2020-2021學(xué)年高中物理新教材魯科版必修第一冊學(xué)案：第3章 第3節(jié)　摩擦力 Word版含解析

1、第3節(jié)摩擦力學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.物理觀念知道摩擦力的概念，能用摩擦力的概念與規(guī)律解釋生產(chǎn)生活中的有關(guān)現(xiàn)象，解決實(shí)際問題2.科學(xué)思維掌握滑動摩擦力的公式，理解最大靜摩擦力，會判斷摩擦力的方向，并能計(jì)算大小3.科學(xué)探究掌握通過實(shí)驗(yàn)探究滑動摩擦力與壓力大小的關(guān)系，粗測最大靜摩擦力的方法，能通過與他人交流解決實(shí)驗(yàn)中的問題4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任能認(rèn)識到實(shí)驗(yàn)對物理研究的重要性，通過解決實(shí)際問題，培養(yǎng)學(xué)習(xí)物理的興趣閱讀本節(jié)教材，回答第82頁“物理聊吧”的問題，并梳理必要知識點(diǎn)教材p82“物理聊吧”問題提示：巨石有向下滑動的趨勢，石塊受靜摩擦力，方向沿接觸面向上物體因勻速運(yùn)動，不受靜摩擦力作用一、滑動摩擦力1定義：當(dāng)兩

2、個物體彼此接觸和擠壓，并發(fā)生相對滑動時，在接觸面上產(chǎn)生的阻礙相對滑動的力2滑動摩擦力的方向及效果：滑動摩擦力的方向總是與接觸面相切，并與物體的相對運(yùn)動方向相反因此，滑動摩擦力的效果總是阻礙物體間的相對運(yùn)動3滑動摩擦力的大小(1)滑動摩擦力的大小：與壓力成正比，還與接觸面的性質(zhì)有關(guān)(2)公式：fn.其中n表示壓力，叫動摩擦因數(shù)，與接觸面的材料及接觸面的情況有關(guān)二、靜摩擦力1定義：當(dāng)兩個彼此接觸、擠壓的物體之間沒有發(fā)生相對運(yùn)動，但具有相對運(yùn)動的趨勢時，接觸面上會產(chǎn)生一種阻礙相對運(yùn)動趨勢的力，這種力稱為靜摩擦力2產(chǎn)生條件：物體直接接觸，接觸面粗糙，接觸面間有壓力，有相對滑動趨勢3方向：總是與接觸面相

3、切并且與相對滑動趨勢的方向相反4效果：阻礙物體間的相對滑動的趨勢5大?。河赏獠恳蛩貨Q定，隨外力的變化而變化6最大靜摩擦力(1)定義：物體與接觸面之間的靜摩擦力的最大值，也即在外力作用下物體將開始沿接觸面滑動時的靜摩擦力，用fmax表示(2)相關(guān)因素與兩物體間的壓力成正比與接觸面的性質(zhì)有關(guān)三、摩擦力的調(diào)控1思考判斷(正確的打“”，錯誤的打“×”)(1)一個物體在另一個物體表面滑動時，一定產(chǎn)生摩擦力(×)(2)滑動摩擦力的方向沿接觸面，與物體運(yùn)動方向相反(×)(3)靜止的物體可能受到滑動摩擦力()(4)靜止于水平粗糙地面上的木箱，受到的靜摩擦力大小與推力大小有關(guān)()2

4、下列關(guān)于摩擦力的說法，正確的是()a相對運(yùn)動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c運(yùn)動物體受到的摩擦力的方向總是與運(yùn)動方向相反d相對靜止的兩個物體之間，也可能有摩擦力的相互作用d摩擦力產(chǎn)生的條件是兩個物體接觸且有彈力的相互作用，接觸面粗糙，有相對運(yùn)動(或相對運(yùn)動趨勢)，三者缺一不可，故選項(xiàng)a錯誤；相對靜止的兩個物體間，可能有靜摩擦力的相互作用，故選項(xiàng)d正確；摩擦力的方向總是與相對運(yùn)動(或相對運(yùn)動趨勢)的方向相反，所以，摩擦力的方向不一定與物體的運(yùn)動方向相反，也不一定總是阻力，故選項(xiàng)b、c錯誤3.(多選)如圖所示，質(zhì)量為m的木塊在水平推力f的作用下靜止在豎直墻壁上，若推力f的大小增

