素養(yǎng)提升課(三)-摩擦力的綜合分析-2024-2025學(xué)年高一物理必修第一冊(人教版)配套課件

素養(yǎng)提升課(三)摩擦力的綜合分析第三章相互作用——力1．進(jìn)一步理解摩擦力，掌握滑動(dòng)摩擦力和靜摩擦力的區(qū)別。2．知道摩擦力可以發(fā)生突變，并能解決摩擦力的突變問題。學(xué)習(xí)任務(wù)探究1

摩擦力的理解與分析1．靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力對比探究重構(gòu)·關(guān)鍵能力達(dá)成名稱靜摩擦力滑動(dòng)摩擦力定義兩個(gè)具有相對運(yùn)動(dòng)趨勢的物體間在接觸面上產(chǎn)生的阻礙相對運(yùn)動(dòng)趨勢的力兩個(gè)具有相對運(yùn)動(dòng)的物體間在接觸面上產(chǎn)生的阻礙相對運(yùn)動(dòng)的力名稱靜摩擦力滑動(dòng)摩擦力產(chǎn)生條件(1)接觸面粗糙(2)接觸處有壓力(3)兩物體間有相對運(yùn)動(dòng)趨勢(1)接觸面粗糙(2)接觸處有壓力(3)兩物體間有相對運(yùn)動(dòng)大小(1)靜摩擦力為被動(dòng)力，與正壓力無關(guān)，滿足0<Ff≤Ffm(2)最大靜摩擦力Ffm大小與正壓力大小有關(guān)Ff＝μFN方向與受力物體相對運(yùn)動(dòng)趨勢的方向相反與受力物體相對運(yùn)動(dòng)的方向相反作用效果總是阻礙物體間的相對運(yùn)動(dòng)趨勢總是阻礙物體間的相對運(yùn)動(dòng)2．分析計(jì)算摩擦力時(shí)的四點(diǎn)注意(1)首先分清摩擦力的性質(zhì)，因?yàn)橐话阒挥谢瑒?dòng)摩擦力才能利用公式F＝μFN計(jì)算，靜摩擦力通常只能根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)求解。(2)公式F＝μFN中，F(xiàn)N為兩接觸面間的壓力，與物體的重力沒有必然關(guān)系，不一定等于物體的重力。(3)滑動(dòng)摩擦力的大小與物體速度的大小無關(guān)，與接觸面面積的大小也無關(guān)。(4)摩擦力的方向與物體間的相對運(yùn)動(dòng)或相對運(yùn)動(dòng)趨勢方向相反，但與物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向可能相同、可能相反，也可能不共線。角度1兩類摩擦力的理解【典例1】關(guān)于摩擦力，下列說法正確的是(

)A．物體受到靜摩擦力作用時(shí)，一定處于靜止?fàn)顟B(tài)B．只有運(yùn)動(dòng)的物體才有可能受滑動(dòng)摩擦力作用C．具有相對運(yùn)動(dòng)的兩物體間一定存在摩擦力作用D．摩擦力的方向可能與物體運(yùn)動(dòng)方向相同√D

[運(yùn)動(dòng)的物體也可能受靜摩擦力，比如在水平路面上，汽車啟動(dòng)時(shí)，車廂地板上的物體會(huì)受到靜摩擦力作用，A錯(cuò)誤；靜止的物體也可以受到滑動(dòng)摩擦力，如物體在地面上滑動(dòng)時(shí)，地面雖靜止，地面仍受到滑動(dòng)摩擦力，B錯(cuò)誤；如果發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)的兩物體接觸面光滑，也沒有摩擦力，C錯(cuò)誤；摩擦力的方向可能與運(yùn)動(dòng)方向相同，如放在傳送帶上的物體，其在摩擦力的作用下運(yùn)動(dòng)，則受到的摩擦力與運(yùn)動(dòng)方向相同，D正確。]角度2摩擦力的計(jì)算【典例2】如圖所示，重為800N的沙發(fā)放在水平地面上，體重600N的小王至少要用96N的水平力推沙發(fā)，才能使沙發(fā)從原地開始運(yùn)動(dòng)。沙發(fā)開始運(yùn)動(dòng)以后，小王用80N的水平力推沙發(fā)，就可以使沙發(fā)保持勻速直線運(yùn)動(dòng)。以下說法正確的是(

