高中物理 3.2研究摩擦力 學(xué)案1 粵教版必修1

1、§3.2 研究摩擦力【學(xué)習(xí)目標(biāo)】知識(shí)與技能：1認(rèn)識(shí)滑動(dòng)摩擦的規(guī)律，知道滑動(dòng)摩擦因數(shù)與相互接觸的物體的材料和接觸面的粗糙程度有關(guān)。2能運(yùn)用動(dòng)摩擦因數(shù)計(jì)算摩擦力。3認(rèn)識(shí)靜摩擦的規(guī)律，知道靜摩擦力的變化范圍及最大值。4知道最大靜摩擦力略大于滑動(dòng)摩擦力。過程與方法：1經(jīng)歷探究實(shí)驗(yàn)的過程，學(xué)習(xí)從實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)規(guī)律的方法。2學(xué)習(xí)通過查閱資料的形式，了解生活中的摩擦力現(xiàn)象。3通過對(duì)生活中各種摩擦的觀察與思考，學(xué)習(xí)結(jié)果表述的方法。在于情感態(tài)度與價(jià)值觀：在理解摩擦力的利與弊的過程中，領(lǐng)略自然界的和諧與奇妙，使價(jià)值觀得到提升。【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】 1滑動(dòng)摩擦力產(chǎn)生的條件及規(guī)律，并會(huì)用fN解決具體問題。2靜摩擦力產(chǎn)

2、生的條件及規(guī)律，正確理解最大靜摩擦力的概念?！局R(shí)要點(diǎn)】 摩擦力的產(chǎn)生條件為：兩物體直接接觸、相互擠壓、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)。這四個(gè)條件缺一不可。 兩物體間有彈力是這兩物體間有摩擦力的必要條件。（沒有彈力不可能有摩擦力）2.滑動(dòng)摩擦力大小 在接觸力中，必須先分析彈力，再分析摩擦力。 只有滑動(dòng)摩擦力才能用公式F=FN，其中的FN表示正壓力，不一定等于重力G。3.靜摩擦力大小必須明確，靜摩擦力大小不能用滑動(dòng)摩擦定律F=FN計(jì)算，只有當(dāng)靜摩擦力達(dá)到最大值時(shí)，其最大值一般可認(rèn)為等于滑動(dòng)摩擦力，既Fm=FN靜摩擦力的大小要根據(jù)物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況共同確定，其可能的取值范圍是 0Ff

3、Fm4.摩擦力方向摩擦力方向和物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)（或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)）的方向相反。摩擦力的方向和物體的運(yùn)動(dòng)方向可能成任意角度。通常情況下摩擦力方向可能和物體運(yùn)動(dòng)方向相同（作為動(dòng)力），可能和物體運(yùn)動(dòng)方向相反（作為阻力），可能和物體速度方向垂直（作為勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力）。在特殊情況下，可能成任意角度。【問題探究】 受靜摩擦力作用的物體一定靜止嗎?解答：物體是否受到靜摩力，與物體處于靜止還是運(yùn)動(dòng)狀態(tài)沒有關(guān)系關(guān)鍵是物體相對(duì)與其接觸的物體是否靜止，比如皮帶傳送機(jī)把貨物運(yùn)往高處，物體是運(yùn)動(dòng)的，但相對(duì)皮帶沒有滑動(dòng)，受到的是靜摩擦力其實(shí)，生活中很多運(yùn)動(dòng)的物體都受到靜摩擦力的作用如一個(gè)人端著一杯水走路，杯子受到手的摩

4、擦力；人走路時(shí)受地面的摩擦力；站在起動(dòng)的火車上的人受到車廂底板的摩擦力當(dāng)然了，有大量的物體受靜摩擦力作用而保持靜止，如斜面上靜止不動(dòng)的物體【疑難解析】例題 如圖1所示，質(zhì)量為m的物塊與水平轉(zhuǎn)臺(tái)之間的最大靜摩擦力為物塊重力的K倍，物塊與轉(zhuǎn)軸OO相距為R。物塊隨轉(zhuǎn)臺(tái)由靜止開始加速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)物塊的線速度增加到時(shí)即將在轉(zhuǎn)臺(tái)上滑動(dòng)，則此時(shí)物塊所受摩擦力的大小和方向的判斷正確的是A，方向指向圓心B，方向指向圓心C，方向偏離圓心D，方向偏離圓心錯(cuò)解 物塊即將在轉(zhuǎn)臺(tái)上滑動(dòng)還未滑動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)臺(tái)對(duì)物塊的最大靜摩擦力恰好提供向心力，已知此時(shí)物塊做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度為，故有的方向?yàn)檠刂霃街赶驁A心。由此可知，選項(xiàng)A、B均正確

