2024-2025學(xué)年高中物理3.3摩擦力學(xué)案含解析新人教版必修1

PAGE5-3摩擦力學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過(guò)試驗(yàn)相識(shí)靜摩擦力及方向,理解相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì).2.會(huì)利用二力平衡條件推斷靜摩擦力的大小和方向.3.知道滑動(dòng)摩擦力的概念及產(chǎn)生條件,會(huì)求滑動(dòng)摩擦力的大小并推斷其方向.自主探究1.摩擦力可分為、和三類(lèi).

2.摩擦力產(chǎn)生的條件:①,②,③.

3.摩擦力的方向:.

4.靜摩擦力的增大有一個(gè)限度,即為,靜摩擦力的大小范圍是.

5.滑動(dòng)摩擦力的大小與和有關(guān).

6.在相同的壓力和相同的接觸面材料時(shí),滾動(dòng)摩擦力要比滑動(dòng)摩擦力.

合作探究一、靜摩擦力【提出問(wèn)題】你能否依據(jù)實(shí)際狀況,推斷物體是否受到靜摩擦力?試驗(yàn)探究:手握杯子沿著豎直方向施力,并且從小漸漸地增大,感受靜摩擦力的改變.結(jié)論:手對(duì)杯子的力豎直向上,而手受到了杯子阻礙手向上的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的靜摩擦力,隨著手對(duì)杯子的力的增大而增大.【歸納總結(jié)】1.靜摩擦力的產(chǎn)生條件:(1);(2);(3).

2.靜摩擦力的大小是改變的,方向.

【提出問(wèn)題】靜摩擦力的大小是如何改變的?試驗(yàn)探究:探究靜摩擦力的大小把木塊放在水平長(zhǎng)木板上,用彈簧測(cè)力計(jì)沿水平方向拉木塊.緩慢的拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì),視察彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)和木塊的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),(在測(cè)力計(jì)指針下方輕塞一小紙團(tuán),用以記錄拉力曾經(jīng)達(dá)到的最大值)記錄在表格中.拉力F木塊運(yùn)動(dòng)狀態(tài)靜摩擦力大小留意:當(dāng)木塊起先運(yùn)動(dòng)后,就不再記錄數(shù)據(jù).結(jié)論:靜摩擦力與彈簧測(cè)力計(jì)的拉力大小相等,隨著拉力的增大而增大.【歸納總結(jié)】3.靜摩擦力的最大值Fmax叫做(將動(dòng)未動(dòng)時(shí)的摩擦力),它的數(shù)值等于物體剛起先運(yùn)動(dòng)時(shí)的拉力的大小.

4.靜摩擦力的大小范圍是.

二、滑動(dòng)摩擦力【試驗(yàn)探究】前面探討了靜摩擦力,現(xiàn)在我們接著做前面的試驗(yàn),用力去拉木塊,當(dāng)力F>Fmax時(shí),我們會(huì)發(fā)覺(jué)木塊在木板上起先滑動(dòng),拉力卻明顯減小,表明摩擦力明顯減小,此時(shí)所受到的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力.滑動(dòng)摩擦力大小與哪些因素有關(guān)呢?試驗(yàn)猜想:(1)與接觸面的粗糙程度有關(guān);(2)跟物體間的壓力(正壓力)有關(guān);(3)跟物體接觸面積的大小有關(guān).設(shè)計(jì)試驗(yàn):依據(jù)以上幾條揣測(cè),設(shè)計(jì)試驗(yàn)去進(jìn)行驗(yàn)證探究.(利用限制變量法來(lái)進(jìn)行探究)壓力FN摩擦力Ff作出FNFf圖象,找尋其中規(guī)律.評(píng)估溝通:對(duì)試驗(yàn)過(guò)程和結(jié)論進(jìn)行評(píng)估和溝通.【歸納總結(jié)】1.定義:當(dāng)一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面滑動(dòng)時(shí),會(huì)受到另一物體它滑動(dòng)的力,這種力叫做滑動(dòng)摩擦力.

2.方向:滑動(dòng)摩擦力的方向總是,跟物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向.

3.滑動(dòng)摩擦力的大小與正壓力成,即表達(dá)式為,其中是比例常數(shù),叫做,跟相互接觸的兩個(gè)物體的有關(guān),還跟接觸面的有關(guān),是沒(méi)有的物理量.

三、滾動(dòng)摩擦【做一做】體驗(yàn)滾動(dòng)摩擦的大小如圖為自行車(chē)的滾動(dòng)軸承.把滾珠沾上潤(rùn)滑油后放入“軸碗”,外面壓上“軸擋”,中間穿上軸,就成了滾動(dòng)軸承.拆卸一個(gè)自行車(chē)的滾動(dòng)軸承,視察其結(jié)構(gòu),試著自己重新組裝.【歸納總結(jié)】1.一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面上滾動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦,叫做.

2.滾動(dòng)摩擦比滑動(dòng)摩擦.

3.增大摩擦力的方法:等.

4.減小摩擦力的方法:等.