)A．沙發(fā)與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.12B．若用90N的水平力推這個(gè)靜止的沙發(fā)，則此時(shí)沙發(fā)所受的摩擦力大小為80NC．若用96N的水平力推這個(gè)已經(jīng)在運(yùn)動(dòng)的沙發(fā)，則此時(shí)沙發(fā)所受的摩擦力大小為96ND．小王盤腿坐在沙發(fā)上，小李用140N的水平力推已經(jīng)在運(yùn)動(dòng)的沙發(fā)，可使小王和沙發(fā)保持勻速運(yùn)動(dòng)√

[跟進(jìn)訓(xùn)練]1．在中學(xué)秋季田徑運(yùn)動(dòng)會(huì)上，李好同學(xué)奮力拼搏，勇奪男子100m冠軍，如圖為該同學(xué)奔跑途中的兩個(gè)瞬間，用Ff1、Ff2分別表示該同學(xué)在圖甲、乙兩瞬間所受到的摩擦力，則關(guān)于Ff1、Ff2的方向，以下說法正確的是(

)A．Ff1向后，F(xiàn)f2向后 B．Ff1向前，F(xiàn)f2向前C．Ff1向前，F(xiàn)f2向后

D．Ff1向后，F(xiàn)f2向前√C

[當(dāng)該同學(xué)奔跑途中，后腳用力向后蹬，人才向前運(yùn)動(dòng)，正是由于地面給后腳有個(gè)向前的靜摩擦力，使運(yùn)動(dòng)員能向前運(yùn)動(dòng)。而當(dāng)前腳向前跨時(shí)，正是由于地面給前腳有個(gè)向后的靜摩擦力，否則運(yùn)動(dòng)員會(huì)向前滑動(dòng)。所以前腳受到地面的向后的靜摩擦力。]2．如圖所示，質(zhì)量為m的物塊和質(zhì)量為M的木板疊放在水平地面上，物塊在拉力F作用下在木板上向右滑行，木板始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，物塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1，木板與地面間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2，那么下列說法正確的是(

)A．物塊受到的摩擦力大小一定為FB．物塊對木板的摩擦力方向水平向左C．地面對木板的摩擦力是水平向左的靜摩擦力D．地面對木板的摩擦力大小一定是μ2(M＋m)g√C

[物塊在拉力F作用下在木板上向右滑行，木板始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，物塊運(yùn)動(dòng)的情況不清楚，當(dāng)物塊勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)物塊受到的摩擦力大小為F，A錯(cuò)誤；物塊相對木板向右運(yùn)動(dòng)，則木板相對物塊向左運(yùn)動(dòng)，木板受到物塊的滑動(dòng)摩擦力方向水平向右，B錯(cuò)誤；木板受到物塊的滑動(dòng)摩擦力方向水平向右，木板始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，則地面對木板的摩擦力是水平向左的靜摩擦力，C正確；木板受到物塊的滑動(dòng)摩擦力為μ1mg

，木板始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，則地面對木板的摩擦力大小一定是μ1mg，D錯(cuò)誤。]探究2

摩擦力的突變問題摩擦力的突變問題，無論怎樣變化，其本質(zhì)就是靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力大小或方向的變化分析問題，以下是摩擦力突變的常見情況：分類說明案例圖示靜－靜“突變”物體在摩擦力和其他力作用下處于平衡狀態(tài)，當(dāng)作用在物體上的其他力發(fā)生突變時(shí)，如果物體仍能保持靜止?fàn)顟B(tài)，則物體受到的靜摩擦力的大小或方向?qū)?huì)發(fā)生“突變”在水平力F作用下物體靜止于斜面，F(xiàn)突然增大時(shí)物體仍靜止，則所受靜摩擦力大小或方向?qū)ⅰ巴蛔儭?/p>

分類說明案例圖示靜－動(dòng)“突變”物體在摩擦力和其他力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)其他力變化時(shí)，如果物體不能保持靜止?fàn)顟B(tài)，則物體受到的靜摩擦力將“突變”為滑動(dòng)摩擦力放在粗糙水平面上的物體，水平作用力F從零逐漸增大，物體開始滑動(dòng)時(shí)，物體受到地面的摩擦力由靜摩擦力“突變”為滑動(dòng)摩擦力

