新教材高中物理第三章相互作用__力2摩擦力課件新人教版必修第一冊

1、第三章 相互作用力學習目標1.結合生活情境和已學知識,認識滑動摩擦力和動摩擦因數(shù),會總結滑動摩擦力的產生條件,會判斷滑動摩擦力的方向,會用公式Ff =FN計算滑動摩擦力的大小,培養(yǎng)應用物理知識解決實際問題的能力.2.結合滑動摩擦現(xiàn)象認識靜摩擦現(xiàn)象,通過演示實驗知道最大靜摩擦力的概念,能根據物體受力和運動情況分析靜摩擦力的大小和方向.培養(yǎng)關聯(lián)整合能力和知識遷移能力.2摩擦力知識點一 滑動摩擦力答案:撤去推力F后,木箱運動一會兒就會停下來.這是因為木箱受到地面的滑動摩擦力,滑動摩擦力的方向與木箱的運動方向相反,阻礙木箱的運動.1.如圖所示,木箱在水平推力F的作用下沿地面向右運動.如果撤去推力F,木

2、箱可以沿地面一直運動嗎?為什么?2.用力按住一毛刷,使其在水平桌面上向前滑動,如圖所示.刷毛為什么向后彎曲?用手提著毛刷使刷毛只和桌面接觸但不擠壓,毛刷在桌面上滑動時,刷毛是否發(fā)生彎曲?請解釋原因. 答案:毛刷滑動時受到了向后的滑動摩擦力作用,所以刷毛向后彎曲.當毛刷和桌面沒有擠壓時,刷毛沒有發(fā)生彎曲,刷毛沒有受到滑動摩擦力作用,說明物體間只接觸沒有彈力時沒有滑動摩擦力.3.結合生活經驗,請猜測滑動摩擦力的方向有何特點以及滑動摩擦力的大小與哪些因素有關.答案:滑動摩擦力的方向在接觸面內且與相對運動方向相反.滑動摩擦力的大小與壓力的大小、接觸面的粗糙程度、接觸面的材質等有關.F壓接觸面的材料接觸

3、面的粗糙程度知識點二靜摩擦力1.將一張紙夾入一本書的中間,盡量靠近裝訂處,然后慢慢提起紙,發(fā)現(xiàn)書被提了起來,書在重力作用下并不下落,如圖所示.書為什么不下落?書有沒有下落的趨勢?答案:書沒有下落是因為受到了向上的摩擦力作用,由于紙與書沒有發(fā)生相對運動,所以書受到的是靜摩擦力.由于重力作用,書有下落的趨勢.2.如圖所示,手壓在桌面上并向前推,在手發(fā)生滑動前增大手對桌面的推力,你有什么發(fā)現(xiàn)?答案:推力越大,桌面對手的阻礙作用越大.3.你能結合生活經驗,猜測靜摩擦力的方向特點以及靜摩擦力的大小與什么因素有關嗎?答案:靜摩擦力的方向沿著接觸面,且與物體相對運動趨勢的方向相反.靜摩擦力的大小與引起物體相

4、對運動趨勢的力有關.4.靜摩擦力:相互接觸的兩個物體之間只有 的趨勢,而沒有相對運動,這時的摩擦力叫作靜摩擦力.5.最大靜摩擦力:物體即將開始運動時的摩擦力是最大靜摩擦力,用Fmax表示,則物體所受靜摩擦力F的變化范圍是 .相對運動0FFmax小試身手判斷下列說法的正誤并和同學交流(正確的在括號內打“”,錯誤的打“”).1.兩個物體相互接觸并擠壓就一定存在摩擦力.( )2.運動的物體也可能受到靜摩擦力.( )3.滑動摩擦力總是阻礙物體的運動.( )4.靜摩擦力的大小隨其他力而變化.( )5.有摩擦力說明一定有彈力.( )6.物體間的壓力越大,則摩擦力越大.( )探究一滑動摩擦力問題情境(一)

5、如圖所示,某同學做探究影響滑動摩擦力大小的因素的實驗,鐵塊和木塊的大小和形狀完全相同,實驗時先調節(jié)長木板水平,彈簧測力計拉著物塊在長木板上沿水平方向做勻速直線運動.彈簧測力計的示數(shù)為物塊與木板間滑動摩擦力的大小.甲乙丙答案:木塊和鐵塊疊在一起時彈簧測力計的示數(shù)較大,說明當接觸面粗糙程度不變時,物體間的壓力越大,滑動摩擦力越大.滑動摩擦力的大小與相互接觸的物體間的壓力有關.1.第一次先拉著鐵塊做勻速直線運動,記下彈簧測力計的示數(shù),如圖甲所示;然后再把木塊疊放在鐵塊上,使二者一起做勻速直線運動,記下彈簧測力計的示數(shù),如圖乙所示.兩次彈簧測力計的示數(shù)大小有什么關系?這說明什么問題?2.繼續(xù)將鐵塊和木

