2024-2025學(xué)年新教材高中物理第3章相互作用第3節(jié)摩擦力學(xué)案魯科版必修第一冊

PAGE10-第3節(jié)摩擦力學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.[物理觀念]知道摩擦力的概念，能用摩擦力的概念與規(guī)律說明生產(chǎn)生活中的有關(guān)現(xiàn)象，解決實際問題．2.[科學(xué)思維]駕馭滑動摩擦力的公式，理解最大靜摩擦力，會推斷摩擦力的方向，并能計算大?。?.[科學(xué)探究]駕馭通過試驗探究滑動摩擦力與壓力大小的關(guān)系，粗測最大靜摩擦力的方法，能通過與他人溝通解決試驗中的問題．4.[科學(xué)看法與責(zé)任]能相識到試驗對物理探討的重要性，通過解決實際問題，培育學(xué)習(xí)物理的愛好．閱讀本節(jié)教材，回答第82頁“物理聊吧”的問題，并梳理必要學(xué)問點．教材P82“物理聊吧”問題提示：巨石有向下滑動的趨勢，石塊受靜摩擦力，方向沿接觸面對上．物體因勻速運動，不受靜摩擦力作用．一、滑動摩擦力1．定義：當(dāng)兩個物體彼此接觸和擠壓，并發(fā)生相對滑動時，在接觸面上產(chǎn)生的阻礙相對滑動的力．2．滑動摩擦力的方向及效果：滑動摩擦力的方向總是與接觸面相切，并與物體的相對運動方向相反．因此，滑動摩擦力的效果總是阻礙物體間的相對運動．3．滑動摩擦力的大小(1)滑動摩擦力的大?。号c壓力成正比，還與接觸面的性質(zhì)有關(guān)．(2)公式：f＝μN(yùn).其中N表示壓力，μ叫動摩擦因數(shù)，與接觸面的材料及接觸面的狀況有關(guān)．二、靜摩擦力1．定義：當(dāng)兩個彼此接觸、擠壓的物體之間沒有發(fā)生相對運動，但具有相對運動的趨勢時，接觸面上會產(chǎn)生一種阻礙相對運動趨勢的力，這種力稱為靜摩擦力．2．產(chǎn)生條件：物體干脆接觸，接觸面粗糙，接觸面間有壓力，有相對滑動趨勢．3．方向：總是與接觸面相切并且與相對滑動趨勢的方向相反．4．效果：阻礙物體間的相對滑動的趨勢．5．大小：由外部因素確定，隨外力的改變而改變．6．最大靜摩擦力(1)定義：物體與接觸面之間的靜摩擦力的最大值，也即在外力作用下物體將起先沿接觸面滑動時的靜摩擦力，用fmax表示．(2)相關(guān)因素①與兩物體間的壓力成正比．②與接觸面的性質(zhì)有關(guān)．三、摩擦力的調(diào)控eq\o(\a\al(摩擦,力的,調(diào)控))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(增大的方法\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(1增大物體間的壓力.,2增大接觸面的粗糙程度.)),減小的方法\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(1減小物體間的壓力.,2減小接觸面的粗糙程度.,3采納滾動摩擦的方式.))))1．思索推斷(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)一個物體在另一個物體表面滑動時，肯定產(chǎn)生摩擦力． (×)(2)滑動摩擦力的方向沿接觸面，與物體運動方向相反． (×)(3)靜止的物體可能受到滑動摩擦力． (√)(4)靜止于水平粗糙地面上的木箱，受到的靜摩擦力大小與推力大小有關(guān)． (√)2．