对 B 有向后运动的趋势，所以 A 受与运动方向相同的静摩擦力作用。丁种情况下，由于 A 做匀速直线运动，说明 A 在水平方向上受力平衡，根据二
13、力平衡可知，A 在水平方向上一定受到静摩擦力的作用与 F 相平衡，故静摩擦力的方向与运动方向相反。完美答案(1)A 不受摩擦力(2)A 不受摩擦力(3)A受向右的静摩擦力(4)A 受向左的静摩擦力高中学习阶段遇到的摩擦力远比初中学习的摩擦力要复杂得多，我们不能拘泥于用“定义法”来判断摩擦力的方向。要学会灵活使用“假设法”“平衡条件法”“状态分析法”等多种方法来判断摩擦力的方向。变式训练2 如图为运动员莫有雪在田径世少赛上奔跑途中的两个瞬间，用 F1、F2 分别表示莫有雪在图甲、乙两瞬间所受到的摩擦力，则关于 F1、F2 的方向，以下说法正确的是()AF1 向后，F2 向后 BF1 向前，F2
14、向前CF1 向前，F2 向后 DF1 向后，F2 向前解析 人在奔跑时，脚与地面相对静止，受到静摩擦力。题图甲中，脚用力后蹬，相对地面有向后滑的趋势，受到向前的静摩擦力，F1 向前；题图乙中脚接触地面时有相对地面向前滑的趋势，受到的静摩擦力向后，F2 向后，故 C 正确。课堂任务 滑动摩擦力如图所示，物体 A、B 接触面粗糙，用水平向左的拉力F 把物体 B 拉出。活动 1：把物体 B 拉出的过程中，物体 A 受的是静摩擦还是滑动摩擦？活动 2：物体 A 所受的滑动摩擦力可以通过弹簧秤测出来吗？提示：A 相对于 B 发生了相对运动，所以 A 受 B 的摩擦力为滑动摩擦力。提示：可以。因为物体 A
15、 在水平方向受两个力，弹簧秤的拉力和 B 对 A 的摩擦力，而 A 保持静止，所以这两个力平衡；即弹簧秤拉力的大小等于滑动摩擦力的大小。活动 3：物体 B 受几个摩擦力？提示：如果物体 B 的下表面与接触面都是粗糙的，B的上下表面都要受到摩擦力，即受 2 个摩擦力作用且都是滑动摩擦，摩擦力的方向都向右，阻碍 B 的运动。活动 4：讨论、交流、展示，得出结论。(1)滑动摩擦力的大小滑动摩擦力的计算公式：FFN。是比例常数，没有单位，叫动摩擦因数，的大小跟两接触物体的材料及接触面的情况(如粗糙程度)有关；FN 为正压力，大小不一定等于重力。滑动摩擦力的大小与物体接触面的面积大小无关，与物体相对接触
16、面的运动快慢也无关。(2)两种摩擦力的对比 例 3 如图所示，质量 m2 kg 的物体放在水平地面上。一质量不计的弹簧，原长为 10 cm，一端固定在物体上，另一端施一水平拉力 F。(g10 m/s2)(1)若物体与水平面间的动摩擦因数为 0.2，当弹簧被拉长 12 cm 时，物体恰好匀速运动，弹簧的劲度系数多大？(2)若将弹簧拉长 11 cm 时，物体所受到的摩擦力大小为多少？(3)若将弹簧拉长 13 cm 时，物体所受的摩擦力大小为多少？(设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等)(1)物体恰好匀速运动时，物体受到的摩擦力有什么特点？(2)物体做加速或减速运动时，滑动摩擦力怎么样？提示：匀速运动时，
17、拉力和摩擦力平衡，二者相等。提示：滑动摩擦力与物体相对接触面的运动快慢无关，由公式 FFN 可知影响滑动摩擦力的因素只有两个：动摩擦因数、正压力 FN。规范解答(1)物体匀速前进时，k(xx0)mg，则 k mgxx00.22100.120.10 N/m200 N/m。(2)弹簧的拉力F1k(x1x0)200(0.110.10)N2 N。最大静摩擦力 Fm 可看作等于滑动摩擦力：FmFNmg0.2210 N4 N。F1Fm，故物体没动，物体受静摩擦力 Ff1F12 N。(3)弹簧的拉力F2k(x2x0)200(0.130.10)N6 N。物体将加速前进，此时物体所受到的滑动摩擦力为Ff2FNm
