教科版高中物理必修第一冊第三章相互作用3摩擦力課件

1.定義:兩個物體相互接觸并擠壓,當(dāng)它們沿接觸面發(fā)生相對滑動時,每個物體的接觸面上都

會受到對方施加的阻礙相對運(yùn)動的力,這個力叫滑動摩擦力。2.方向:總是沿著接觸面,并且跟物體相對運(yùn)動的方向相反。3.滑動摩擦力的大小(1)滑動摩擦力f的大小跟壓力N成正比。(2)公式:f=μN(yùn)。(3)動摩擦因數(shù)μ:μ是比例系數(shù),它的值跟兩接觸面的材料、粗糙程度等情況有關(guān)。3摩擦力知識點(diǎn)1滑動摩擦力必備知識清單破1.定義:當(dāng)兩個彼此接觸且相互擠壓的物體之間沒有發(fā)生相對運(yùn)動,但它們之間存在相對運(yùn)動

的趨勢時,在它們的接觸面上會產(chǎn)生一種阻礙物體間發(fā)生相對運(yùn)動的力,這種力叫靜摩擦

力。2.方向:總是沿著接觸面,跟物體相對運(yùn)動趨勢的方向相反。3.最大靜摩擦力:靜摩擦力有一個最大值f靜max,在數(shù)值上等于物體將要發(fā)生相對運(yùn)動時受到的

推力或拉力。4.靜摩擦力的大小:兩物體之間實(shí)際發(fā)生的靜摩擦力f靜在0與最大靜摩擦力f靜max之間,即0<f靜≤

f靜max。5.最大靜摩擦力f靜max與物體間的正壓力N成正比。還與接觸面的材料及粗糙程度有關(guān)。知識點(diǎn)2靜摩擦力知識辨析1.有相對運(yùn)動或有相對運(yùn)動趨勢的物體間一定有摩擦力嗎?不一定。兩個相互接觸且擠壓的物體,當(dāng)它們發(fā)生相對運(yùn)動或具有相對運(yùn)動趨勢時才有摩擦力。2.摩擦力的方向一定與物體的運(yùn)動方向相反嗎?摩擦力一定阻礙物體的運(yùn)動嗎?不一定。摩擦力的方向與物體的相對運(yùn)動方向(或相對運(yùn)動趨勢的方向)相反,但摩擦力的方向與物體的運(yùn)動方向可能相反,也可能相同,即摩擦力可以作為阻力,也可以作為動力。如

圖所示,物體A、B都向右運(yùn)動,速度分別為vA=1m/s、vB=2m/s,則A受到B向右的滑動摩擦力f1,

與A運(yùn)動方向相同,是動力;B受到A向左的滑動摩擦力f2,與B的運(yùn)動方向相反,是阻力。提示提示3.阻礙相對運(yùn)動與阻礙運(yùn)動有什么區(qū)別?阻礙相對運(yùn)動指阻礙研究對象相對參考系的運(yùn)動,阻礙運(yùn)動一般指的是阻礙研究對象相對地面的運(yùn)動。4.一個靜止的物體也可能受到滑動摩擦力嗎?靜止的物體也可能受到滑動摩擦力。如物體在地面上運(yùn)動,地面對物體產(chǎn)生滑動摩擦力,由力的相互性可知地面也受到物體的滑動摩擦力。5.人走路時,地面對人的摩擦力方向怎樣?邁左腳時,右腳受到向前的摩擦力,左腳接觸地面的短暫時間內(nèi)受到向后的摩擦力。提示提示提示1.兩種摩擦力的比較關(guān)鍵能力定點(diǎn)破定點(diǎn)1對摩擦力的進(jìn)一步理解

靜摩擦力滑動摩擦力作用效果阻礙相對運(yùn)動趨勢阻礙相對運(yùn)動

相同點(diǎn)①相互接觸;②相互擠壓;③接觸面

粗糙不同點(diǎn)有相對運(yùn)動趨勢有相對運(yùn)動

大小相同點(diǎn)①可根據(jù)二力平衡條件求解;②可

根據(jù)作用力、反作用力的特點(diǎn)求解不同點(diǎn)大小為0<f靜≤f靜maxFf=μFN,大小與壓力成正比方向相同點(diǎn)①與運(yùn)動方向無直接關(guān)系,可與運(yùn)動方向相同,也可與運(yùn)動方向相反,