5、加到2f，則()a木塊所受墻面的彈力增加到原來的2倍b木塊所受墻面的摩擦力增加到原來的2倍c木塊所受墻面的摩擦力方向向下d木塊所受墻面的摩擦力不變ad由于木塊與墻面相對靜止，所以木塊與墻面之間的摩擦力為靜摩擦力木塊在水平方向受到推力f和墻對它的彈力，它們是一對平衡力，即fnf，則當(dāng)f增加到2f時，fn也增加到原來的2倍，a正確；在豎直方向上，木塊的重力與墻面對木塊的靜摩擦力是一對平衡力，即木塊受到墻面的靜摩擦力大小恒等于木塊的重力大小，方向與重力的方向相反，沿墻壁向上，b、c錯誤，d正確對摩擦力的理解貓喜歡吃魚，某次一只貓看到桌子上的魚缸內(nèi)有魚，于是這只貓?jiān)谧肋吤偷膶⒆啦紡聂~缸下向右拉出，魚缸

6、在桌面上繼續(xù)向右滑行一段距離后停下來，最終沒有滑出桌面探究：(1)桌面對魚缸的摩擦力的方向向左還是向右？(2)若貓?jiān)龃罄Γ烂鎸︳~缸的摩擦力是否將增大？提示：(1)魚缸相對桌面向右滑動，因而所受滑動摩擦力方向向左(2)滑動摩擦力只與壓力和動摩擦因數(shù)有關(guān)，因此增大拉力，滑動摩擦力不變靜摩擦力與滑動摩擦力的比較靜摩擦力滑動摩擦力產(chǎn)生條件兩物體之間有彈力接觸面粗糙有相對運(yùn)動趨勢兩物體之間有彈力接觸面粗糙有相對運(yùn)動“相對”的含義兩物體相對靜止但有相對運(yùn)動趨勢兩物體間有相對運(yùn)動作用效果阻礙物體間的相對運(yùn)動趨勢阻礙物體間的相對運(yùn)動方向跟接觸面相切并與物體相對運(yùn)動趨勢的方向相反跟接觸面相切并與物體相對運(yùn)動

7、的方向相反【例1】如圖所示，在平直公路上有一輛汽車，車廂中裝有一木箱試判斷下列情況中，木箱所受摩擦力的類型及方向(1)汽車由靜止加速運(yùn)動(木箱和汽車無相對滑動)(2)汽車剎車(二者無相對滑動)(3)汽車勻速運(yùn)動(二者無相對滑動)(4)汽車剎車，木箱在車上向前滑動(5)汽車在勻速行駛中突然加速，木箱在車上滑動思路點(diǎn)撥：靜摩擦力阻礙相對運(yùn)動趨勢，與相對運(yùn)動趨勢方向相反；滑動摩擦力阻礙相對運(yùn)動，與相對運(yùn)動方向相反解析(1)汽車由靜止加速運(yùn)動時，假設(shè)木箱與汽車的接觸面是光滑的，木箱將相對于汽車向后滑動實(shí)際上兩者無相對滑動，說明木箱有相對汽車向后滑動的趨勢，所以木箱受到向前的靜摩擦力(2)汽車剎車時，速