分類說明案例圖示動(dòng)－靜“突變”物體在摩擦力和其他力作用下做減速運(yùn)動(dòng)，突然停止滑行時(shí)，物體將不受摩擦力作用，或受到的滑動(dòng)摩擦力“突變”為靜摩擦力滑塊以速度v0沖上斜面做減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)某位置靜止時(shí)，滑動(dòng)摩擦力“突變”為靜摩擦力

分類說明案例圖示動(dòng)－動(dòng)“突變”某物體相對于另一物體滑動(dòng)的過程中，若突然相對運(yùn)動(dòng)方向變了，則滑動(dòng)摩擦力方向發(fā)生“突變”水平傳送帶的速度v1大于滑塊的速度v2，滑塊受到的滑動(dòng)摩擦力方向向右，當(dāng)傳送帶突然被卡住停止傳動(dòng)時(shí)滑塊受到的滑動(dòng)摩擦力方向“突變”為向左

【典例3】小張同學(xué)利用如圖甲所示的裝置研究物塊受到的摩擦力情況。質(zhì)量為4kg的物塊放置在粗糙的長木板上，通過輕繩與固定在水平實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)上的力傳感器連接?，F(xiàn)用水平向左的力F將長木板從物塊下面拉出，傳感器記錄的FT-t圖像如圖乙所示。下列說法正確的是(

)A．2.5～3.5s內(nèi)物塊受到的是滑動(dòng)摩擦力B．長木板受到的摩擦力總是水平向右C．物塊與長木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)約為0.25D．向左拉長木板的F-t圖線和圖乙的圖線相同√

方法總結(jié)

物體受到的外力發(fā)生變化時(shí)，物體受到的摩擦力就有可能發(fā)生突變。解決這類問題的關(guān)鍵：正確對物體進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析，從而找到物體摩擦力的突變“臨界點(diǎn)”。[跟進(jìn)訓(xùn)練]3．如圖所示為一同學(xué)從t＝0時(shí)刻起逐漸增加水平推力推動(dòng)箱子過程中三個(gè)時(shí)刻(t1、t2、t3)的漫畫圖。假設(shè)t1時(shí)刻同學(xué)對箱子的推力為5N，t2時(shí)刻推力為10N，t3時(shí)刻推力為15N。下列說法正確的是(

)A．箱子對地面的壓力就是箱子的重力B．t1時(shí)刻，箱子所受地面的摩擦力大于5NC．t2時(shí)刻，箱子所受合外力與t1時(shí)刻相同D．箱子與地面的滑動(dòng)摩擦力一定為15N√C

[重力和壓力是兩種不同性質(zhì)的力，只能說箱子對地面的壓力大小等于箱子的重力，A錯(cuò)誤；t1時(shí)刻，箱子沒動(dòng)，水平方向由二力平衡可知，箱子所受地面的靜摩擦力等于5N，B錯(cuò)誤；t2時(shí)刻和t1時(shí)刻箱子都處于平衡狀態(tài)，所受的合力均為零，C正確；t3時(shí)刻推力為15N，此時(shí)箱子動(dòng)了，但不能確定箱子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，故不能確定與地面的滑動(dòng)摩擦力是否等于15N，D錯(cuò)誤。]4．(多選)如圖甲所示，重為G的物體在水平向右的壓力F作用下靜止在豎直墻上，F(xiàn)隨時(shí)間t均勻減小，如圖乙所示。物體與墻之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，物體始終靜止。設(shè)墻對物體的彈力為N、物體與墻的最大靜摩擦力為Fmax、物體受到的摩擦力為Ff，下列圖像能正確表示各力隨時(shí)間變化的是(

)A

B

C

D√√AB

[在水平方向上對物體分析可知，物體受到的墻的彈力一直與壓力大小相等，方向相反，故變化規(guī)律與F的規(guī)律相同，故A正確；最大靜摩擦力Fmax＝μF，故說明最大靜摩擦力也隨著壓力的減小而減小，故變化規(guī)律與F相同，故B正確；物體保持靜止，則說明物體處于平衡狀態(tài)，摩擦力大小一直等于重力，故C、D錯(cuò)誤。]一、選擇題1．如圖甲所示的平板小車在搬運(yùn)貨物方面有著廣泛的應(yīng)用，圖乙是某同學(xué)用平板小車運(yùn)送貨物的原理圖，小車在拉力作用下由靜止向右滑行了一段距離x，同時(shí)車上的貨物A相對車向左滑行L，則下列說法正確的是(