6、塊疊放在一起,但木塊在下,鐵塊在上,如圖丙所示.彈簧測力計的示數(shù)與圖乙相比有什么變化?說明什么問題?答案:鐵塊在下時,摩擦力發(fā)生在鐵塊和長木板之間,接觸面是“木鐵”;木塊在下時,摩擦力發(fā)生在木塊與長木板之間,接觸面是“木木”.“木木”接觸時,彈簧測力計的示數(shù)變大,即滑動摩擦力變大,說明當壓力不變時,滑動摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度、接觸面的材料有關.(二) 另一同學認為上面的探究實驗操作起來誤差較大,因為用手拉動彈簧測力計使物塊做勻速直線運動太過困難.基于此,他重新設計了實驗,如圖丁所示.將彈簧測力計一端掛在物塊上,另一端固定在墻上,用手拉動木板做直線運動.丁3.比較兩次的實驗裝置,分析第二

7、種實驗操作有何優(yōu)點.答案:兩次實驗裝置都是利用了二力平衡,即彈簧測力計的拉力大小等于滑動摩擦力.第一種實驗裝置的物塊只有在做勻速直線運動時才滿足上述關系;而第二種實驗裝置,不論外力多大,木板做什么運動,彈簧測力計示數(shù)穩(wěn)定后,物塊一定處于靜止狀態(tài),彈簧測力計示數(shù)一定等于木板對物塊的滑動摩擦力大小.4.按照圖丁的實驗裝置,分別用大小不一樣的外力拉動木板,觀察彈簧測力計的示數(shù)有何特點?說明了什么問題?答案:可以觀察到木板的速度不一樣,但彈簧測力計的示數(shù)相同,說明滑動摩擦力的大小與物體相對運動的速度無關.5.請討論并總結出滑動摩擦力的產生條件.答案:滑動摩擦力的產生條件:(1)物體相互接觸且擠壓(物體

8、間有彈力);(2)接觸面粗糙;(3)物體間有相對運動.過程建構1.判斷滑動摩擦力有無的方法.(1)條件法:根據滑動摩擦力的產生條件判斷.(2)二力平衡法:當物體處于平衡狀態(tài)(靜止或者勻速直線運動)時,根據二力平衡條件判斷.2.對滑動摩擦力的理解.(1)“相對運動”指的是研究對象相對于與其接觸的物體的運動.物體之間的相對運動,都是以施力物體為參考系的,而不一定是物體對地的運動,相對地面靜止的物體可能受滑動摩擦力.(2)“阻礙”:滑動摩擦力的作用效果是阻礙物體間的相對運動.滑動摩擦力既可與物體的運動方向相同作為動力,也可與物體的運動方向相反作為阻力.如圖所示,小車停在光滑的水平面上,小車上放一物體

9、,當用水平向右的力F拉動物體在小車上發(fā)生相對滑動時,小車也沿水平面向右運動.物體受到小車的滑動摩擦力Ff與物體的運動方向相反,是阻力;小車受到物體的滑動摩擦力Ff與小車的運動方向相同,是動力.3.計算滑動摩擦力的方法.(1)公式法:根據公式Ff=FN計算.(2)二力平衡法:物體處于平衡狀態(tài)(勻速直線運動或靜止)時,根據二力平衡條件求解.【典例1】下列情景中,物體M所受滑動摩擦力Ff的示意圖正確的是( )A.物體沿粗糙的水平地面向左運動B.物體沿斜坡上行C.物體貼著豎直墻壁自由下落D.瓶子從手中滑下解析:物體沿粗糙的水平地面向左運動時,受到向右的滑動摩擦力,選項A正確;物體沿斜坡上行時,受到沿斜

10、坡向下的滑動摩擦力,選項B錯誤;物體貼著豎直墻壁自由下落時,物體與墻壁間沒有彈力,則沒有摩擦力,選項C錯誤;瓶子從手中滑下,則摩擦力方向向上,選項D錯誤.答案:A判斷滑動摩擦力方向的方法(1)選取研究對象(受滑動摩擦力作用的物體);(2)選取跟研究對象接觸的物體為參考系;(3)找出研究對象相對參考系的運動方向;(4)滑動摩擦力的方向與相對運動的方向相反.【典例2】當水平拉力為F=40 N時質量為m1=10 kg的木板A可以在水平面上勻速前進.若在木板上再放一個質量為m2的鐵塊B,為使它們勻速前進,水平拉力F為60 N,如圖所示,求鐵塊B的質量.g取10 N/kg.解析:拉力F=40 N時,由二

