第3章 第2節(jié)　研究摩擦力

1、.第二節(jié)研究摩擦力學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識(shí) 脈 絡(luò)1.理解滑動(dòng)摩擦力的定義及產(chǎn)生條件.2.理解公式fFN，并會(huì)應(yīng)用計(jì)算滑動(dòng)摩擦力.重點(diǎn)3.知道靜摩擦力產(chǎn)生的條件，并會(huì)判斷靜摩擦力的有無(wú)及方向難點(diǎn) 4.理解最大靜摩擦力，能用二力平衡條件確定靜摩擦力的大小重點(diǎn)滑 動(dòng) 摩 擦 力1定義：在滑動(dòng)摩擦中，物體間產(chǎn)生的阻礙物體相對(duì)滑動(dòng)的作用力，叫做滑動(dòng)摩擦力2方向：總是與物體相對(duì)滑動(dòng)的方向相反，與它們的接觸面相切3大?。焊怪苯佑|面的壓力FN成正比，即fFN.其中叫動(dòng)摩擦因數(shù)，它與互相接觸的物體的材料和接觸面的粗糙程度有關(guān)1滑動(dòng)摩擦力的方向沿接觸面與物體相對(duì)滑動(dòng)方向相反2有滑動(dòng)摩擦力一定有彈力，反之物體間有彈

2、力時(shí)也一定存在摩擦力×3據(jù)公式fFN知，越大，F(xiàn)N越大那么f越大所有相對(duì)滑動(dòng)的物體是否都受到滑動(dòng)摩擦力？【提示】不是在光滑面上滑動(dòng)的物體不受滑動(dòng)摩擦力人在跑步機(jī)上鍛煉，如圖3­2­1所示圖3­2­1討論1：人受到的是靜摩擦力還是滑動(dòng)摩擦力？【提示】人與皮帶之間是沒(méi)有滑動(dòng)的，是靜摩擦力討論2：假設(shè)在跑步時(shí)滑了一下，此時(shí)人受到的是靜摩擦力，還是滑動(dòng)摩擦力？【提示】人與皮帶間因有相對(duì)滑動(dòng)，故是滑動(dòng)摩擦力1滑動(dòng)摩擦力的產(chǎn)生條件：1兩物體間有彈力；2接觸面不光滑；3兩物體發(fā)生了相對(duì)運(yùn)動(dòng)滑動(dòng)2大小：1兩個(gè)物體間滑動(dòng)摩擦力的大小f與正壓力FN成正比，即fFN

3、.2對(duì)公式fFN的理解與應(yīng)用公式中的是比例常數(shù)叫做動(dòng)摩擦因數(shù)，反映接觸面本身的特性，與接觸面的材料、粗糙程度有關(guān)，與接觸面積大小、物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、物體的受力情況均無(wú)關(guān)，沒(méi)有單位公式中的FN是兩個(gè)物體接觸面間的壓力，俗稱(chēng)“正壓力垂直于接觸面的力，壓力的大小在許多情況下需結(jié)合物體的平衡條件確定滑動(dòng)摩擦力f大小與FN成正比，與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)3方向：滑動(dòng)摩擦力的方向總是跟兩物體的接觸面相切并且跟它們相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反注意：1與“相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反并不是與“運(yùn)動(dòng)方向相反2滑動(dòng)摩擦力的作用總是阻礙物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而不是阻礙物體的運(yùn)動(dòng)例如：物體A、B都向右運(yùn)動(dòng)，速度分別為vA1 m/s，vB2 m/s.

4、那么A受到B向右的滑動(dòng)摩擦力f1，是動(dòng)力；B受到A向左的滑動(dòng)摩擦力f2，是阻力1多項(xiàng)選擇有關(guān)滑動(dòng)摩擦力的以下說(shuō)法中，正確的選項(xiàng)是A有壓力一定有滑動(dòng)摩擦力B有滑動(dòng)摩擦力一定有壓力C滑動(dòng)摩擦力總是與接觸面上的壓力垂直D只有運(yùn)動(dòng)物體才受滑動(dòng)摩擦力【解析】產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦力的條件有三個(gè)：正壓力互相接觸且擠壓、接觸面粗糙、發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，缺一不可由產(chǎn)生條件可知，A錯(cuò)誤，B正確；滑動(dòng)摩擦力方向與接觸面相切，而壓力垂直于接觸面，所以滑動(dòng)摩擦力方向跟接觸面所受壓力垂直，C正確；如擦黑板時(shí)，黑板是靜止的，但相對(duì)黑板擦是運(yùn)動(dòng)的，也受滑動(dòng)摩擦力，所以關(guān)鍵是“相對(duì)運(yùn)動(dòng)，故D錯(cuò)誤【答案】BC2以下關(guān)于滑動(dòng)摩擦力的說(shuō)法中，正確