)題號(hào)素養(yǎng)提升練(三)摩擦力的綜合分析3524687910111A．物體A受到的摩擦力為阻力，方向水平向左B．物體A受到的摩擦力為阻力，方向水平向右C．物體A受到的摩擦力為動(dòng)力，方向水平向左D．物體A受到的摩擦力為動(dòng)力，方向水平向右題號(hào)3524687910111D

[因?yàn)槲矬wA相對小車向左滑動(dòng)，那么物體A受到小車向右的滑動(dòng)摩擦力的作用，物體A相對地面是向右運(yùn)動(dòng)的，即滑動(dòng)摩擦力的方向與物體A的運(yùn)動(dòng)方向相同，所以是動(dòng)力，故選項(xiàng)D正確。]√2．一物塊m在水平力F拉動(dòng)下，沿靜止的水平傳送帶由左端勻速運(yùn)動(dòng)到右端，如圖甲所示，這時(shí)物塊所受摩擦力為Ff1；現(xiàn)開動(dòng)機(jī)械讓傳送帶向左勻速傳動(dòng)，再次將同樣的物塊m由傳送帶的左端勻速拉動(dòng)到右端，這時(shí)物塊所受摩擦力大小為Ff2，如圖乙所示。則Ff1、Ff2的大小關(guān)系滿足(

)題號(hào)234568791011√1A．Ff1＝Ff2B．Ff1<Ff2C．Ff1>Ff2D．上述三種情況都有可能A

[兩種情景下，物塊與傳送帶之間均為滑動(dòng)摩擦力，只是相對速度不同；由滑動(dòng)摩擦力的計(jì)算公式Ff＝μFN可知，滑動(dòng)摩擦力的大小與相對速度的大小無關(guān)，故選A。]題號(hào)23456879101113．(多選)如圖所示，A、B兩長方體物塊疊放在水平地面上，物塊A受到水平向右的力F作用，兩物塊均處于靜止?fàn)顟B(tài)，下列說法正確的是(

)A．A、B之間沒有摩擦力B．A、B之間有摩擦力C．地面對B有水平向右的摩擦力D．地面對B有水平向左的摩擦力題號(hào)324568791011√1√BD

[以A物塊為研究對象進(jìn)行受力分析，其處于靜止?fàn)顟B(tài)，受到水平向右的力F作用，A物塊有向右運(yùn)動(dòng)的趨勢，則A、B之間有摩擦力，A錯(cuò)誤，B正確；對整體進(jìn)行受力分析，兩物塊均處于靜止?fàn)顟B(tài)，在水平方向上整體受到向右的拉力，有向右運(yùn)動(dòng)的趨勢，則地面對B有向左的摩擦力，D正確。]題號(hào)32456879101114．一塊質(zhì)量為1kg、長為0.4m的勻質(zhì)長木板放在固定的水平桌面上，已知木板與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.2，重力加速度g取10m/s2，當(dāng)用水平力F＝3N推木板，使它經(jīng)過如圖所示的位置時(shí)，桌面對木板的摩擦力為(

)A．3N

B．2N

C．1.5N

D．0.5N題號(hào)423568791011√1B

[因?yàn)槟景灞煌苿?dòng)，所以木板受的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力，木板對桌面的壓力FN＝mg＝10N，所以桌面對木板的滑動(dòng)摩擦力為Ff＝μFN＝2N。]5．用如圖所示裝置研究靜摩擦力，物塊放在水平桌面上，彈簧秤對物塊的拉力沿水平方向，逐漸增大拉力。當(dāng)拉力小于10N時(shí)，物塊保持靜止，等于10N時(shí)，物塊剛剛開始運(yùn)動(dòng)，由此可知(

)A．物塊和桌面間的最大靜摩擦力是10NB．當(dāng)彈簧秤的示數(shù)為5N時(shí)，物塊受到的摩擦力是15NC．當(dāng)彈簧秤的示數(shù)為15N時(shí)，物塊受到的摩擦力是15ND．當(dāng)彈簧秤的示數(shù)為15N時(shí)，物塊受到的摩擦力是0題號(hào)245368791011√1A