8、度減小，假設(shè)木箱與汽車的接觸面是光滑的，則木箱將相對于汽車向前滑動實(shí)際上木箱沒有滑動，說明木箱有相對汽車向前滑動的趨勢，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)動時，二者無相對滑動，也無相對滑動趨勢木箱與汽車間沒有摩擦力(4)汽車剎車，木箱相對于汽車向前滑動，所以木箱受到向后的滑動摩擦力(5)汽車在勻速行駛過程中突然加速，木箱相對汽車向后滑動，所以木箱受到向前的滑動摩擦力答案(1)木箱受到向前的靜摩擦力(2)木箱受到向后的靜摩擦力(3)木箱與汽車間沒有摩擦力(4)木箱受到向后的滑動摩擦力(5)木箱受到向前的滑動摩擦力誤區(qū)警示有關(guān)摩擦力理解的三大誤區(qū)(1)誤認(rèn)為靜止的物體只能受到靜摩

9、擦力作用，運(yùn)動的物體只能受到滑動摩擦力作用，其實(shí)不論物體是靜止還是運(yùn)動，都可能受靜摩擦力或滑動摩擦力(2)誤認(rèn)為摩擦力的效果總是阻礙物體的運(yùn)動，其實(shí)摩擦力既可作動力，又可作阻力(3)誤認(rèn)為摩擦力的方向總是與物體運(yùn)動的方向相反，其實(shí)摩擦力的方向可以與物體的運(yùn)動方向相反，也可以與物體的運(yùn)動方向相同跟進(jìn)訓(xùn)練1以下關(guān)于滑動摩擦力的說法中，正確的是()a滑動摩擦力的方向總是與物體的運(yùn)動方向相反b滑動摩擦力總是阻礙物體的運(yùn)動c滑動摩擦力的方向總是與物體的相對運(yùn)動方向相反d兩個相互接觸的物體發(fā)生相對滑動時，它們都要受到滑動摩擦力的作用c滑動摩擦力的方向總是與物體的相對運(yùn)動方向相反，但與物體的運(yùn)動方向既可能相

10、同，也可能相反，既可能促進(jìn)物體的運(yùn)動，也可能阻礙物體的運(yùn)動，a、b錯誤，c正確；摩擦力的產(chǎn)生必須具備三個條件，兩個相互接觸的物體發(fā)生相對滑動時，接觸面間相互擠壓和粗糙的條件不一定具備，此時物體間不一定有摩擦力，d錯誤靜摩擦力的有無和方向的判定爬桿需要一定的技巧，且存在難度，比較適合青少年鍛煉身體，某次一個男生握住旗桿勻速上爬，之后又勻速滑下來探究：(1)向上爬時人是否受摩擦力，方向如何？(2)人勻速滑下時是否受摩擦力，方向如何？提示：因?yàn)槿讼蛏线\(yùn)動與向下運(yùn)動都是勻速，摩擦力都與重力平衡(1)靜摩擦力，方向豎直向上(2)靜摩擦力，方向豎直向上1根據(jù)物體運(yùn)動狀態(tài)判斷靜摩擦力的有無a、b疊放在一起，

11、用力f拉物體b，而a、b都靜止，如圖甲所示假設(shè)物體b對a有摩擦力，則a在水平方向上只受到一個力，不可能保持靜止?fàn)顟B(tài)，所以a、b之間不存在靜摩擦力甲乙2根據(jù)力的相互作用判斷靜摩擦力的方向a、b疊放在一起，用力f拉物體a，而a、b都靜止，如圖乙所示假設(shè)a、b之間沒有靜摩擦力，則a在水平方向上只受到一個力f的作用，不可能保持靜止，所以a、b之間一定有靜摩擦力存在根據(jù)二力平衡原理，b對a的靜摩擦力一定向左，再根據(jù)力的相互作用原理，a對b的靜摩擦力一定向右，則地面對b的靜摩擦力一定向左3利用假設(shè)法判斷相對運(yùn)動趨勢的方向(1)方法假設(shè)研究對象與被接觸物體之間光滑，若它們之間發(fā)生相對滑動，則其相對滑動方向就