5、。剖析 上述解答只考慮到物塊沿半徑方向（法向）遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，而忽視了物塊沿切線方向的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，將題意中轉(zhuǎn)臺(tái)的加速轉(zhuǎn)動(dòng)混同為勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，片面地認(rèn)為物塊所受的最大靜摩擦力恰好提供向心力，從而錯(cuò)誤地選擇了A、B兩個(gè)選項(xiàng)。正解 物塊即將在轉(zhuǎn)臺(tái)上滑動(dòng)時(shí)，所受的摩擦力為最大靜摩擦力，依題意有由于物塊隨轉(zhuǎn)臺(tái)由靜止開始加速轉(zhuǎn)動(dòng)，在物塊開始滑動(dòng)之前既有沿法向（半徑方向）遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，又有沿切向（圓弧切線方向）滯后運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。那么，物塊相對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)總的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)既不沿法向，也不沿切向，而是介于這兩者之間。則物塊所受靜摩擦力（含最大）的方向應(yīng)與其總的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反，這一方向顯然要偏離圓心，如圖2所示。故只有選

6、項(xiàng)C正確。且因這時(shí)是由最大靜摩擦力的一個(gè)分力提供內(nèi)心力，故選項(xiàng)D是錯(cuò)誤的?！镜湫屠}】【例一】在一勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的傳送帶上有一質(zhì)量為m的物體A，物體A與傳送帶一起以速度V向右運(yùn)動(dòng)，如圖3-2-1所示，AV判斷物體A有受到摩擦力的作用嗎？解題分析: (圖3-2-1)解1：物體A與傳送帶以相同的速度勻速傳送，屬于平衡狀態(tài)，所以水平方向不受到摩擦力的作用；解2：假設(shè)物體A受到摩擦力的作用，且方向與其運(yùn)動(dòng)方向相反，那么物體A就不能做勻速運(yùn)動(dòng)，這與物體的狀態(tài)條件相矛盾，所以物體A沒有受到摩擦力的作用；【答案】物體A沒有受到摩擦力的作用。 發(fā)散：如果物體A靜靜地放上勻速傳送的傳送帶上，在此后很小的一段時(shí)間內(nèi)，物

7、體A有受到摩擦力的作用嗎？點(diǎn)評(píng)：本題容易范這樣的錯(cuò)誤：“因?yàn)槲矬w向右運(yùn)動(dòng)，所以物體A有受到摩擦力的作用，且方向與物體運(yùn)動(dòng)方向相反?！迸袛辔矬w有否受到滑動(dòng)摩擦力，不是看物體有否運(yùn)動(dòng)，而是看物體有否相對(duì)運(yùn)動(dòng)；范此錯(cuò)誤是因?yàn)闆]有搞清以下兩個(gè)概念：1運(yùn)動(dòng)：通常是指絕對(duì)運(yùn)動(dòng)，是以地面為參考物；2相對(duì)運(yùn)動(dòng)：是相對(duì)接觸物（或點(diǎn)）的運(yùn)動(dòng)，是以接觸物（或點(diǎn)）為參考物；【例二】小明在一次勞動(dòng)任務(wù)中負(fù)責(zé)把一個(gè)重為1000kg的書柜從教室前搬到后方，書柜與地面間的動(dòng)摩擦系數(shù)為0.4，小明的最大推力為1200N，小明沿水平方向使勁地推了一下，書柜一動(dòng)也不動(dòng)，這下小明心急了：教室只剩下他一個(gè)人，怎樣也搬不動(dòng)??？（f靜=f

8、動(dòng)）1 小明開始使勁推一下書柜，不動(dòng)；書柜一共受到幾個(gè)力的作用？2 為了使小明能完成任務(wù)，試用你學(xué)過的知識(shí)，幫小明想一個(gè)辦法完成任務(wù)；3 小明至少要先搬走多少書才能完成任務(wù)？(g=10m/s2)解題分析: 解：書柜靜止屬于平衡狀態(tài)：豎直方向書柜一定受到重力的作用，由二力平衡，地面對(duì)它一定有支持力的作用；水平方向書柜受到推力的作用，那么只能由摩擦力來與推力平衡 ；所以書柜一共受到4個(gè)力的作用，而且豎直和水平方向的兩個(gè)力都是平衡力。辦法：將書柜中一部分的書拿到教室的后方，剩余的和書柜一起推倒教室后方，然后再把剛才拿出來的書放回書柜。原理：小明推不動(dòng)書柜是因?yàn)闀衽c地面間的靜摩擦力過大，所以要其靜摩

