2017_2018學年高中物理第二章力第4節(jié)摩擦力教學案教科版.docx

第4節(jié) 摩_擦_力1兩個相互接觸并互相擠壓的物體發(fā)生相對運動或具有相對運動的趨勢時，在接觸面上產(chǎn)生的阻礙相對運動或相對運動趨勢的力叫做摩擦力。2摩擦力包括靜摩擦力、滑動摩擦力和滾動摩擦力。3摩擦力產(chǎn)生的條件：(1)接觸面粗糙；(2)兩個物體之間有彈力；(3)有相對運動或相對運動趨勢。這三個條件缺一不可，必須同時滿足才能產(chǎn)生摩擦力。4滑動摩擦力的大?。篺N。5靜摩擦力的大小范圍：0ffmax。靜摩擦力與正壓力無關(guān)，最大靜摩擦力fmaxN。一、滑動摩擦力1摩擦力兩個相互接觸并發(fā)生擠壓的物體之間產(chǎn)生的阻礙相對運動的力。2滑動摩擦力兩個物體相互接觸并擠壓，當它們沿接觸面發(fā)生相對運動時，每個物體的接觸面上都會受到對方作用的阻礙相對運動的力。3滑動摩擦力的大小(1)規(guī)律：滑動摩擦力的大小與正壓力成正比。(2)公式：fN，其中叫做動摩擦因數(shù)，它是兩個力的比值，沒有單位。(3)作用效果：總是阻礙物體間的相對運動。4滑動摩擦力的方向總是跟物體的接觸面相切，并且跟它們相對運動的方向相反。二、靜摩擦力1定義兩個彼此接觸且相互擠壓的物體之間沒有發(fā)生相對滑動，但它們之間存在相對運動的趨勢時，在它們的接觸面上產(chǎn)生的一種阻礙物體間發(fā)生相對運動的力。2方向總是與接觸面相切并且與物體間相對運動趨勢的方向相反。3效果阻礙物體間的相對運動的趨勢。4大小范圍0ffmax，fmax為最大靜摩擦力，f由物體的運動狀態(tài)及外界對它的施力情況決定。1自主思考判一判(1)只要兩個物體之間有彈力產(chǎn)生，又有相對運動，兩個物體之間就一定存在滑動摩擦力。()(2)滑動摩擦力一定存在于兩個運動的物體之間。()(3)靜止的物體受到的摩擦力可能是滑動摩擦力。()(4)靜摩擦力就是靜止物體受到的摩擦力。()(5)靜摩擦力方向一定與物體的運動方向相反。()(6)靜摩擦力的大小與正壓力成正比。()2合作探究議一議(1)用力將黑板擦(毛較長)在黑板上滑動，觀察毛刷的彎曲方向。如圖241所示，毛刷為什么向后彎曲？圖241提示因為毛刷所受滑動摩擦力的方向沿板面，與板擦運動方向相反。(2)若物體受到摩擦力作用，則一定受彈力作用嗎？提示一定。產(chǎn)生摩擦力的條件是：兩個物體接觸且擠壓；發(fā)生相對運動或具有相對運動趨勢；接觸面粗糙。所以受到摩擦力時一定受到彈力作用。(3)如圖242所示，跑步時，腳受到的摩擦力是靜摩擦力還是滑動摩擦力？方向如何？圖242提示跑步時，腳和地面接觸的時間內(nèi)，腳并沒有和地面發(fā)生相對運動，因此腳受到的摩擦力為靜摩擦力，方向和人的運動方向相同。 靜摩擦力的有無及方向判斷1產(chǎn)生的條件(1)兩物體直接接觸且擠壓。(2)接觸面是粗糙的。(3)兩物體有相對運動的趨勢。2對“相對靜止”的理解有靜摩擦力作用的兩物體是“相對靜止”的，即這兩個物體互為參考系時是靜止的，而以其他物體為參考系時并不一定靜止，所以一個物體受到靜摩擦力作用時并不一定靜止，也有可能是運動的。3判斷靜摩擦力有無的方法(1)假設(shè)法 (2)平衡條件法：根據(jù)二力平衡的條件判定。4靜摩擦力的大小(1)靜摩擦力的大小總等于使物體發(fā)生相對運動趨勢的外力的大小。兩物體間的靜摩擦力f在0和最大靜摩擦力fmax之間，即0ffmax。