5、的選項(xiàng)是A滑動(dòng)摩擦力的方向總是與物體的運(yùn)動(dòng)方向相反B滑動(dòng)摩擦力總是阻礙物體的運(yùn)動(dòng)C滑動(dòng)摩擦力的方向與物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反D兩個(gè)互相接觸的物體發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，它們都要受到滑動(dòng)摩擦力的作用【解析】滑動(dòng)摩擦力的方向總是與物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反，但與物體的運(yùn)動(dòng)方向既可能一樣，也可能相反，既可能促進(jìn)物體的運(yùn)動(dòng)，也可能阻礙物體的運(yùn)動(dòng)，A、B錯(cuò)誤，C正確摩擦力的產(chǎn)生必須具備三個(gè)條件，兩個(gè)互相接觸的物體發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，接觸面間互相擠壓和粗糙的條件不一定具備，此時(shí)物體間不一定有摩擦力，D錯(cuò)誤【答案】C3如圖3­2­2所示，一平板小車(chē)在外力作用下由靜止向右滑行了一段間隔 x，同時(shí)車(chē)上的物體A

6、相對(duì)車(chē)向左滑行L，此過(guò)程中物體A受到的摩擦力方向如何，該摩擦力是動(dòng)力還是阻力圖3­2­2A程度向左，阻力B程度向左，動(dòng)力C程度向右，阻力 D程度向右，動(dòng)力【解析】由于物體相對(duì)小車(chē)向左滑動(dòng)，那么物體受到小車(chē)向右的滑動(dòng)摩擦力的作用，物體相對(duì)參考系地面是向右運(yùn)動(dòng)的，即滑動(dòng)摩擦力的方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向一樣，所以是動(dòng)力，選項(xiàng)D正確，A、B、C錯(cuò)誤【答案】D滑動(dòng)摩擦力方向的判斷方法1選研究對(duì)象受滑動(dòng)摩擦力作用的物體2選跟研究對(duì)象接觸的物體為參考系3找出研究對(duì)象相對(duì)參考系的運(yùn)動(dòng)方向4滑動(dòng)摩擦力的方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反研 究 靜 摩 擦 力1定義：當(dāng)物體具有相對(duì)滑動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，物體間產(chǎn)生的摩

7、擦叫做靜摩擦，這時(shí)產(chǎn)生的摩擦力叫做靜摩擦力2大小：靜摩擦力的大小是可變填“不變或“可變的，但有一個(gè)最大值，這個(gè)最大值叫做最大靜摩擦力3方向：總與接觸面相切，并與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反1兩個(gè)物體之間的靜摩擦力是可變的，范圍0<ffmax.2靜止的物體可以受到靜摩擦力，運(yùn)動(dòng)的物體也可以受到靜摩擦力3靜摩擦力的方向總與物體運(yùn)動(dòng)的方向相反×用手握住瓶子，使瓶子在豎直方向上靜止，當(dāng)擔(dān)憂(yōu)手中瓶子掉下去時(shí)，總是用力握得更緊一些，這時(shí)瓶子所受的摩擦力增大了嗎？圖3­2­3【提示】由于手與瓶子保持相對(duì)靜止，手與瓶子之間的摩擦力為靜摩擦力，由二力平衡得，摩擦力總與重力大小相

8、等，當(dāng)用力握緊瓶子時(shí)，手與瓶子接觸處壓力增大，手對(duì)瓶子的最大靜摩擦力增大，但靜摩擦力保持不變討論1：相對(duì)靜止的物體間是否一定有靜摩擦力？【提示】不一定，當(dāng)兩物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)才可能有靜摩擦力；當(dāng)沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，就沒(méi)有靜摩擦力討論2：靜摩擦力對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體一定是阻力嗎？【提示】靜摩擦力的作用可以是阻力，也可以是動(dòng)力1產(chǎn)生的條件：1接觸面是粗糙的；2兩物體有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)；3兩物體在接觸面上有正壓力彈力2大小1靜摩擦力具有被動(dòng)性，即其大小總隨迫使物體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的外力的變化而變化，與正壓力大小無(wú)關(guān)2靜摩擦力有一個(gè)最大值，即最大靜摩擦力fmax，靜摩擦力的范圍是0<ffmax.最大靜