18、g0.2210 N4 N。完美答案(1)200 N/m(2)2 N(3)4 N1在确定摩擦力的大小之前，首先分析物体所处的状态，分清是静摩擦力还是滑动摩擦力。两者的计算方式完全不同。2滑动摩擦力有具体的计算公式，而静摩擦力要借助其他方式如利用平衡条件求解。3FFN 中正压力 FN 并不总是等于物体的重力，要具体问题具体分析。变式训练3(多选)如图是某小组同学为研究动摩擦因数所设计的实验装置。其中 A 为一质量为 M 的长直木板，B 为木板上放置的质量为 m 的木块，Q 为木块右端连接的一弹簧测力计。实验时用力将 A 从 B 的下方抽出，通过 Q的读数即可测出动摩擦因数。若实验条件较为理想，则(
19、)A只有将木板 A 匀速抽出才能从 Q 上读取稳定读数B将木板 A 加速、减速或匀速抽出均能从 Q 上读取稳定读数C通过该方法可测得 A 与 B 之间的动摩擦因数D通过该方法可测得 A 与地面之间的动摩擦因数解析 用力将 A 从 B 的下方抽出达到稳定状态时，在水平方向上 B 所受的滑动摩擦力与弹簧测力计的拉力平衡，根据滑动摩擦力公式 FFN 可知，滑动摩擦力的大小跟压力大小和接触面的粗糙程度有关，与 B 的速度无关，无论木板 A 是做匀速直线运动还是变速直线运动，都不会改变木块受到摩擦力的大小，均能从 Q 上读取稳定读数，A 错误，B 正确；当 B 达到稳定状态时，弹簧测力计的读数 F与 B
20、 所受的滑动摩擦力 Ff 大小相等，B 对木块 A 的压力大小等于 B 的重力 mg，由 FFN，得 Fmg，从 Q 上读取F，则可求得，C 正确，D 错误。例 4 物体的质量为 1 kg，置于水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数 0.2，从 t0 开始，物体以一定的初速度 v0 向右滑行的同时，受到一个水平向左大小恒为 F01 N 的作用力，则反映物体受到的摩擦力 Ff 随时间变化的图象是图中的(取向右为正方向，g 取 10 N/kg)()(1)物体向右滑行且受到一个水平向左的恒力，摩擦力向什么方向？物体做什么运动？(2)物体减速到零时会向左运动吗？提示：摩擦力与相对运动方向相反，故水平向左
21、。摩擦力和恒力都充当阻力，物体做匀减速直线运动。提示：物体减速到零时，仍然受恒力作用，摩擦力方向向右，能不能向左运动得看恒力是否比向右的摩擦力大。规范解答 物体向右滑动时，受到地面向左的滑动摩擦力，由 FFN 知 Ff1mg，得 Ff12 N；物体静止后，因受到向左的拉力 F01 NFf1，故物体 A 不再运动。由二力平衡可知，物体受到向右的静摩擦力，Ff2F01 N，故C 正确。摩擦力突变问题在高中学习阶段是一个难点，我们在学习时要特别加以理解：1一直没有相对运动的物体，突破最大静摩擦力变为滑动摩擦力；2沿斜面下滑或上滑的物体，减速为零时静止于斜面上，滑动摩擦力“突变”成静摩擦力。摩擦力的大
22、小会发生变化，方向也可能发生变化。(3)除了动静“突变”之外，还有静静“突变”。如图物体在摩擦力和其他力的作用下处于静止状态，当作用在物体上的力 F1、F2 的合力发生变化时，如果物体仍然保持静止状态，则物体受到的静摩擦力的大小和方向将发生突变。变式训练4 如图所示，把一重为 G 的物体，用一水平方向的推力 Fkt(k 为恒量，t 为时间)压在竖直的足够高的平整墙上，从 t0 开始物体所受的摩擦力 Ff 随 t 的变化关系是下图中的()解析 物体在竖直方向上只受重力 G 和摩擦力 Ff 的作用。由于 Ff 从零开始均匀增大，开始一段时间 FfG，物体向下做减速运动，直至减速为零。在整个运动过程中，摩擦力为滑动摩擦力，其大小为 FfFNFkt，即 Ff与 t 成正比，是一条过原点的倾斜直线。当物体速度减为零后，滑动摩擦突变为静摩擦，其大小 FfG，所以物体静止后的图线为平行于 t 轴的直线。故 B 正确。03课后课时作业