12、是原先的相對運(yùn)動趨勢方向；若它們之間不會發(fā)生相對滑動，則說明兩個接觸的物體沒有相對滑動的趨勢(2)步驟確定所要研究的對象選與被研究對象接觸的物體作為參考系假設(shè)接觸面光滑，分析出研究對象與參考系相對運(yùn)動趨勢方向靜摩擦力的方向與相對運(yùn)動趨勢方向相反【例2】如圖所示，物體a、b疊放在水平地面上，水平力f作用在a上，使二者一起向左做勻速直線運(yùn)動，下列說法正確的是()aa、b之間無摩擦力ba受到b的摩擦力水平向左cb受到a的摩擦力水平向左d地面對b的摩擦力為靜摩擦力，水平向右思路點(diǎn)撥：c對a物體，由于a勻速運(yùn)動，由水平方向二力平衡可知，b對a的摩擦力必與f等值反向，故選項(xiàng)a、b錯誤；對b物體，由力的作用

13、的相互性可知，a對b的摩擦力一定與b對a的摩擦力反向，故b受到a的摩擦力水平向左，選項(xiàng)c正確；對a、b整體分析，由于a、b一起向左勻速運(yùn)動，則地面對b的摩擦力為滑動摩擦力，且水平向右，故選項(xiàng)d錯誤(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(yùn)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.跟進(jìn)訓(xùn)練2.(多選)如圖所示，用一個水平推力向右推放在水平地面上的木箱，沒有推動，則下列說法正確的是()a木箱運(yùn)動趨勢的方向與水平推力的方向相同b木箱運(yùn)動趨勢的方向與水平推力的方向相反c木箱受水平向左的靜摩擦力d木箱受水平

14、向右的靜摩擦力ac假設(shè)木箱與地面間無靜摩擦力，則人推木箱時，木箱必向右運(yùn)動，現(xiàn)沒推動，但有向右運(yùn)動的趨勢，故木箱受向左的靜摩擦力，選項(xiàng)a、c正確，選項(xiàng)b、d錯誤摩擦力大小的計(jì)算工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中機(jī)械化的廣泛應(yīng)用，大大提高了工作效率，如圖某新型夾磚機(jī)，能用兩只巨大的“手臂”將幾噸磚夾起來某次夾磚機(jī)夾起質(zhì)量為m的磚，設(shè)兩只“手臂”對磚產(chǎn)生的最大壓力為fmax(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)探究：(1)磚兩邊受靜摩擦力還是滑動摩擦力？(2)為了不使磚滑下來，動摩擦因數(shù)至少是多大？提示：(1)磚未滑動，受靜摩擦力(2)2fmaxmg得，動摩擦因數(shù)至少為.答案(1)靜摩擦力(2)1滑動摩擦力大小的計(jì)算(1)公

15、式法：根據(jù)fn計(jì)算(2)二力平衡法：物體處于平衡狀態(tài)(勻速直線運(yùn)動或靜止)時，根據(jù)二力平衡的條件求解2靜摩擦力大小的計(jì)算(1)根據(jù)受力情況和二力平衡條件確定，靜摩擦力的大小總等于使物體發(fā)生相對運(yùn)動趨勢的外力(2)隨著相對運(yùn)動趨勢的增強(qiáng)，靜摩擦力也逐漸增大，但不能一直增大當(dāng)靜摩擦力增大至某一數(shù)值后，物體將開始沿接觸面滑動，靜摩擦力被滑動摩擦力取代靜摩擦力能達(dá)到的最大值稱為最大靜摩擦力fmax.靜摩擦力的范圍為0ffmax.(3)最大靜摩擦力fmax略大于滑動摩擦力一般情況下，為了分析問題方便，可認(rèn)為二者相等，即fmaxn.【例3】重為40 n的木箱放在水平地面上，木箱與地面間的最大靜摩擦力為12

16、 n，動摩擦因數(shù)為0.25.如果分別用8 n和16 n的水平力推木箱，求木箱受到的摩擦力分別為多少？思路點(diǎn)撥：解析用8 n的水平力推木箱，推力小于最大靜摩擦力，木箱不動，由二力平衡條件可知，木箱受到8 n的靜摩擦力用16 n的水平力推木箱，推力大于最大靜摩擦力，木箱運(yùn)動，由于豎直方向處于平衡狀態(tài)，由二力平衡條件可知，ng，則滑動摩擦力fng0.25×40 n10 n.答案8 n10 n在沒有告訴最大靜摩擦力的情況下，常常利用最大靜摩擦力與滑動摩擦力近似相等來分析問題.【一題多變】在上題中，如果在木箱上再疊放一個同樣的木箱，則滑動摩擦力又是多大？解析由二力平衡條件可知n2gfn2g20