(2)fmax為最大靜摩擦力，大小等于物體剛要發(fā)生相對運動時所需要的沿相對運動趨勢方向的最小外力。其值略大于滑動摩擦力，有時認為二者相等。(3)靜摩擦力的大小與正壓力無關(guān)，但最大靜摩擦力的大小與正壓力成正比。典例判斷圖243中物體A是否受摩擦力作用(A和B相對靜止)？若有，判斷物體A受的摩擦力沿什么方向？圖243解析甲圖所示情況，物體A處于靜止狀態(tài)，假設(shè)物體A受靜摩擦力作用，根據(jù)二力平衡可知，物體A的平衡狀態(tài)被破壞，因此假設(shè)是錯誤的，故在甲圖情況下物體A不受摩擦力作用。乙圖所示情況，物體A也處于平衡狀態(tài)，由于物體A受向右的力F的作用，由二力平衡可知，物體A一定受向左的靜摩擦力作用。丙圖所示情況，用力F拉水平地面上的物體B，物體B及其上面的物體A保持相對靜止做勻速直線運動，假設(shè)物體A受靜摩擦力作用，根據(jù)二力平衡可知，物體A的平衡條件被破壞，因此假設(shè)是錯誤的，故在丙圖情況下物體A不受摩擦力作用。丁圖所示情況，由于物體A做勻速直線運動，說明物體A在水平方向上受力平衡，根據(jù)二力平衡可知，物體A在水平方向上一定受到靜摩擦力的作用與F相平衡，靜摩擦力的方向與運動方向相反，即向左。答案甲、丙圖中物體A不受摩擦力作用；乙、丁圖中物體A受摩擦力作用，摩擦力的方向都向左。(1)采用假設(shè)法判斷摩擦力是否存在的關(guān)鍵是假設(shè)接觸面光滑，然后分析研究對象的運動情況。(2)對于相對復(fù)雜的題目，一般先分析受力簡單的物體，再根據(jù)力的相互性分析與其接觸物體的受力情況。 1關(guān)于靜摩擦力，下列說法中正確的是()A兩個表面粗糙的物體，只要直接接觸就會產(chǎn)生靜摩擦力B靜摩擦力總是阻礙物體的運動C靜摩擦力的方向跟物體間相對運動趨勢的方向相反D兩個物體之間的靜摩擦力總是一個定值解析：選C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運動趨勢的物體之間，所以A錯誤；靜摩擦力的作用是阻礙物體間的相對運動趨勢，方向與物體間相對運動趨勢的方向相反，不能說成阻礙物體的運動，所以B錯誤，C正確；兩物體間靜摩擦力的大小隨物體所受其他外力的變化而變化，因此D錯誤。2重100 N的物體，靜止在粗糙的水平面上，物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.2，當物體受到一個大小為10 N，方向水平向右的拉力作用后，水平面對物體的摩擦力大小和方向是()A10 N，水平向左B10 N，水平向右C20 N，水平向左 D20 N，水平向右解析：選A物體所受滑動摩擦力大小為：f N0.2100 N20 N；當F10 N20 Nf靜max時，物體保持靜止不動。物體所受到靜摩擦力為：fF10 N，方向水平向左；故A正確，B、C、D錯誤。3運動員用雙手握住豎直的竹竿勻速攀上和勻速滑下，他所受到的摩擦力分別是f1和f2，那么()Af1向下，f2向上，且f1f2Bf1向下，f2向上，且f1f2Cf1向上，f2向上，且f1f2Df1向上，f2向下，且f1f2解析：選C運動員無論勻速攀上還是勻速滑下，其相對于竿都具有向下的相對運動趨勢，所以受到向上的靜摩擦力，其大小等于運動員重力的大小?；瑒幽Σ亮Φ睦斫饧捌溆嬎?滑動摩擦力的產(chǎn)生條件(1)兩物體直接接觸且在接觸面上存在壓力。(2)接觸面粗糙。(3)物體間有相對運動。2滑動摩擦力的方向(1)可能與物體的運動方向相同，也可能與物體的運動方向相反。