下列關(guān)于摩擦力的說法，正確的是()A．相對運動的兩物體間肯定存在摩擦力B．摩擦力總是阻礙物體的運動C．運動物體受到的摩擦力的方向總是與運動方向相反D．相對靜止的兩個物體之間，也可能有摩擦力的相互作用D[摩擦力產(chǎn)生的條件是兩個物體接觸且有彈力的相互作用，接觸面粗糙，有相對運動(或相對運動趨勢)，三者缺一不行，故選項A錯誤；相對靜止的兩個物體間，可能有靜摩擦力的相互作用，故選項D正確；摩擦力的方向總是與相對運動(或相對運動趨勢)的方向相反，所以，摩擦力的方向不肯定與物體的運動方向相反，也不肯定總是阻力，故選項B、C錯誤．]3.(多選)如圖所示，質(zhì)量為m的木塊在水平推力F的作用下靜止在豎直墻壁上，若推力F的大小增加到2F，則()A．木塊所受墻面的彈力增加到原來的2倍B．木塊所受墻面的摩擦力增加到原來的2倍C．木塊所受墻面的摩擦力方向向下D．木塊所受墻面的摩擦力不變AD[由于木塊與墻面相對靜止，所以木塊與墻面之間的摩擦力為靜摩擦力．木塊在水平方向受到推力F和墻對它的彈力，它們是一對平衡力，即FN＝F，則當(dāng)F增加到2F時，F(xiàn)N也增加到原來的2倍，A正確；在豎直方向上，木塊的重力與墻面對木塊的靜摩擦力是一對平衡力，即木塊受到墻面的靜摩擦力大小恒等于木塊的重力大小，方向與重力的方向相反，沿墻壁向上，B、C錯誤，D正確．]對摩擦力的理解貓喜愛吃魚，某次一只貓看到桌子上的魚缸內(nèi)有魚，于是這只貓在桌邊猛的將桌布從魚缸下向右拉出，魚缸在桌面上接著向右滑行一段距離后停下來，最終沒有滑出桌面．探究：(1)桌面對魚缸的摩擦力的方向向左還是向右？(2)若貓增大拉力，桌面對魚缸的摩擦力是否將增大？提示：(1)魚缸相對桌面對右滑動，因而所受滑動摩擦力方向向左．(2)滑動摩擦力只與壓力和動摩擦因數(shù)有關(guān)，因此增大拉力，滑動摩擦力不變．靜摩擦力與滑動摩擦力的比較靜摩擦力滑動摩擦力產(chǎn)生條件①兩物體之間有彈力②接觸面粗糙③有相對運動趨勢①兩物體之間有彈力②接觸面粗糙③有相對運動“相對”的含義兩物體相對靜止但有相對運動趨勢兩物體間有相對運動作用效果阻礙物體間的相對運動趨勢阻礙物體間的相對運動方向跟接觸面相切并與物體相對運動趨勢的方向相反跟接觸面相切并與物體相對運動的方向相反【例1】如圖所示，在平直馬路上有一輛汽車，車廂中裝有一木箱．試推斷下列狀況中，木箱所受摩擦力的類型及方向．(1)汽車由靜止加速運動(木箱和汽車無相對滑動)．(2)汽車剎車(二者無相對滑動)．(3)汽車勻速運動(二者無相對滑動)．(4)汽車剎車，木箱在車上向前滑動．(5)汽車在勻速行駛中突然加速，木箱在車上滑動．思路點撥：靜摩擦力阻礙相對運動趨勢，與相對運動趨勢方向相反；滑動摩擦力阻礙相對運動，與相對運動方向相反．[解析](1)汽車由靜止加速運動時，假設(shè)木箱與汽車的接觸面是光滑的，木箱將相對于汽車向后滑動．事實上兩者無相對滑動，說明木箱有相對汽車向后滑動的趨勢，所以木箱受到向前的靜摩擦力．(2)汽車剎車時，速度減小，假設(shè)木箱與汽車的接觸面是光滑的，則木箱將相對于汽車向前滑動．事實上木箱沒有滑動，說明木箱有相對汽車向前滑動的趨勢，所以木箱受到向后的靜摩擦力．