17、 n.答案20 n跟進(jìn)訓(xùn)練3.如圖所示，在水平面上，當(dāng)沿水平方向的力f120 n，f211 n時，物體a保持靜止現(xiàn)保持f2不變，當(dāng)f1減小到17 n時，物體受到的摩擦力大小是()a6 nb9 nc28 nd31 na初始狀態(tài)下，物體所受摩擦力ff1f29 n，可知物體的最大靜摩擦力fmaxf9 n當(dāng)f1減小到17 n時，f1f26 nfmax，故物體所受摩擦力為6 n，a正確，b、c、d錯誤1物理觀念：滑動摩擦力、靜摩擦力、動摩擦因數(shù)的概念2科學(xué)思維：滑動摩擦力、靜摩擦力方向的判斷和大小的計(jì)算3科學(xué)方法：假設(shè)法、平衡法、定義法1關(guān)于動摩擦因數(shù)，下列說法正確的是()a兩接觸面間壓力越大，動摩擦因

18、數(shù)越大b兩物體間滑動摩擦力越大，動摩擦因數(shù)越大c兩物體間的動摩擦因數(shù)與滑動摩擦力成正比，與兩物體間的壓力成反比d兩物體間的動摩擦因數(shù)是由兩物體的材料和接觸面的粗糙程度等決定的，與滑動摩擦力和正壓力無關(guān)d動摩擦因數(shù)是由兩物體的材料和接觸面的粗糙程度等決定的，與滑動摩擦力和正壓力無關(guān)，選項(xiàng)a、b、c錯誤，選項(xiàng)d正確2.(多選)如圖所示為傾斜的傳送帶傳送裝置關(guān)于傳送帶上的物體所受的摩擦力，下列說法正確的是()a若傳送帶靜止，物體也靜止，則物體受到沿傳送帶向上的靜摩擦力b若傳送帶靜止，物體也靜止，則物體受到沿傳送帶向下的靜摩擦力c若傳送帶順時針勻速轉(zhuǎn)動，物體隨傳送帶一起向上做勻速運(yùn)動，則物體受到沿傳送

19、帶向上的靜摩擦力d若傳送帶順時針勻速轉(zhuǎn)動，物體隨傳送帶一起向上做勻速運(yùn)動，則物體受到沿傳送帶向上的滑動摩擦力ac物體靜止在靜止的傳送帶上時，或物體隨傳送帶一起向上勻速運(yùn)動的過程中，都具有沿傳送帶下滑的趨勢，所以物體均受到沿傳送帶向上的靜摩擦力作用3.(多選)如圖所示，有三個相同的物體疊放在一起，置于粗糙水平地面上，物體之間不光滑現(xiàn)用一水平力f作用在乙物體上，物體之間仍保持靜止，下列說法正確的是()a丙受到地面的摩擦力大小為f，方向水平向左b甲受到水平向右的摩擦力作用c乙對丙的摩擦力大小為f，方向水平向右d丙對乙的摩擦力大小為f，方向水平向右ac以甲、乙、丙三者整體為研究對象，此整體在水平方向上受力平衡，因此丙受到地面的摩擦力大小等于f，方向水平向左，選項(xiàng)a正確；以甲為研究對象，甲不受摩擦力，選項(xiàng)b錯誤；乙對丙的摩擦力與丙對乙的摩擦力大小相等、方向相反，以甲、乙為整體分析可知，丙對乙的摩擦力大小等于f，方向水平向左，故選項(xiàng)d錯誤，選項(xiàng)c正確4.木塊a、b分別重50 n和60 n，它們與