[物塊受重力、支持力、拉力和摩擦力；當(dāng)拉力等于10N時(shí)，物塊剛剛開始運(yùn)動(dòng)，說明物塊和桌面間的最大靜摩擦力為10N，故A正確；當(dāng)彈簧秤的示數(shù)為5N時(shí)，沒有拉動(dòng)，物塊保持靜止，靜摩擦力為5N，故B錯(cuò)誤；當(dāng)彈簧秤的示數(shù)為15N時(shí)，物塊做加速運(yùn)動(dòng)，受到滑動(dòng)摩擦力，由于動(dòng)摩擦因數(shù)未知，所以滑動(dòng)摩擦力無法求出，故C、D錯(cuò)誤。]題號(hào)24536879101116．如圖所示，將一張A4紙(質(zhì)量可忽略不計(jì))夾在物理習(xí)題冊內(nèi)，A4紙上方書頁總質(zhì)量為0.3kg，A4紙下方書頁總質(zhì)量為0.5kg，A4紙與書頁之間、書與桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.4，要把A4紙從書中拉出，拉力至少應(yīng)為(取g＝10m/s2)(

)A．4N

B．5.6N

C．2.4N

D．3.2N題號(hào)245368791011√1C

[習(xí)題冊受地面的最大靜摩擦力為：Fmax＝μ(m1＋m2)g＝0.4×(0.3＋0.5)×10＝3.2N；A4紙與書上、下兩個(gè)接觸面都有滑動(dòng)摩擦力，則有Ff＝2μFN＝2×0.4×3N＝2.4N，拉出A4紙時(shí)，習(xí)題冊沒有動(dòng)，當(dāng)拉力等于摩擦力Ff時(shí)，拉力最小，所以有F＝2.4N，C正確。]題號(hào)24536879101117．(多選)如圖甲所示，一人用由零逐漸增大的水平力F推靜止于水平地面上質(zhì)量為10kg的木箱，木箱所受的摩擦力Ff與F的關(guān)系如圖乙所示，g取10m/s2，下列說法正確的是(

)A．木箱所受的最大靜摩擦力fm＝21NB．木箱所受的最大靜摩擦力fm＝20NC．木箱與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.21D．木箱與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2題號(hào)245376891011√1√AD

[由題圖乙知木箱受的最大靜摩擦力為fm＝21N，故A正確，B錯(cuò)誤；當(dāng)木箱運(yùn)動(dòng)后受的是滑動(dòng)摩擦力，大小為f＝μmg＝20N，解得μ＝0.2，故C錯(cuò)誤，D正確。]題號(hào)24537689101118．用水平力F拉著一物體在水平地面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，從t＝0時(shí)刻起水平力F的大小隨時(shí)間均勻減小，到t1時(shí)刻F減小為零，則物體所受的摩擦力Ff隨時(shí)間t的變化圖像可能是如圖中的(

)題號(hào)245386791011√1A

B

C

DD

[由題意可知，物體在勻速運(yùn)動(dòng)，從t＝0時(shí)刻，拉力F開始均勻減小，t1時(shí)刻拉力減小為零，出現(xiàn)的摩擦力有兩種可能，一是當(dāng)拉力為零時(shí)，物體仍在滑動(dòng)，則受到的一直是滑動(dòng)摩擦力，即大小不變；另一是當(dāng)拉力為零前，物體已靜止，則先是滑動(dòng)摩擦力，后是靜摩擦力，滑動(dòng)摩擦力大小不變，而靜摩擦力的大小與拉力相等，而此時(shí)拉力小于滑動(dòng)摩擦力大小。]題號(hào)24538679101119．如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m的物體A，向其施加一個(gè)水平方向的力F，使A沿豎直墻壁勻速下滑，若物體A與墻面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，那么A物體與墻面間的摩擦力為(

)A．Ff＝μmg向上B．Ff＝mg向下C．Ff＝F向下D．Ff＝μF

向上題號(hào)924538671011√1D

[由于物體勻速下滑，因此在豎直方向上合外力為零，所以有mg＝Ff且方向向上。根據(jù)滑動(dòng)摩擦力的大小有Ff＝μFN，F(xiàn)N＝F，因此有Ff＝μF且方向向上，所以A、B、C錯(cuò)誤，D正確。]