(3)木箱隨汽車一起勻速運動時，二者無相對滑動，也無相對滑動趨勢．木箱與汽車間沒有摩擦力．(4)汽車剎車，木箱相對于汽車向前滑動，所以木箱受到向后的滑動摩擦力．(5)汽車在勻速行駛過程中突然加速，木箱相對汽車向后滑動，所以木箱受到向前的滑動摩擦力．[答案](1)木箱受到向前的靜摩擦力(2)木箱受到向后的靜摩擦力(3)木箱與汽車間沒有摩擦力(4)木箱受到向后的滑動摩擦力(5)木箱受到向前的滑動摩擦力[誤區(qū)警示]有關(guān)摩擦力理解的三大誤區(qū)(1)誤認(rèn)為靜止的物體只能受到靜摩擦力作用，運動的物體只能受到滑動摩擦力作用，其實不論物體是靜止還是運動，都可能受靜摩擦力或滑動摩擦力．(2)誤認(rèn)為摩擦力的效果總是阻礙物體的運動，其實摩擦力既可作動力，又可作阻力．(3)誤認(rèn)為摩擦力的方向總是與物體運動的方向相反，其實摩擦力的方向可以與物體的運動方向相反，也可以與物體的運動方向相同．[跟進(jìn)訓(xùn)練]1．以下關(guān)于滑動摩擦力的說法中，正確的是()A．滑動摩擦力的方向總是與物體的運動方向相反B．滑動摩擦力總是阻礙物體的運動C．滑動摩擦力的方向總是與物體的相對運動方向相反D．兩個相互接觸的物體發(fā)生相對滑動時，它們都要受到滑動摩擦力的作用C[滑動摩擦力的方向總是與物體的相對運動方向相反，但與物體的運動方向既可能相同，也可能相反，既可能促進(jìn)物體的運動，也可能阻礙物體的運動，A、B錯誤，C正確；摩擦力的產(chǎn)生必需具備三個條件，兩個相互接觸的物體發(fā)生相對滑動時，接觸面間相互擠壓和粗糙的條件不肯定具備，此時物體間不肯定有摩擦力，D錯誤．]靜摩擦力的有無和方向的判定爬桿須要肯定的技巧，且存在難度，比較適合青少年熬煉身體，某次一個男生握住旗桿勻速上爬，之后又勻速滑下來．探究：(1)向上爬時人是否受摩擦力，方向如何？(2)人勻速滑下時是否受摩擦力，方向如何？提示：因為人向上運動與向下運動都是勻速，摩擦力都與重力平衡．(1)靜摩擦力，方向豎直向上．(2)靜摩擦力，方向豎直向上．1．依據(jù)物體運動狀態(tài)推斷靜摩擦力的有無A、B疊放在一起，用力F拉物體B，而A、B都靜止，如圖甲所示．假設(shè)物體B對A有摩擦力，則A在水平方向上只受到一個力，不行能保持靜止?fàn)顟B(tài)，所以A、B之間不存在靜摩擦力．甲乙2．依據(jù)力的相互作用推斷靜摩擦力的方向A、B疊放在一起，用力F拉物體A，而A、B都靜止，如圖乙所示．假設(shè)A、B之間沒有靜摩擦力，則A在水平方向上只受到一個力F的作用，不行能保持靜止，所以A、B之間肯定有靜摩擦力存在．依據(jù)二力平衡原理，B對A的靜摩擦力肯定向左，再依據(jù)力的相互作用原理，A對B的靜摩擦力肯定向右，則地面對B的靜摩擦力肯定向左．3．利用假設(shè)法推斷相對運動趨勢的方向(1)方法假設(shè)探討對象與被接觸物體之間光滑，若它們之間發(fā)生相對滑動，則其相對滑動方向就是原先的相對運動趨勢方向；若它們之間不會發(fā)生相對滑動，則說明兩個接觸的物體沒有相對滑動的趨勢．(2)步驟①確定所要探討的對象．②選與被探討對象接觸的物體作為參考系．③假設(shè)接觸面光滑，分析出探討對象與參考系相對運動趨勢方向．④靜摩擦力的方向與相對運動趨勢方向相反．【例2】如圖所示，物體A、B疊放在水平地面上，水平力F作用在A上，使二者一起向左做勻速直線運動，下列說法正確的是()A．