9、擦力， 由 f靜=f動(dòng)N通過減少書柜的重力來減少它對(duì)地面的正壓力；設(shè)書柜總質(zhì)量為M，要先搬走的書質(zhì)量為m由 f靜=f動(dòng)N（Mm）g代入數(shù)據(jù)得：m= 700(kg)發(fā)散：由此請(qǐng)你想想“愚公移山”故事中的哲學(xué)道理；點(diǎn)評(píng)：本題用到了狀態(tài)法判斷靜摩擦力，當(dāng)然你還可用假設(shè)法來判斷；同時(shí)還結(jié)合生活實(shí)例考查了摩擦力的知識(shí)，但在第二問中，你不能說去減少動(dòng)摩擦系數(shù)來減少最大靜摩擦力，因?yàn)槭怯晌镔|(zhì)的材料和粗糙程度來決定的。反思：影響摩擦力大小的是內(nèi)在因素，N是外因素，在現(xiàn)實(shí)生活中內(nèi)在因素一般很難改變，但我們可以改變外因素來達(dá)到目的?！疽?guī)律總結(jié)】(1)靜摩擦力方向的判斷FAB假設(shè)法:即假設(shè)接觸面光滑，看物體是否會(huì)發(fā)

10、生相對(duì)運(yùn)動(dòng)；若發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則說明物體原來的靜止是有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的靜止.且假設(shè)接觸面光滑后物體發(fā)生的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向即為原來相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向，從而確定靜摩擦力的方向.根據(jù)物體所處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，應(yīng)用力學(xué)規(guī)律判斷.BASF如圖所示物塊A和B在外力F作用下一起沿水平面向右以加速度a做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，若A的質(zhì)量為m，則很容易確定A所受的靜摩擦力大小為ma，方向水平向右.在分析靜摩擦力方向時(shí)，應(yīng)注意整體法和隔離法相結(jié)合.如圖所示，在力F作用下，A、B兩物體皆靜止，試分析A所受的靜摩擦力. (2)摩擦力大小計(jì)算分清摩擦力的種類：是靜摩擦力還是滑動(dòng)摩擦力.滑動(dòng)摩擦力由Ff=FNNN變，則Ff也變的動(dòng)態(tài)關(guān)系.靜摩擦

11、力:最大靜摩擦力是物體將發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)這一臨界狀態(tài)時(shí)的摩擦力，它只在這一狀態(tài)下才表現(xiàn)出來.它的數(shù)值跟正壓力成正比，一般可認(rèn)為等于滑動(dòng)摩擦力.靜摩擦力的大小、方向都跟產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的外力密切相關(guān)，但跟接觸面相互擠壓力無直接關(guān)系.因而靜摩擦力具有大小、方向的可變性，即靜摩擦力是一種被動(dòng)力，與物體的受力和運(yùn)動(dòng)情況有關(guān).求解靜摩擦力的方法是用力的平衡條件或牛頓運(yùn)動(dòng)定律.即靜摩擦力的大小要根據(jù)物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況共同確定，其可能的取值范圍是 0FfFm【當(dāng)堂反饋】1下列關(guān)于力的說法， 正確的是( )A兩個(gè)物體一接觸就會(huì)產(chǎn)生彈力B物體的重心不一定在物體上C滑動(dòng)摩擦力的方向和物體運(yùn)動(dòng)方向相反D懸掛在天花

12、板上的輕質(zhì)彈簧在掛上重2N的物體后伸長(zhǎng)2cm靜止， 那么這根彈簧伸長(zhǎng)1cm后靜止時(shí)， 它的兩端各受到1N的拉力2如圖所示，在粗糙的水平面上疊放著物體A和B，A和B間的接觸面也是粗糙的，如果用水平拉力F拉A，但A、B仍保持靜止，則下面的說法中正確的是（ ）。A物體A與地面間的靜摩擦力的大小等于FB物體A與地面的靜摩擦力的大小等于零 C物體A與B間的靜摩擦力的大小等于F D物體A與B間的靜摩擦力的大小等于零3關(guān)于兩物體之間的彈力和摩擦力，下列說法中正確的是( )A有摩擦力一定有彈力B摩擦力的大小與彈力成正比C有彈力一定有摩擦力D彈力是動(dòng)力，摩擦力是阻力F4如圖所示，用水平力F將物體壓在豎直墻壁上，