9、摩擦力與正壓力成正比3靜摩擦力的大小一般根據(jù)平衡條件法求解如圖3­2­4中程度力F1 N、2 N、3 N時(shí)物塊沒(méi)有運(yùn)動(dòng)，靜摩擦力大小分別為1 N、2 N、3 N.圖3­2­43靜摩擦力方向的判斷1定義法：判斷步驟如下靜摩擦力的方向總跟接觸面相切當(dāng)接觸面為“平面時(shí)，靜摩擦力的方向與接觸面平行，當(dāng)接觸面為“曲面時(shí)，靜摩擦力的方向在接觸點(diǎn)所在的切線(xiàn)上；假設(shè)法判斷相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向；靜摩擦力的方向跟該物體與另一個(gè)物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反如圖3­2­5所示，鞋與程度地面間假設(shè)有摩擦力時(shí)，其方向必與接觸面平行；再假設(shè)地面光滑時(shí)，在人的“蹬力作用下

10、，鞋會(huì)相對(duì)地面向后滑動(dòng)，即鞋對(duì)地的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)程度向后，所以地面對(duì)鞋的靜摩擦力方向?yàn)槌潭认蚯皥D3­2­52平衡條件法當(dāng)互相接觸的兩物體處于靜止或勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，可根據(jù)力的平衡條件共點(diǎn)力平衡條件后面學(xué)習(xí)判斷例如，一木箱在程度地面上，用力推，但沒(méi)有推動(dòng)，根據(jù)力的平衡條件知，一定有一個(gè)力與推力相平衡，這個(gè)力就是靜摩擦力，方向與推力方向相反3根據(jù)力的互相作用特點(diǎn)斷定靜摩擦力的大小和方向當(dāng)物體所受摩擦力方向不易判斷時(shí)，可根據(jù)互相作用的另一物體所受摩擦力情況進(jìn)展判斷，然后根據(jù)二力等大、反向的特點(diǎn)進(jìn)展斷定4如圖3­2­6，在程度桌面上放置一斜面體P，兩長(zhǎng)方體物塊a

11、和b疊放在P的斜面上，整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)假設(shè)將a和b、b與P、P與桌面之間摩擦力的大小分別用f1、f2、f3表示那么圖3­2­6Af10，f20，f30Bf10，f20，f30Cf10，f20，f30Df10，f20，f30【解析】物塊a相對(duì)于b和物塊b相對(duì)于P，都有沿其斜面下滑的趨勢(shì)，所以a和b、b與P之間的摩擦力f1、f2不為零，把物塊a和b及斜面體P看成一個(gè)整體，P與桌面之間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，P與桌面之間摩擦力f3為零，所以選項(xiàng)C正確，A、B、D錯(cuò)誤【答案】C5質(zhì)量為2 kg的物體靜止在程度地面上，如圖3­2­7所示，物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為

12、0.5，最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力視為相等，給物體一程度推力F.取g10 m/s2圖3­2­71當(dāng)推力大小為5 N時(shí)，地面對(duì)物體的摩擦力是多大？2當(dāng)推力大小為12 N時(shí)，地面對(duì)物體的摩擦力是多大？3物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中突然把推力去掉，此時(shí)地面對(duì)物體的摩擦力是多大？【解析】在地面上，F(xiàn)Nmg，那么滑動(dòng)摩擦力即最大靜摩擦力fmax大小為FmaxFNmg0.5×2×10 N10 N.1當(dāng)推力F5 N時(shí)，F(xiàn)<Fmax，物體靜止，那么由二力平衡知：地面對(duì)物體的靜摩擦力的大小F靜F5 N.2當(dāng)推力F12 N時(shí)，F(xiàn)>Fmax，物體滑動(dòng)那么地面對(duì)物體的滑動(dòng)摩擦力的大小F滑F(xiàn)Nmg10 N.3運(yùn)動(dòng)過(guò)程中把