3.2摩擦力（導(dǎo)學(xué)案）高一物理

第2節(jié)摩擦力導(dǎo)學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.知道滑動(dòng)摩擦力概念及產(chǎn)生的條件，會(huì)判斷滑動(dòng)摩擦力的方向2.會(huì)用公式F=μFN計(jì)算滑動(dòng)摩擦力的大小3.知道靜摩擦力產(chǎn)生的條件，會(huì)判斷靜摩擦力的大小和方向4.認(rèn)識(shí)靜摩擦的規(guī)律，知道靜摩擦力的變化范圍及其最大值【學(xué)習(xí)重難點(diǎn)】1．滑動(dòng)摩擦力大小的計(jì)算以及方向的判斷（重點(diǎn)）2．靜摩擦力的有無(wú)的判斷以及靜摩擦力方向的判斷（重點(diǎn)難點(diǎn)）3．靜摩擦力產(chǎn)生的條件及規(guī)律，正確理解最大靜摩擦力的概念（重點(diǎn)）【知識(shí)回顧】初中摩擦力內(nèi)容復(fù)習(xí)：一、摩擦力1.兩個(gè)互相接觸的物體，當(dāng)它們發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，在接觸面上會(huì)產(chǎn)生一種阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力，這種力叫做摩擦力?；瑒?dòng)摩擦力；一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面上滾動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力叫做滾動(dòng)摩擦力；兩個(gè)相互接觸的物體，當(dāng)它們要發(fā)生而尚未發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在它們接觸面上產(chǎn)生一種阻礙物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力，稱為靜摩擦力.二、摩擦力的產(chǎn)生條件和方向1．產(chǎn)生條件：(1)物體相互接觸且擠壓（有彈力）；(2)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)；(3)接觸面不光滑。2．作用點(diǎn)：摩擦力發(fā)生在接觸面上，所以摩擦力的作用點(diǎn)就在接觸面上，但為了研究方便，可把摩擦力的作用等效到一個(gè)點(diǎn)上，畫力的示意圖時(shí)，可將摩擦力作用點(diǎn)畫在物體重心上。3．方向：與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反。摩擦力的方向有時(shí)與物體的運(yùn)動(dòng)方向相反，起阻力作用；有時(shí)與物體的運(yùn)動(dòng)方向相同，起動(dòng)力作用。三、摩擦力的大小測(cè)量和影響因素1．使用彈簧測(cè)力計(jì)可以粗略測(cè)量滑動(dòng)摩擦力的大小。方法：用彈簧測(cè)力計(jì)水平拉動(dòng)木塊，使它沿長(zhǎng)木板做勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)二力平衡原理，可知彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)等于滑動(dòng)摩擦力大小。2．根據(jù)影響滑動(dòng)摩擦力的因素，通過增大壓力或增大接觸面粗糙程度，可以增大摩擦，通過減小壓力或減小接觸面粗糙程度可以減小摩擦。四、摩擦的利用和防止1.增大摩擦的方法：（1）增大壓力；（2）增大接觸面粗糙程度；（3）將滾動(dòng)摩擦變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦。2.減小摩擦的方法：（1）減小壓力；（2）減小接觸面粗糙程度；（3）變滑動(dòng)摩擦為滾動(dòng)摩擦；（4）使接觸面互相分離?！咀灾黝A(yù)習(xí)】一、滑動(dòng)摩擦力1.定義：兩個(gè)相互接觸的物體，當(dāng)它們相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，在接觸面上會(huì)產(chǎn)生一種阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力，這種力叫作滑動(dòng)摩擦力。2.方向：沿著接觸面，跟物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反。(1)公式：Ff＝μFN，其中FN表示接觸面上壓力的大小，μ為動(dòng)摩擦因數(shù)。(2)動(dòng)摩擦因數(shù)μ跟相互接觸的兩個(gè)物體的材料、接觸面的粗糙程度有關(guān)，沒有單位。二、靜摩擦力1.定義：相互接觸的兩個(gè)物體之間只有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，而沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這時(shí)的摩擦力叫作靜摩擦力。2.方向：沿著接觸面，跟物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反。：隨外力的變化而變化，當(dāng)外力增大到某一值時(shí)，物體就要滑動(dòng)，此時(shí)靜摩擦力達(dá)到最大值Fmax，我們把Fmax叫作最大靜摩擦力。靜摩擦力的取值范圍為0＜F≤Fmax。【課堂探究】思考與討論：為什么汽車的輪胎、鞋子和手套有很多花紋，這些花紋有什么作用嗎？復(fù)習(xí)與回顧：初中我們已經(jīng)學(xué)習(xí)過:兩個(gè)相互接觸的物體，當(dāng)它們發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)，就會(huì)在接觸面上產(chǎn)生阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)的力，這種力就叫作摩擦力。思考與討論：用彈簧測(cè)力計(jì)拖動(dòng)水平固定木板上的木塊，使它做勻速運(yùn)動(dòng)，測(cè)力計(jì)的示數(shù)等于木塊所受摩擦力的大小。改變木塊和木板之間的壓力，摩擦力的大小也隨之改變。如果摩擦力的大小跟壓力的大小存在某種定量關(guān)系的話，它們可能是怎樣的關(guān)系呢？一、滑動(dòng)摩擦力思考：冰壺比賽中的冰壺，剎車過程中的汽車，都會(huì)因受到摩擦力停下來(lái)，這個(gè)摩擦力是什么摩擦力？