11、力平衡知,滑動摩擦力Ff=40 N,木板對水平面的壓力F壓=m1g=100 N,由Ff=F壓得,動摩擦因數(shù)=0.4.當拉力F=60 N時,木板對水平面的壓力F壓=(m1+m2)g,摩擦力Ff=60 N,Ff=F壓,解得m2=5 kg.答案:5 kg正確理解滑動摩擦力公式Ff=FN(1)動摩擦因數(shù)的大小跟相互接觸的兩個物體接觸面的材料、接觸面的情況(粗糙程度、干濕情況)有關.(2)根據Ff =FN可知,滑動摩擦力的大小只由 和FN決定,與物體的接觸面積、物體如何運動無關.(3)FN是物體所受的支持力,大小不一定等于物體的重力,FN的大小根據受力情況確定.探究二靜摩擦力問題情境在水平桌面上放一質量

12、較大的木塊,用彈簧測力計水平向右拉木塊.1.當測力計的示數(shù)為1 N時,木塊有相對桌面運動的趨勢但沒有運動,為什么?答案:桌面對木塊施加了一個與拉力方向相反、大小也為1 N的力,這個力就是桌面對木塊的靜摩擦力.2.當逐漸增大拉力到2 N 時,木塊仍靜止,隨著拉力的增大,靜摩擦力有什么變化?答案:靜摩擦力的大小隨著拉力的增大而增大.3.繼續(xù)增大拉力到4 N時,木塊開始運動,此時彈簧測力計的拉力突然減小到3.8 N,此后木塊做勻速直線運動,拉力保持3.8 N不變,這個現(xiàn)象說明了什么問題?答案:當木塊開始運動時,木塊與桌面之間的靜摩擦力達到最大,即最大靜摩擦力.拉力突然變小,此后木塊做勻速直線運動,說

13、明兩個物體之間的滑動摩擦力小于最大靜摩擦力.4.請討論并總結出靜摩擦力的產生條件.答案:靜摩擦力的產生條件:(1)物體相互接觸且擠壓(物體間有彈力);(2)接觸面粗糙;(3)物體間有相對運動趨勢.過程建構1.對靜摩擦力的理解.(1)“相對靜止”的兩種情況:一是兩個物體都靜止;二是兩個物體做方向相同、速度相同的運動.(2)“相對運動趨勢”:指一個物體相對于與它接觸的另一個物體有運動的可能,但仍處于相對靜止狀態(tài).相對運動趨勢既可由外力引起,也可由接觸物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變而引起.如圖所示,箱子靜置于在水平公路上行駛的貨車上.顯然箱子在水平方向上不受其他力的作用,當貨車勻速前進時,箱子與貨車之間沒有

14、相對運動趨勢,故無靜摩擦力.當貨車加速、減速、轉彎時,箱子相對于貨車分別有向后、向前、向外的運動趨勢.(3)阻礙效果:靜摩擦力的作用效果是阻礙物體間的相對運動趨勢.靜摩擦力既可與物體的運動方向相同作為動力,也可與物體的運動方向相反作為阻力.如圖所示,用彈簧測力計沿水平方向拉木塊,木板和木塊一起向右勻速運動.木塊所受木板的靜摩擦力Ff1的方向與木塊運動的方向相反,是阻力;木板所受木塊的靜摩擦力Ff2的方向與木板運動的方向相同,是動力;木板受到桌面的滑動摩擦力Ff3的方向與木板運動的方向相反,是阻力;桌面受到木板向右的滑動摩擦力,但是桌面沒有運動.2.靜摩擦力的大小.(1)取值范圍:0Ff Fma

15、x.(2)計算方法:二力平衡法.(3)最大靜摩擦力與壓力的關系:最大靜摩擦力與壓力有關,并且壓力越大,最大靜摩擦力越大.這就是人們用手拿東西時用力握緊的原因,這樣可以增大最大靜摩擦力,從而不讓物體從手中滑落.3.靜摩擦力方向的判斷.(1)直接判斷:對于相對運動趨勢比較明顯的情況,可以根據“靜摩擦力的方向沿著接觸面且與相對運動趨勢的方向相反”直接判斷.(2)利用假設法判斷:若物體的相對運動趨勢不易判斷,可假設接觸面光滑,看物體會怎樣相對運動,根據相對運動的方向判斷物體間的相對運動趨勢的方向,從而判斷靜摩擦力的方向.(3)根據力的相互性判斷:若甲、乙兩物體間有靜摩擦力,并且能判斷出甲對乙的靜摩擦力

16、的方向,則乙對甲的靜摩擦力的方向與甲對乙的靜摩擦力的方向相反.4.靜摩擦力與滑動摩擦力的區(qū)別與聯(lián)系.項目靜摩擦力滑動摩擦力產生條件相同點相互接觸;相互擠壓;接觸面粗糙不同點有相對運動趨勢有相對運動力的三要素大小與壓力無關,大小為0FFmax與壓力成正比,計算公式Ff=F壓方向相同點與運動方向無直接關系,可與運動方向相同,也可與運動方向相反或者成某一夾角;沿著接觸面;與同一接觸面上的彈力方向垂直不同點與相對運動趨勢方向相反與相對運動方向相反作用點在接觸面(點)上;作力的圖示時,可根據等效原理畫到物體的重心上說明:最大靜摩擦力比滑動摩擦力稍大;在有些計算中可認為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力.【典例3