或者成一夾角;②與接觸面相切;③與同一接觸面上的彈力方向垂直不同點(diǎn)與相對運(yùn)動趨勢方向相反與相對運(yùn)動方向相反作用點(diǎn)在接觸面上,作力的圖示時,可根據(jù)

等效原理畫到物體的重心上2.易混淆的“三個方向”

理解運(yùn)動方向是指物體相對于地面(以地面為參考系)運(yùn)動的方向相對運(yùn)動方向指物體相對于參考系運(yùn)動的方向,在研究摩擦力時,參考系指摩擦力的施力物體?！跋鄬\(yùn)動方向”不能等同于“運(yùn)動方向”相對運(yùn)動趨勢方向指一個物體相對于與它接觸的另一個物體有沿某個方向運(yùn)動的可能,但還處于相對靜止?fàn)顟B(tài),可理解為“如果物體不受摩擦力作用時的相對運(yùn)動方向”3.摩擦力方向與運(yùn)動方向的關(guān)系摩擦力總是阻礙物體間的相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢,而不一定阻礙物體的運(yùn)動,所以摩擦力

的方向與相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢的方向相反,與運(yùn)動方向可能相同,也可能相反,還可能成

任意夾角。當(dāng)摩擦力方向與物體的運(yùn)動方向相同時,摩擦力提供動力;當(dāng)摩擦力方向與物體

的運(yùn)動方向相反時,摩擦力提供阻力。如圖甲所示,物塊與傳送帶一起運(yùn)動,若v1=v2,物塊受到

沿傳送帶向上的靜摩擦力,為動力;若v1>v2,物塊相對傳送帶向上運(yùn)動,受到沿傳送帶向下的滑

動摩擦力,為阻力;若v1<v2,物塊相對傳送帶向下運(yùn)動,受到沿傳送帶向上的滑動摩擦力,為動

力。如圖乙所示,物塊與傳送帶一起運(yùn)動,若v1=v2,物塊受到沿傳送帶向上的靜摩擦力,為阻力;

若v1>v2,物塊相對傳送帶向下運(yùn)動,受到沿傳送帶向上的滑動摩擦力,為阻力;若v1<v2,物塊相對

傳送帶向上運(yùn)動,受到沿傳送帶向下的滑動摩擦力,為動力。

1.滑動摩擦力有無及方向的判斷方法(1)產(chǎn)生條件法:根據(jù)滑動摩擦力產(chǎn)生的條件判斷,接觸且接觸面粗糙、相互擠壓、相對滑

動。(2)平衡條件法:當(dāng)相對滑動的物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)時,利用二力平衡條件判

斷。(3)滑動摩擦力的方向一定與物體相對運(yùn)動的方向相反,但與物體運(yùn)動的方向可能相同,可能

相反,還可能不共線。定點(diǎn)2判斷摩擦力的有無與方向2.靜摩擦力有無的判斷方法(1)條件判斷法:接觸面間有壓力、接觸面粗糙且有相對運(yùn)動趨勢。(2)假設(shè)法:假設(shè)接觸面光滑,若物體改變原來的運(yùn)動狀態(tài),則存在靜摩擦力。反之,不存在靜摩

擦力。3.靜摩擦力方向的判斷方法(1)直接法:對于相對運(yùn)動趨勢比較明顯的情況,可以根據(jù)“靜摩擦力的方向沿著接觸面與相

對運(yùn)動趨勢的方向相反”直接判斷。(2)力的作用效果法:如果相互接觸的物體間存在靜摩擦力,則必有相應(yīng)的作用效果,或平衡其

他作用力或改變受力物體的運(yùn)動狀態(tài),可利用作用效果確定靜摩擦力的方向。(3)力的相互性法: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。1.滑動摩擦力大小的計算(1)公式法:根據(jù)f=μFN計算滑動摩擦力的大小。其中FN表示壓力的大小,許多情況下需結(jié)合物

體的平衡條件來確定。(2)二力平衡法:物體做勻速直線運(yùn)動時,可以根據(jù)二力平衡條件來求解。2.靜摩擦力的大小靜摩擦力大小與外力有關(guān),在兩物體接觸面上的彈力一定的情況下,靜摩擦力有一個最