（一）滑動(dòng)摩擦力的定義和產(chǎn)生條件1.定義：兩個(gè)互相接觸擠壓且發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體,在它們的接觸面上會(huì)產(chǎn)生阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力，此力即為滑動(dòng)摩擦力。2.產(chǎn)生條件：接觸面粗糙、物體間相互接觸且擠壓、兩物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。（二）滑動(dòng)摩擦力的方向【觀看】滑動(dòng)摩擦力方向演示思考與討論：(1)通過以上兩個(gè)視頻觀看，你認(rèn)為毛刷所受滑動(dòng)摩擦力的方向有何特點(diǎn)？(2)滑動(dòng)摩擦力的方向是否與毛刷運(yùn)動(dòng)方向相反？分析：物體v0=0(3)滑動(dòng)摩擦力是否一定是阻力？【小結(jié)】1.滑動(dòng)摩擦力的方向：總是沿著接觸面，并且跟物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反。2.“相對(duì)”于“誰(shuí)”：相對(duì)于接觸的物體，而不是一定相對(duì)于地面。3.判斷方向的步驟：①找接觸的物體——②判斷相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向——③畫出具體方向。相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而不是阻礙物體的運(yùn)動(dòng)，所以滑動(dòng)摩擦力的方向可能與物體運(yùn)動(dòng)方向相同，也可能相反。（三）滑動(dòng)摩擦力的大小【小實(shí)驗(yàn)】在桌面上墊一張紙，把一本書壓在紙上，然后用手沿著桌面拉動(dòng)紙張,保持接觸面的材料不變,在大小不同的壓力下拉動(dòng)紙張(材料可以是紙、塑料、毛巾、木板等);然后保持壓力不變，改變接觸面的材料。你認(rèn)為滑動(dòng)摩擦力的大小跟哪些因素有關(guān)？【演示實(shí)驗(yàn)】（1）研究影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素；（2）定量研究滑動(dòng)摩擦力大小【小結(jié)】1.大?。夯瑒?dòng)摩擦力的大小跟壓力成正比。思考：兩物體間的壓力是否一定等于重力大??？2.公式：Ff=μFNμ是動(dòng)摩擦因數(shù)，它的數(shù)值只跟相互接觸的兩個(gè)物體的材料和接觸面的粗糙程度有關(guān)；動(dòng)摩擦因數(shù)無(wú)單位。3.幾種材料不同的動(dòng)摩擦因數(shù)：【例題】在我國(guó)東北寒冷的冬季，有些地方用雪橇作為運(yùn)輸工具。一個(gè)有鋼制滑板的雪橇，連同木料的質(zhì)量為4.9×103kg。在水平的冰道上，馬要在水平方向上用多大的力，才能夠拉著雪橇勻速前進(jìn)？【解析】對(duì)雪橇進(jìn)行受力分析：F＝Ff；FN＝mg；Ff＝μFN＝μmg；F＝μmg＝0.02×4.9×103×10N＝980N馬要在水平方向用980N的力，才能夠拉著雪橇勻速前進(jìn)。思考與討論：(1)靜止的物體是否也可以受到滑動(dòng)摩擦力？你能舉例說(shuō)明嗎？(2)相互接觸的物體處于相對(duì)靜止時(shí)，它們之間是否就不存在摩擦力了呢？二、靜摩擦力【觀察與思考】視頻演示（一）靜摩擦力的定義及產(chǎn)生條件1.定義：兩個(gè)相互接觸擠壓而保持相對(duì)靜止的物體,當(dāng)它們之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí),在它們的接觸面上會(huì)產(chǎn)生阻礙物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力，此力即為靜摩擦力。2.產(chǎn)生條件：接觸面粗糙、物體間相互接觸且擠壓、兩物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。（二）靜摩擦力有無(wú)判斷方法1.假設(shè)法：假設(shè)兩物體間無(wú)靜摩擦力，看物體是否相對(duì)滑動(dòng)。2.狀態(tài)法：根據(jù)物體所處的狀態(tài)和有關(guān)力學(xué)條件加以判斷。（三）靜摩擦力的方向【視頻演示】?jī)蓚€(gè)有關(guān)靜摩擦力方向的演示思考與討論：(1)通過以上兩個(gè)視頻觀看，你認(rèn)為物體所受靜摩擦力的方向有何特點(diǎn)？(2)靜摩擦力的方向是否與物體運(yùn)動(dòng)方向相反？分析：物體v0=0，(3)靜摩擦力是否可以與運(yùn)動(dòng)方向垂直呢？請(qǐng)舉例說(shuō)明。(4)靜摩擦力是否一定是阻力？請(qǐng)舉例說(shuō)明?！拘〗Y(jié)】1.靜摩擦力的方向：總是沿著接觸面，并且跟物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反。2.“相對(duì)”于“誰(shuí)”：相對(duì)于接觸的物體，而不是一定相對(duì)于地面。3.判斷方向的步驟：①找接觸的物體——②判斷相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向——③畫出具體方向。相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，而不是阻礙物體的運(yùn)動(dòng)，所以靜摩擦力的方向可能與物體運(yùn)動(dòng)方向相同，也可能相反,還可能垂直。（四）靜摩擦力的大小【實(shí)驗(yàn)演示】靜摩擦力的大小變化1.隨著產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的外力大小的變化而變化；2.跟物體間接觸面的壓力大小無(wú)關(guān)；3.大小取值范圍0<F≤Fm；4.最大靜摩擦力大于滑動(dòng)靜摩擦力。（五）靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力的比較靜摩擦力滑動(dòng)摩擦力產(chǎn)生條件相同點(diǎn)①相互接觸且擠壓；②接觸面粗糙不同點(diǎn)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)力的三要素大小不同點(diǎn)與壓力無(wú)關(guān)，大小為0