17、】如圖所示,物體A、B在力F作用下一起以相同速率沿F方向勻速運動.關于物體A所受的摩擦力,下列說法正確的是( )甲乙A.甲、乙兩圖中物體A均受摩擦力,且方向均與F相同B.甲、乙兩圖中物體A均受摩擦力,且方向均與F相反C.甲、乙兩圖中物體A均不受摩擦力D.甲圖中物體A不受摩擦力,乙圖中物體A受摩擦力,方向和F相同解析:用假設法分析.甲圖中,假設A受摩擦力,與A做勻速運動不符,所以A不受摩擦力;乙圖中,假設A不受摩擦力,A將相對B沿斜面向下運動,則知A受沿F方向的摩擦力.選項D正確.答案:D判斷靜摩擦力有無的方法(1)條件法:根據摩擦力的產生條件判斷.(2)二力平衡法:當物體處于靜止或勻速直線運動

18、狀態(tài)時,根據二力平衡條件判斷.(3)假設法:判斷靜摩擦力的思維過程如下.【典例4】如圖所示,重力為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F1=13 N,F2=6 N.已知木塊與桌面間的動摩擦因數(shù)為0.2,設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力.求:(1)木塊所受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.解析:本題綜合考查滑動摩擦力和靜摩擦力的大小和方向的判斷,題目信息最大靜摩擦力等于滑動摩擦力是解決此題的關鍵.當木塊運動時受到的滑動摩擦力為F滑=FN=G=0.240 N=8 N,即木塊與桌面間的最大靜摩擦力F

19、max=8 N.(1)加上F1、F2后,F1和F2的共同作用相當于一個大小為F=F1-F2=7 N方向向右的力.由于FFmax,故加上F1、F2后木塊處于靜止狀態(tài),則木塊受到桌面靜摩擦力的作用,大小為7 N,方向水平向左.(2)將F1撤去后,由于F2Fmax,故木塊仍然保持靜止.由二力平衡知識知,木塊受到的靜摩擦力大小等于F2,方向水平向右.答案: (1)7 N水平向左(2)6 N水平向右計算摩擦力的方法(1)先判斷是靜摩擦力還是滑動摩擦力.(2)計算滑動摩擦力:公式法、二力平衡法.(3)計算靜摩擦力:二力平衡法.課堂評價1.下列操作能減小摩擦力的是( )A.汽車換上新輪胎B.短跑運動員換上釘

20、子鞋C.衛(wèi)生間鋪上防滑墊D.電風扇轉軸處加上潤滑油答案:D2.如圖所示,物體質量為m,與水平桌面間的動摩擦因數(shù)為,受水平向右的推力F的作用勻速運動,重力加速度為g.物體從圖示位置到物體右端滑離桌邊三分之一的過程中,下列說法正確的是( )答案:AA.推力F的大小始終是mgB.物體所受摩擦力逐漸減小C.因接觸面積變小,動摩擦因數(shù)會變大D.推力F因物體懸空部分變大而變小3.一物塊在水平力拉動下,沿靜止的水平傳送帶由A端運動到B端,如圖甲所示,這時所受摩擦力為F1;現(xiàn)開動機械讓傳送帶向左勻速傳動,再次將該物塊由傳送帶的左端勻速拉動到右端,這時所受摩擦力大小為F2,如圖乙所示.則F1、F2的大小關系滿足

21、( )答案:AA.F1=F2B.F1F2 D.上述三種情況都有可能甲乙4.把一個重力為G的物體,用一個水平力F=kt(k為恒量,t為時間)壓在豎直的足夠高的平整的墻上,如圖所示.從t=0開始物體所受的摩擦力Ff隨t的變化關系是下圖中的( )ABCD答案:B5.質量為3.0 kg的空木箱,放置在水平地面上,沿水平方向施加拉力,當拉力F1=8.0 N時,木箱靜止;當拉力F2=10.3 N時,木箱做勻速直線運動.g取9.8 N/kg,求:(1)木箱與地面間的動摩擦因數(shù);(2)木箱在8.0 N的拉力作用下受到的摩擦力的大小;(3)木箱在12.0 N水平拉力作用下受到的摩擦力的大小.答案:(1)0.35(2)8.0 N(3)10.3 N(2)當拉力F1=8.0 N時,木箱靜止,木箱水平方向所受到的靜摩擦力Ff2與F1是一對平衡力,則有Ff2=F1=8.0 N.(3)當拉力F