32摩擦力(導(dǎo)學(xué)案)高一物理_第1頁
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文檔簡介

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,會判斷滑動(dòng)摩擦力的方向2.會用公式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,會判斷靜摩擦力的大小和方向4.認(rèn)識靜摩擦的規(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)生相對運(yùn)動(dòng)或相對運(yùn)動(dòng)趨勢時(shí),在接觸面上會產(chǎn)生一種阻礙相對運(yùn)動(dòng)的力,這種力叫做摩擦力。2.一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面上滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力叫做滑動(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)生相對運(yùn)動(dòng)時(shí),在它們接觸面上產(chǎn)生一種阻礙物體相對運(yùn)動(dòng)趨勢的力,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)生相對運(yùn)動(dòng)或相對運(yùn)動(dòng)的趨勢;(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:與物體相對運(yùn)動(dòng)或相對運(yùn)動(dòng)趨勢的方向相反。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、摩擦力的大小測量和影響因素1.使用彈簧測力計(jì)可以粗略測量滑動(dòng)摩擦力的大小。方法:用彈簧測力計(jì)水平拉動(dòng)木塊,使它沿長木板做勻速直線運(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)它們相對滑動(dòng)時(shí),在接觸面上會產(chǎn)生一種阻礙相對運(yùn)動(dòng)的力,這種力叫作滑動(dòng)摩擦力。2.方向:沿著接觸面,跟物體相對運(yùn)動(dòng)的方向相反。3.大小(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)物體之間只有相對運(yùn)動(dòng)的趨勢,而沒有相對運(yùn)動(dòng),這時(shí)的摩擦力叫作靜摩擦力。2.方向:沿著接觸面,跟物體相對運(yùn)動(dòng)趨勢的方向相反。3.大小: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?!菊n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)生相對運(yùn)動(dòng)或具有相對運(yùn)動(dòng)的趨勢時(shí),就會在接觸面上產(chǎn)生阻礙相對運(yùn)動(dòng)或相對運(yùn)動(dòng)的趨勢的力,這種力就叫作摩擦力。思考與討論:用彈簧測力計(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,都會因受到摩擦力停下來,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)生相對運(yùn)動(dòng)的物體,在它們的接觸面上會產(chǎn)生阻礙相對運(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,并且跟物體相對運(yùn)動(dòng)方向相反。2.“相對”于“誰”:相對于接觸的物體,而不是一定相對于地面。3.判斷方向的步驟:①找接觸的物體——②判斷相對運(yùn)動(dòng)方向——③畫出具體方向。4.滑動(dòng)摩擦力的作用效果是阻礙物體間的相對運(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.大小:滑動(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?。?.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)無單位。3.幾種材料不同的動(dòng)摩擦因數(shù):【例題】在我國東北寒冷的冬季,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?你能舉例說明嗎?(2)相互接觸的物體處于相對靜止時(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靜止的物體,當(dāng)它們之間存在相對運(yùn)動(dòng)趨勢時(shí),在它們的接觸面上會產(chǎn)生阻礙物體間相對運(yùn)動(dòng)趨勢的力,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、兩物體間有相對運(yùn)動(dòng)趨勢。(二)靜摩擦力有無判斷方法1.假設(shè)法:假設(shè)兩物體間無靜摩擦力,看物體是否相對滑動(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】兩個(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?請舉例說明。(4)靜摩擦力是否一定是阻力?請舉例說明?!拘〗Y(jié)】1.靜摩擦力的方向:總是沿著接觸面,并且跟物體相對運(yùn)動(dòng)趨勢方向相反。2.“相對”于“誰”:相對于接觸的物體,而不是一定相對于地面。3.判斷方向的步驟:①找接觸的物體——②判斷相對運(yùn)動(dòng)趨勢方向——③畫出具體方向。4.靜摩擦力的作用效果是阻礙物體間的相對運(yùn)動(dòng)趨勢,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)生相對運(yùn)動(dòng)趨勢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)有相對運(yùn)動(dòng)趨勢有相對運(yùn)動(dòng)力的三要素大小不同點(diǎn)與壓力無關(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)與相對運(yùn)動(dòng)趨勢方向相反與相對運(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):【自我測評】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運(yùn)動(dòng)或相對運(yùn)動(dòng)趨勢,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C.加大握力,摩擦力將大于0.7N D.摩擦力始終等于0.7N【答案】D【詳解】AB.用手握住瓶子,瓶子受力平衡,對瓶子受力分析,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,桌面對木塊產(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)的趨勢增強(qiáng),桌面對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的成績奪冠,成為第一個(gè)在鉆石聯(lián)賽百米奪冠的中國人。他奔跑途中的兩個(gè)瞬間,其受力可簡化圖甲、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與皮帶間將會打滑,此時(shí)C點(diǎn)將相對于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)相對于A點(diǎn)有向上運(yùn)動(dòng)的趨勢;反之,A點(diǎn)相對于C點(diǎn)有向下運(yùn)動(dòng)的趨勢。根據(jù)靜摩擦力的方向與物體相對運(yùn)動(dòng)趨勢的方向相反,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隨傳送帶一起無相對滑動(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隨傳送帶一起無相對滑動(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運(yùn)動(dòng)或相對運(yùn)動(dòng)趨勢方向相反,先判斷物體的相對運(yùn)動(dòng)情況。對貨物A來說,有相對于傳送帶向下滑動(dòng)的趨勢,則摩擦力與相對運(yùn)動(dòng)趨勢方向相反,即沿傳送帶向上,A錯(cuò)誤;B.貨物A隨傳送帶一起無相對滑動(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,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相對傳送帶有向下運(yùn)動(dòng)的趨勢,A受到沿傳送帶向上的摩擦力;反之,A也對傳送帶有摩擦力,A相對于傳送帶有向下的運(yùn)動(dòng)趨勢,傳送帶相對于A有向上的運(yùn)動(dòng)趨勢,則A對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

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