<

F≤

Fmax與壓力成正比，大小Ff

=μFN方向相同點(diǎn)①與接觸面相切；②與彈力方向垂直。不同點(diǎn)與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反作用點(diǎn)相同點(diǎn)都作用在接觸面上課堂小結(jié)：【自我測(cè)評(píng)】1．下列關(guān)于摩擦力的理解正確的是（）A．有摩擦力的地方一定有彈力B．摩擦力總是阻礙物體的運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)C．摩擦力與該處彈力的方向可能相互垂直D．摩擦力的大小與該處彈力大小成正比【答案】A【詳解】A．彈力是產(chǎn)生摩擦力的條件之一，則有摩擦力的地方一定有彈力，選項(xiàng)A正確；B．摩擦力總是阻礙物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．摩擦力方向與接觸面相平行，總與彈力方向垂直，故C錯(cuò)誤；D．當(dāng)動(dòng)摩擦因數(shù)確定時(shí)，滑動(dòng)摩擦力的大小一定與所受的彈力成正比，而靜摩擦力沒有這關(guān)系，故D錯(cuò)誤。故選A。2．用手握住瓶子，瓶子質(zhì)量為70g，空氣阻力忽略不計(jì)，重力加速度g=10m/s2。如果握力加倍，并帶動(dòng)瓶子向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則對(duì)于手和瓶子間的摩擦力有（

）A．方向由向下變成向上 B．手越干越粗糙摩擦力越大【答案】D【詳解】AB．用手握住瓶子，瓶子受力平衡，對(duì)瓶子受力分析，豎直方向上受重力和靜摩擦力，二力平衡，因而靜摩擦力大小等于重力，方向向上，握力加倍后，瓶子向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，重力和靜摩擦力依然平衡，靜摩擦力大小不變，方向向上，故AB錯(cuò)誤；CD．瓶子所受的重力和靜摩擦力二力平衡，靜摩擦力大小為故C錯(cuò)誤，D正確。故選D。3．如圖所示，在粗糙水平面上放置有一豎直截面為平行四邊形的木塊，圖中木塊傾角為θ，木塊與水平面間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，木塊所受重力為G，現(xiàn)用一水平恒力F推木塊，使木塊由靜止開始向左運(yùn)動(dòng)，則木塊所受的摩擦力大小為（）A．F B． C． D．【答案】C【詳解】以木塊為對(duì)象，豎直方向根據(jù)受力平衡可得則木塊所受的摩擦力大小為故選C。4．如圖所示，在水平桌面上放一木塊，給木塊一水平向右的拉力，從零開始逐漸增大水平拉力，木塊先靜止后沿桌面運(yùn)動(dòng)，則木塊所受的摩擦力隨拉力變化的圖像正確的是（）A．