(2)判斷滑動摩擦力方向的基本步驟3滑動摩擦力的大小(1)f的大小與N成正比，與物體的運動狀態(tài)無關(guān)。(2)動摩擦因數(shù)與接觸面的粗糙程度和材料有關(guān)，與物體間的壓力、相對運動的速度及接觸面的大小均無關(guān)。(3)N是物體與接觸面間的正壓力，不一定等于物體的重力，求N要根據(jù)物體受力情況而定。典例如圖244所示，一個M2 kg的物體放在0.2的粗糙水平面上，用一條質(zhì)量不計的細繩繞過定滑輪和一個m00.1 kg的小桶相連。已知M的最大靜摩擦力fm4.5 N，滑輪上的摩擦不計，g10 N/kg，求在以下情況中，M受到的摩擦力的大小。圖244(1)只掛m0，處于靜止狀態(tài)時；(2)只掛m0，但在M上再放一個M3 kg的物體時；(3)只在桶內(nèi)加入m10.33 kg的砂子時；(4)只在桶內(nèi)加入m20.5 kg的砂子時。思路點撥 解析(1)因為m0g1 Nfm，M處于靜止狀態(tài)，所以受靜摩擦力作用，由二力平衡得f1m0g1 N；(2)在M上再放一個M3 kg的物體，M仍靜止，故受靜摩擦力f2f1m0g1 N；(3)因為(m0m1)g4.3 Nfm，故M處于靜止狀態(tài)，所受靜摩擦力f3(m0m1)g4.3 N；(4)因為(m0m2)g6 Nfm，故物體M運動，受到滑動摩擦力作用，由公式知f4NMg4 N。答案(1)1 N(2)1 N(3)4.3 N(4)4 N在求解摩擦力大小時，一定要分清是求靜摩擦力還是求滑動摩擦力。fN只適用于滑動摩擦力的計算，靜摩擦力的大小要根據(jù)物體的受力情況和運動情況共同確定。 1.如圖245所示，汽車B在水平路面上以相對于地面的速度v1向右運動，車上的貨物A以相對于地面的速度v2向右運動。下列判斷正確的是()圖245A若v1v2，貨物A受到了汽車B所施加的向右的滑動摩擦力B若v1v2，汽車B受到了貨物A所施加的向右的滑動摩擦力C若v1v2，貨物A受到了汽車B所施加的向左的滑動摩擦力D若v1v2，汽車B受到了貨物A所施加的向右的滑動摩擦力解析：選B若v1v2時，貨物向右滑動，貨物A受到汽車B所施加的向左的滑動摩擦力，汽車B受到貨物A所施加的向右的滑動摩擦力，選項A錯誤，選項B正確；若v1v2時，貨物A相對汽車B向左滑動，受到汽車B所施加的向右的滑動摩擦力，汽車B受到貨物A所施加的向左的滑動摩擦力，故選項C、D錯誤。2.如圖246所示，一重為40 N的木塊原來靜止在水平桌面上，某瞬間在水平方向上同時受到兩個方向相反的力F1、F2的作用，其中F113 N，F(xiàn)26 N，已知木塊與地面間的動摩擦因數(shù)為0.2，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，求：圖246 (1)木塊受到的摩擦力的大小和方向；(2)當只將F1撤去時，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。解析：當木塊運動時受到的滑動摩擦力為f滑NG0.240 N8 N，故木塊受到地面的最大靜摩擦力為8 N。(1)加上F1、F2后，F(xiàn)1和F2相當于一個方向向右的FF1F27 N的力，由于F小于最大靜摩擦力，故木塊處于靜止狀態(tài)，則木塊受到地面靜摩擦力的作用，大小為7 N，方向水平向左。(2)由于F2小于最大靜摩擦力，故木塊仍保持靜止。