大值,叫作最大靜摩擦力,兩物體間實(shí)際的靜摩擦力f靜在零與最大靜摩擦力之間,即0<f靜≤f靜

max。靜摩擦力一般根據(jù)二力平衡知識來求解。求解時應(yīng)注意物體是否處于靜止或勻速直線

運(yùn)動狀態(tài)。定點(diǎn)3摩擦力大小的計算導(dǎo)師點(diǎn)睛

在涉及兩個及兩個以上物體的摩擦力問題中,可運(yùn)用整體法或隔離法,靈活地選

取研究對象。選擇其中一個物體為研究對象時,運(yùn)用隔離法,可解決該物體的受力問題;選擇

多個物體為研究對象時,運(yùn)用整體法,可解決其他物體對該整體的力的問題,但整體內(nèi)部各物

體間的作用力(已成為內(nèi)力)無法分析求解。典例如圖所示,位于水平地面上的物塊P通過跨過定滑輪的輕繩與物塊Q相連【1】,從滑輪到

物塊P和物塊Q的兩段繩都是水平的,已知物塊Q與物塊P之間以及物塊P與地面之間的動摩

擦因數(shù)都是μ【2】,兩物塊的質(zhì)量都是m,滑輪、滑輪軸上的摩擦都不計,重力加速度為g。若用

一水平向右的力F拉物塊P使它做勻速運(yùn)動【3】,求F的大小。

信息提取

【1】P、Q兩物塊的速度始終大小相等、方向相反?！?】發(fā)生相對運(yùn)動時各接觸面之間都有摩擦力?！?】物塊P受力平衡。思路點(diǎn)撥

P、Q兩物塊用輕繩連接,當(dāng)P向右做勻速運(yùn)動時,Q向左做勻速運(yùn)動【4】,先對Q進(jìn)

行受力分析,確定繩子上是否有力存在,再對P進(jìn)行受力分析,用平衡條件【5】求解即可。解析

以Q為研究對象,對其進(jìn)行受力分析如圖所示(由【1】【2】【4】得到)

Q受到的滑動摩擦力f=μN(yùn)1=μmg由平衡條件得T=f=μmg由力的相互性知Q對P的摩擦力大小f'=f=μmg,方向水平向左P受力如圖所示(由【1】【2】【4】得到)

繩上拉力相等,故T'=TP做勻速直線運(yùn)動,處于平衡狀態(tài),則F=T'+f地+f'(由【3】【5】得到)地面對P的摩擦力f地=μ·2mg=2μmg解得F=4μmg答案

4μmg當(dāng)物體受力情況或運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生變化時,摩擦力常發(fā)生突變。摩擦力的突變又會導(dǎo)致物體的

受力情況和運(yùn)動性質(zhì)的突變,其突變點(diǎn)(時刻或位置)往往具有很深的隱蔽性,對其突變點(diǎn)的分

析與判斷是解決問題的切入點(diǎn)。1.常見類型(1)靜—靜“突變”:靜摩擦力是被動力,其方向取決于物體間的相對運(yùn)動趨勢,相對運(yùn)動趨勢

取決于主動力。若主動力發(fā)生突變而物體仍然處于相對靜止?fàn)顟B(tài),則其所受靜摩擦力將發(fā)生

突變。如圖甲所示,在水平力F作用下物體靜止于斜面上,F突然增大時物體仍靜止,物體所受

靜摩擦力大小或方向?qū)ⅰ巴蛔儭薄?/p>

定點(diǎn)4摩擦力的突變問題甲

乙(2)靜—動“突變”:靜摩擦力達(dá)到最大值的狀態(tài)是物體恰好保持相對靜止的臨界狀態(tài),當(dāng)物

體在靜摩擦力方向所受的外力與最大靜摩擦力等大反向時,若外力繼續(xù)增大,靜摩擦力將突

變?yōu)榛瑒幽Σ亮?。如圖乙所示,物體放在粗糙水平面上,水平作用力F從零開始逐漸增大,物

體開始滑動時,物體受到的摩擦力由靜摩擦力“突變”為滑動摩擦力。(3)動—靜“突變”:當(dāng)運(yùn)動物體在滑動摩擦力方向所受的外力小于最大靜摩擦力,且物體速

度減為零時,物體將靜止。如圖丙所示,滑塊以初速度v0沖上斜面做減速運(yùn)動,當(dāng)?shù)竭_(dá)某位置

時速度減為零后靜止,滑動摩擦力“突變”為靜摩擦力。

丙2.解題思路