A、B之間無摩擦力B．A受到B的摩擦力水平向左C．B受到A的摩擦力水平向左D．地面對B的摩擦力為靜摩擦力，水平向右思路點撥：C[對A物體，由于A勻速運動，由水平方向二力平衡可知，B對A的摩擦力必與F等值反向，故選項A、B錯誤；對B物體，由力的作用的相互性可知，A對B的摩擦力肯定與B對A的摩擦力反向，故B受到A的摩擦力水平向左，選項C正確；對A、B整體分析，由于A、B一起向左勻速運動，則地面對B的摩擦力為滑動摩擦力，且水平向右，故選項D錯誤．]1采納假設(shè)法推斷摩擦力是否存在的關(guān)鍵是假設(shè)接觸面光滑，然后分析探討對象的運動狀況.2對于相對困難的題目，一般先分析受力簡潔的物體，再依據(jù)力的相互性分析與其接觸物體的受力狀況.[跟進(jìn)訓(xùn)練]2.(多選)如圖所示，用一個水平推力向右推放在水平地面上的木箱，沒有推動，則下列說法正確的是()A．木箱運動趨勢的方向與水平推力的方向相同B．木箱運動趨勢的方向與水平推力的方向相反C．木箱受水平向左的靜摩擦力D．木箱受水平向右的靜摩擦力AC[假設(shè)木箱與地面間無靜摩擦力，則人推木箱時，木箱必向右運動，現(xiàn)沒推動，但有向右運動的趨勢，故木箱受向左的靜摩擦力，選項A、C正確，選項B、D錯誤．]摩擦力大小的計算工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中機(jī)械化的廣泛應(yīng)用，大大提高了工作效率，如圖某新型夾磚機(jī)，能用兩只巨大的“手臂”將幾噸磚夾起來．某次夾磚機(jī)夾起質(zhì)量為m的磚，設(shè)兩只“手臂”對磚產(chǎn)生的最大壓力為Fmax(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)．探究：(1)磚兩邊受靜摩擦力還是滑動摩擦力？(2)為了不使磚滑下來，動摩擦因數(shù)至少是多大？提示：(1)磚未滑動，受靜摩擦力．(2)2μFmax＝mg得μ＝eq\f(mg,2Fmax)，動摩擦因數(shù)至少為eq\f(mg,2Fmax).[答案](1)靜摩擦力(2)eq\f(mg,2Fmax)1．滑動摩擦力大小的計算(1)公式法：依據(jù)f＝μN(yùn)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，依據(jù)二力平衡的條件求解．2．靜摩擦力大小的計算(1)依據(jù)受力狀況和二力平衡條件確定，靜摩擦力的大小總等于使物體發(fā)生相對運動趨勢的外力．(2)隨著相對運動趨勢的增加，靜摩擦力也漸漸增大，但不能始終增大．當(dāng)靜摩擦力增大至某一數(shù)值后，物體將起先沿接觸面滑動，靜摩擦力被滑動摩擦力取代．靜摩擦力能達(dá)到的最大值稱為最大靜摩擦力fmax.靜摩擦力的范圍為0＜f≤fmax.(3)最大靜摩擦力fmax略大于滑動摩擦力．一般狀況下，為了分析問題便利，可認(rèn)為二者相等，即fmax＝μN(yùn).【例3】重為40N的木箱放在水平地面上，木箱與地面間的最大靜摩擦力為12N，動摩擦因數(shù)為0.25.假如分別用8N和16N的水平力推木箱，求木箱受到的摩擦力分別為多少？思路點撥：[解析]用8N的水平力推木箱，推力小于最大靜摩擦力，木箱不動，由二力平衡條件可知，木箱受到8N的靜摩擦力．