由二力平衡知識知，木塊受到的靜摩擦力大小為6 N，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摩擦力，大小為8 N，方向水平向左。答案：(1)7 N水平向左(2)6 N水平向右(3)8 N水平向左1(多選)下列關(guān)于摩擦力的說法，正確的是()A作用在物體上的滑動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摩擦力的方向可能與物體運動方向相同，也可能與物體運動方向相反，但一定是與物體相對運動方向或相對運動趨勢方向相反。當滑動摩擦力的方向與物體的運動方向相同時，使物體加速，選項A錯誤，C正確；當靜摩擦力的方向與物體的運動方向相反時，使物體減速，選項B錯誤，D正確。2關(guān)于由滑動摩擦力公式fN推出的，下列說法正確的是()A動摩擦因數(shù)與摩擦力f成正比，f越大，越大B動摩擦因數(shù)與正壓力N成反比，N越大，越小C與f成正比，與N成反比D的大小由兩物體接觸面的情況及其材料決定解析：選D與兩個物體的材料和兩物體接觸面的情況有關(guān)，與f、N均無關(guān)。3一輛汽車停在水平地面上，一個人用力水平推車，但車仍然靜止，下列說法中正確的是()A此人推車的力小于汽車所受到的靜摩擦力B此人推車的力與汽車受到的摩擦力平衡C此人推車的力增大時，汽車受到的摩擦力將保持不變D此人推車的力增大時，汽車受到的摩擦力將不斷減小，直到汽車能夠運動起來為止解析：選B人用力水平推車，但車仍然靜止，說明車受到地面給其的靜摩擦力作用，由于汽車仍處于平衡狀態(tài)，因此靜摩擦力的大小和人推車的力大小相等，是一對平衡力，而且隨著推力的變化而變化，故A、C、D錯誤；B正確。4一物體置于粗糙水平地面上，按圖1中所示不同的放法，在水平力F的作用下運動，設(shè)地面與物體各接觸面的動摩擦因數(shù)相等，則物體受到的摩擦力的大小關(guān)系是()圖1Af甲f乙f丙Bf乙f甲f丙Cf丙f乙f甲 Df甲f乙f丙解析：選D滑動摩擦力fN，其大小由和物體與地面間的正壓力N共同決定，因無論怎么放置物體與地面間的N均相同，故有f甲f乙f丙，D正確。5.裝修工人在搬運材料時施加一個水平拉力將其從水平臺面上拖出，如圖2所示，則在勻速拖出的過程中()圖2A材料與平臺之間的接觸面積逐漸減小，摩擦力逐漸減小B材料與平臺之間的接觸面積逐漸減小，拉力逐漸減小C平臺對材料的支持力逐漸減小，摩擦力逐漸減小D材料與平臺之間的動摩擦因數(shù)不變，支持力也不變，因而工人拉力也不變解析：選D勻速拉動的過程只能持續(xù)到重心離開臺面的瞬間，材料的重心在臺面上，故材料對臺面的壓力不變，故材料受到的支持力不變，故C錯誤；而在拉動過程中動摩擦因數(shù)不變，由fN可知摩擦力是不變的，故A、B錯誤；因為材料做勻速直線運動，摩擦力不變，所以工人的拉力是不變的，故D正確。6. (多選)物體C置于水平地面上，A、B由輕繩通過固定在C上的光滑定滑輪相連，C的上表面水平，連接B的輕繩水平，整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)，如圖3所示。下列說法正確的是()圖3AB與C之間的接觸面一定是粗糙的BB與C之間的接觸面可以是光滑的CC與地面之間的接觸面一定是粗糙的DC與地面之間的接觸面可以是光滑的解析：選ADB受到C對它向右的靜摩擦力作用，故B、C之間一定是粗糙的，A對，B錯；對整體考慮，系統(tǒng)無運動趨勢，C與地面間無摩擦力作用，故不能確定C與地面間粗糙與否，C錯，D對。