B．

C．

D．

【答案】D【詳解】當(dāng)木塊不受拉力時(shí)（），桌面對(duì)木塊沒有摩擦力（）。當(dāng)木塊受到的水平拉力較小時(shí)，木塊仍保持靜止，但出現(xiàn)向右運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，桌面對(duì)木塊產(chǎn)生靜摩擦力，其大小與相等，方向相反。隨著水平拉力不斷增大，木塊向右運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)增強(qiáng)，桌面對(duì)木塊的靜摩擦力也相應(yīng)增大，直到水平拉力足夠大時(shí)，木塊開始滑動(dòng)，桌面對(duì)木塊的靜摩擦力達(dá)到最大值，在這個(gè)過程中，由木塊水平方向二力平衡條件知，桌面對(duì)木塊的靜摩擦力始終與拉力等大反向，即隨著的增大而增大。木塊滑動(dòng)后，桌面對(duì)它的阻礙作用是滑動(dòng)摩擦力，它略小于最大靜摩擦力，并且在木塊繼續(xù)滑動(dòng)的過程中保持不變。故選D。5．鉆石聯(lián)賽上海站百米大戰(zhàn)中，蘇炳添以10秒09的成績(jī)奪冠，成為第一個(gè)在鉆石聯(lián)賽百米奪冠的中國(guó)人。他奔跑途中的兩個(gè)瞬間，其受力可簡(jiǎn)化圖甲、乙。用、分別表示他在圖甲、乙兩瞬間所受到的摩擦力，則關(guān)于、的方向，以下說(shuō)法正確的是（）A．向后，向后 B．向前，向前C．向前，向后 D．向后，向前【答案】C【詳解】在蘇炳添奔跑途中，后腳用力向后蹬，他才向前運(yùn)動(dòng)，正是由于地面給后腳一個(gè)向前的靜摩擦力，才使他能向前運(yùn)動(dòng)，即向前；而當(dāng)前腳向前跨時(shí)，正是由于地面給前腳一個(gè)向后的靜摩擦力，他才不會(huì)向前滑動(dòng)，所以前腳受到地面的向后的靜摩擦力，即向后。故選C。6．如圖所示的皮帶傳動(dòng)裝置中，是主動(dòng)輪，是從動(dòng)輪，分別是皮帶上與兩輪接觸的點(diǎn)，分別是兩輪邊緣與皮帶接觸的點(diǎn)（為清楚起見，圖中將兩輪與皮帶畫得略微分開，而實(shí)際上是緊密接觸的）。當(dāng)順時(shí)針起動(dòng)時(shí)，若皮帶與兩輪不打滑，則各點(diǎn)所受靜摩擦力的方向分別是（）A．向上、向下、向下、向上 B．向下、向上、向上、向下C．向上、向上、向下、向下 D．向下、向下、向上、向上【答案】C【詳解】假設(shè)主動(dòng)輪O1與皮帶間無(wú)摩擦力作用，則當(dāng)O1順時(shí)針啟動(dòng)時(shí)，O1與皮帶間將會(huì)打滑，此時(shí)C點(diǎn)將相對(duì)于A點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)。實(shí)際上，O1與皮帶間沒有打滑，可見C點(diǎn)相對(duì)于A點(diǎn)有向上運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)；反之，A點(diǎn)相對(duì)于C點(diǎn)有向下運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。根據(jù)靜摩擦力的方向與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反，可知C、A兩點(diǎn)受到的靜摩擦力FC、FA的方向分別是向下、向上。同理，可判斷B、D兩點(diǎn)所受摩擦力的方向如圖所示。故選C。7．如圖所示為傳送帶運(yùn)輸機(jī)的示意圖，A為傳送帶上的貨物，則（）A．如果貨物A隨傳送帶一起無(wú)相對(duì)滑動(dòng)地向上勻速運(yùn)動(dòng)，A受到沿傳送帶向下的摩擦力B．如果貨物A隨傳送帶一起無(wú)相對(duì)滑動(dòng)地向下勻速運(yùn)動(dòng)，A受到沿傳送帶向下的摩擦力C．如果貨物A和傳送帶都靜止，A不受摩擦力D．如果貨物A和傳送帶都靜止，A對(duì)傳送帶有沿傳送帶向下的摩擦力【答案】D【詳解】A．摩擦力的方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反，先判斷物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況。對(duì)貨物A來(lái)說(shuō)，有相對(duì)于傳送帶向下滑動(dòng)的趨勢(shì)，則摩擦力與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反，即沿傳送帶向上，A錯(cuò)誤；B．貨物A隨傳送帶一起無(wú)相對(duì)滑動(dòng)地向下勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，貨物A有沿傳送帶向下運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，A受到沿傳送帶向上的摩擦力，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；CD．如果貨物A和傳送帶都靜止，則A相對(duì)傳送帶有向下運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，A受到沿傳送帶向上的摩擦力；反之，A也對(duì)傳送帶有摩擦力，A相對(duì)于傳送帶有向下的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，傳送帶相對(duì)于A有向上的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，則A對(duì)傳送帶的摩擦力方向沿傳送帶向下，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。故選D。8．質(zhì)量是3kg的物體放在水平