13、保持靜止?fàn)顟B(tài)，物體所受的摩擦力的大小( )A隨F的增大而增大 B隨F的減少而減少C等于重力的大小 D可能大于重力5用手握著一個(gè)玻璃杯，處于靜止?fàn)顟B(tài)。如果將手握得更緊，手對(duì)玻璃杯的靜摩擦力將 ，如果手的握力不變，而向杯中倒入一些水（杯仍處于靜止?fàn)顟B(tài)），手對(duì)杯的靜摩擦力將 。6一木塊放在水平桌面上，在水平方向共受到兩個(gè)拉力作用，拉力的大小如圖所示，物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，（1）若只撤去10N的拉力，則物體能否保持靜止?fàn)顟B(tài)？ ；（2）若只撤去2N的力，物體能否保持靜止?fàn)顟B(tài)？ 。vF7如圖所示，在=0.2的粗糙水平面上，有一質(zhì)量為10kg的物體以一定的速度向右運(yùn)動(dòng)，同時(shí)還有一水平向左的力F作用于物體上，其大

14、小為10N，則物體受到的摩擦力大小為_，方向?yàn)開(g取10N/kg)8如圖所示，重20N的物體，在動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1的水平面上向左運(yùn)動(dòng)，同時(shí)受到大小為10N水平向右的力F作用，物體所受摩擦力的大小為 ，方向?yàn)??！緟⒖即鸢浮?BD 2AD 3A 4C 5不變；變大 6最大靜摩擦力fm8N，若只撤去10N的拉力，則物體能保持靜止；若只撤去2N的力，物體可能保持靜止也可能產(chǎn)生滑動(dòng)。 720N，水平向左 82N，水平向右【達(dá)標(biāo)訓(xùn)練】1關(guān)于靜摩擦力的說法中，正確的是A兩個(gè)相對(duì)靜止的物體之間一定有摩擦力作用B受靜摩擦力作用的物體一定是靜止的C靜摩擦力一定是阻力D在物體間壓力一定的條件下，靜摩擦力的大小是

15、可以變化的，但有一個(gè)限度2如圖19所示，在=01的水平面上向右運(yùn)動(dòng)的物體，質(zhì)量為20 kg在運(yùn)動(dòng)過程中，還受到一個(gè)水平向左的大小為10N的拉力F的作用，則物體受到的滑動(dòng)摩擦力為(g=10N/kg)圖19A10N，向右B10N，向左C20N，向右D20N，向左3運(yùn)動(dòng)員用雙手握住豎直的竹桿勻速攀上和勻速下滑時(shí)，運(yùn)動(dòng)員所受的摩擦力分別是F1和F2，那么 AF1向下，F(xiàn)2向上，且F1=F2BF1向下，F(xiàn)2向上，且F1F2CF1向上，F(xiàn)2向上，且F1=F2DF1向上，F(xiàn)2向下，且F1=F24關(guān)于摩擦力的方向，下列說法中不正確的是A滑動(dòng)摩擦力的方向，總是和物體運(yùn)動(dòng)的方向相反B滑動(dòng)摩擦力的方向，可能和物體運(yùn)動(dòng)的方向相同C物體所受的摩擦力方向總是和接觸面相切D滑動(dòng)摩擦力的方向，可能和物體運(yùn)動(dòng)的方向相反5下列說法中正確的是滑動(dòng)摩擦力的方向總是和物體運(yùn)動(dòng)方向相反靜摩擦力的大小與物體對(duì)接觸面的正壓力成正比運(yùn)動(dòng)的物體可能受到靜摩擦力作用物體受到摩擦力作用時(shí)，也一定受到彈力作用，且這兩個(gè)力一定互相垂直ABCD6在水平地面上，質(zhì)量為20kg的物體向東滑動(dòng)，同時(shí)物體又受到向西的水平拉力10N作用，若物體和水平地面間動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1，則物體受到的摩擦力大小為_，方向_（g取10N/kg）7質(zhì)量為10kg的物體靜止放在水平面上，物體