7. (多選)如圖4所示為表面粗糙的傾斜皮帶傳輸裝置，皮帶的傳動速度保持不變。物體被無初速度地放在皮帶的底端A處，開始時物體在皮帶上滑動，當它到達位置B后就不再相對皮帶滑動，而是隨皮帶一起勻速運動，直至傳送到頂端C，在傳送過程中，物體受到的摩擦力()圖4A在AB段為沿皮帶向上的滑動摩擦力B在AB段為沿皮帶向下的滑動摩擦力C在BC段不受靜摩擦力D在BC段受沿皮帶向上的靜摩擦力解析：選AD在AB段，物體相對皮帶向下滑動，受到沿皮帶向上的滑動摩擦力，選項A正確；在BC段，物體相對皮帶有向下滑的趨勢，受到沿皮帶向上的靜摩擦力，選項D正確。8.把重量為G的物體，用一個水平推力Fkt(k為常數(shù)，t為時間)壓在豎直的足夠高的平整的墻上，如圖5所示。從t0開始，物體所受的摩擦力f隨時間的變化關(guān)系是如圖中的()圖5解析：選B由于物體受的水平推力Fkt，由二力平衡得，墻與物體間的壓力Nkt。當F比較小時，物體受到的摩擦力f小于物體的重力G，物體將沿墻壁下滑，此時物體所受的摩擦力為滑動摩擦力。由fN得，滑動摩擦力fkt。當摩擦力f大小等于重力G時，由于慣性作用，物體不能立即停止運動，物體受到的摩擦力仍然是滑動摩擦力。隨著時間的增加，摩擦力將大于重力，物體做減速運動直至靜止，滑動摩擦力將突變?yōu)殪o摩擦力，靜摩擦力與正壓力無關(guān)，跟重力始終平衡。9.如圖6所示，水平地面上堆放著原木。關(guān)于原木P在支撐點M、N處受力的方向，下列說法正確的是()圖6AM處受到的支持力豎直向上BN處受到的支持力豎直向上CM處受到的靜摩擦力沿MN方向DN處受到的靜摩擦力沿水平方向解析：選AM處支持力方向垂直于地面，因此豎直向上，A項正確；N處的支持力方向垂直于原木P，因此B項錯誤；M處受到的靜摩擦力方向平行于地面，C項錯誤；N處受到的靜摩擦力方向平行于原木P，D項錯誤。10.木塊甲、乙分別重50 N和60 N，它們與水平地面之間的動摩擦因數(shù)均為0.25。夾在甲、乙之間的輕彈簧被壓縮了2 cm，彈簧的勁度系數(shù)為400 N/m。系統(tǒng)置于水平地面上靜止不動?，F(xiàn)將F1 N的水平拉力作用在木塊乙上，如圖7所示，力F作用后()圖7A木塊甲所受摩擦力大小是12.5 NB木塊甲所受摩擦力大小是11.5 NC木塊乙所受摩擦力大小是9 ND木塊乙所受摩擦力大小是7 N解析：選C由題意可得木塊乙受到的最大靜摩擦力fmaxN0.2560 N15 N，彈簧的彈力F彈kx4000.02 N8 N，木塊乙受到向右的力F彈F9 Nfmax，故木塊乙仍靜止。由平衡條件可得木塊乙受到向左的摩擦力f乙F彈F9 N，故C正確，D錯誤；木塊甲受到的最大靜摩擦力fmaxN0.2550 N12.5 N，彈簧的彈力F彈8 Nfmax，故甲仍靜止，受到向右的摩擦力f甲F彈8 N，故A、B錯誤。11.如圖8所示，水平拉力F40 N時，質(zhì)量m10 kg的木塊可以在水平面上勻速前進。若在木塊上再放一個質(zhì)量為M的鐵塊，為使它們勻速前進，水平拉力為60 N，求鐵塊的質(zhì)量M。(取g10 N/kg)圖8解析：拉力F40 N時，滑動摩擦力f40 N，木塊對水平面的壓力Nmg100 N，由fN得，動摩擦因數(shù)0.4。當拉力F60 N時，木塊對水平面的壓力N(10M)g10010 M，摩擦力f60 N，由fN得600.4(10010M)，解得M5 kg。答案：5 kg12某同學利用彈簧測力計測定木塊A與木板