用16N的水平力推木箱，推力大于最大靜摩擦力，木箱運動，由于豎直方向處于平衡狀態(tài)，由二力平衡條件可知，N＝G，則滑動摩擦力f＝μN(yùn)＝μG＝0.25×40N＝10N.[答案]8N10N在沒有告知最大靜摩擦力的狀況下，經(jīng)常利用最大靜摩擦力與滑動摩擦力近似相等來分析問題.【一題多變】在上題中，假如在木箱上再疊放一個同樣的木箱，則滑動摩擦力又是多大？[解析]由二力平衡條件可知N′＝2Gf′＝μN(yùn)′＝2μG＝20N.[答案]20N[跟進(jìn)訓(xùn)練]3.如圖所示，在水平面上，當(dāng)沿水平方向的力F1＝20N，F(xiàn)2＝11N時，物體A保持靜止．現(xiàn)保持F2不變，當(dāng)F1減小到17N時，物體受到的摩擦力大小是()A．6NB．9NC．28ND．31NA[初始狀態(tài)下，物體所受摩擦力f＝F1－F2＝9N，可知物體的最大靜摩擦力fmax≥f＝9N．當(dāng)F1減小到17N時，F(xiàn)1′－F2＝6N＜fmax，故物體所受摩擦力為6N，A正確，B、C、D錯誤．]1．物理觀念：滑動摩擦力、靜摩擦力、動摩擦因數(shù)的概念．2．科學(xué)思維：滑動摩擦力、靜摩擦力方向的推斷和大小的計算．3．科學(xué)方法：假設(shè)法、平衡法、定義法．1．關(guān)于動摩擦因數(shù)，下列說法正確的是()A．兩接觸面間壓力越大，動摩擦因數(shù)越大B．兩物體間滑動摩擦力越大，動摩擦因數(shù)越大C．兩物體間的動摩擦因數(shù)與滑動摩擦力成正比，與兩物體間的壓力成反比D．兩物體間的動摩擦因數(shù)是由兩物體的材料和接觸面的粗糙程度等確定的，與滑動摩擦力和正壓力無關(guān)D[動摩擦因數(shù)是由兩物體的材料和接觸面的粗糙程度等確定的，與滑動摩擦力和正壓力無關(guān)，選項A、B、C錯誤，選項D正確．]2.(多選)如圖所示為傾斜的傳送帶傳送裝置．關(guān)于傳送帶上的物體所受的摩擦力，下列說法正確的是()A．若傳送帶靜止，物體也靜止，則物體受到沿傳送帶向上的靜摩擦力B．若傳送帶靜止，物體也靜止，則物體受到沿傳送帶向下的靜摩擦力C．若傳送帶順時針勻速轉(zhuǎn)動，物體隨傳送帶一起向上做勻速運動，則物體受到沿傳送帶向上的靜摩擦力D．若傳送帶順時針勻速轉(zhuǎn)動，物體隨傳送帶一起向上做勻速運動，則物體受到沿傳送帶向上的滑動摩擦力AC[物體靜止在靜止的傳送帶上時，或物體隨傳送帶一起向上勻速運動的過程中，都具有沿傳送帶下滑的趨勢，所以物體均受到沿傳送帶向上的靜摩擦力作用．]3.(多選)如圖所示，有三個相同的物體疊放在一起，置于粗糙水平地面上，物體之間不光滑．現(xiàn)用一水平力F作用在乙物體上，物體之間仍保持靜止，下列說法正確的是()A．丙受到地面的摩擦力大小為F，方向水平向左B．甲受到水平向右的摩擦力作用C．乙對丙的摩擦力大小為F，方向水平向右D．丙對乙的摩擦力大小為F，方向水平向右AC[以甲、乙、丙三者整體為探討對象，此整體在水平方向上受力平衡，因此丙受到地面的摩擦力大小等于F，方向水平向左，選項A正確；以甲為探討對象，甲不受摩擦力，選項B錯誤；乙對丙的摩擦力與丙對乙的摩擦力大小相等、方向相反，以甲、乙為整體分析可知，丙對乙的摩擦力大小等于F，方向水平向左，故選項D錯誤，選項C正確．]4.木塊A、B分