課堂檢測(cè)1.兩個(gè)物體相互接觸,關(guān)于接觸處的彈力和摩擦力,以下說(shuō)法正確的是()A.肯定有彈力,但不肯定有摩擦力 B.假如有彈力,則肯定有摩擦力C.假如有摩擦力,則肯定有彈力 D.假如有摩擦力,則其大小肯定與彈力成正比2.關(guān)于滑動(dòng)摩擦力的方向,以下說(shuō)法正確的是()A.滑動(dòng)摩擦力的方向總是和物體的運(yùn)動(dòng)方向相反B.滑動(dòng)摩擦力不行能是動(dòng)力C.滑動(dòng)摩擦力總是阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)D.滑動(dòng)摩擦力可能是動(dòng)力,也可能是阻力3.三個(gè)質(zhì)量相同的物體,與水平桌面的動(dòng)摩擦因數(shù)相同,由于所受水平拉力不同,A做勻速運(yùn)動(dòng),B做加速運(yùn)動(dòng),C做減速運(yùn)動(dòng),那么它們受到的摩擦力的大小關(guān)系應(yīng)是()A.FA>FB>FC B.FA<FB<FCC.FA=FB=FC D.不能比較大小4.如圖所示,質(zhì)量為m的木塊被水平推力F壓著,靜止在豎直墻面上,當(dāng)推力F的大小增加到2F時(shí)()A.木塊所受墻面的彈力增加到原來(lái)的2倍B.木塊所受墻面的摩擦力增加到原來(lái)的2倍C.木塊所受墻面的彈力不變D.木塊所受墻面的摩擦力不變5.自行車(chē)在平直馬路上勻速前進(jìn)時(shí),前后輪所受摩擦力的方向()A.都向后 B.都向前C.前輪向后,后輪向前 D.前輪向前,后輪向后6.下列關(guān)于摩擦力的說(shuō)法,正確的是()A.相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩物體間肯定存在摩擦力B.摩擦力總是阻礙物體的運(yùn)動(dòng)C.運(yùn)動(dòng)物體受到的摩擦力的方向總與運(yùn)動(dòng)方向相反D.相對(duì)靜止的兩個(gè)物體之間,也可能有摩擦力的作用7.如圖所示,有一質(zhì)量為m的磚,它的長(zhǎng)、寬、高分別為25cm、15cm、8cm,則當(dāng)它平放、側(cè)放和豎放時(shí),運(yùn)動(dòng)的磚塊所受到的滑動(dòng)摩擦力大小關(guān)系為()A.F1>F2>F3 B.F1=F2=F3C.F1<F2<F3 D.無(wú)法比較8.如圖所示,質(zhì)量為20kg的物體,沿粗糙水平地面以某一速度起先向右運(yùn)動(dòng),一水平向左的力F=10N作用于物體上,物體與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1,則物體所受的摩擦力的大小為(g取10N/kg)()A.10N,向右 B.10N,向左 C.20N,向右 D.20N,向左9.如圖所示,A、B兩物體受到的重力都等于10N,各接觸面間動(dòng)摩擦因數(shù)都等于0.3,同時(shí)有F=1N的兩個(gè)水平力分別作用在A和B上.A和B均靜止,則地面對(duì)B和B對(duì)A的摩擦力分別為()A.6N,3N B.1N,1NC.0,1N D.0,2N10.下列關(guān)于滑動(dòng)摩擦力的說(shuō)法正確的是()A.滑動(dòng)摩擦力肯定是阻力B.滑動(dòng)摩擦力總是與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反C.滑動(dòng)摩擦力總是與物體間正壓力的方向垂直D.物體做減速運(yùn)動(dòng),肯定是受到滑動(dòng)摩擦力的作用11.質(zhì)量為2kg的物體放到水平地板上,用一輕彈簧水平拉該物體,當(dāng)物體剛起先運(yùn)動(dòng)時(shí),彈簧伸長(zhǎng)3cm,當(dāng)拉著物體勻速前進(jìn)時(shí),彈簧伸長(zhǎng)2cm,已知彈簧的勁度系數(shù)為k=200N/m,(g取10N/kg)求:(1)物體所受的最大靜摩擦力;(2)物體和地板間的動(dòng)摩擦因數(shù).12.如圖所示,GA=20N,GB=10N,A與水平面的滑動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.4,其余摩擦不計(jì),推斷下列(1)(2)兩種狀況下物體A受什么摩擦力?大小如何?(假設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力)(1)當(dāng)F=0時(shí);(2)當(dāng)F=10N時(shí);(3)若要使A勻速運(yùn)動(dòng),所加的豎直方向的力F的大小是多少?參考答案自主探究1.靜摩擦力滑動(dòng)摩擦力滾動(dòng)摩擦力2.相互接觸且擠壓接觸面不光滑存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)3.沿著接觸面,跟相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反4.最大靜摩擦力Fmax0~Fmax5.接觸面之間的壓力接觸面的粗糙程度6.小許多合作探究一、靜摩擦力1.(1)相互接觸且擠壓(2)接觸面不光滑(3)存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)2.可以與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反3.最大靜摩擦力4.0<F≤Fmax二、滑動(dòng)摩擦力1.阻礙2.沿著接觸面相反3.正比F=μFNμ動(dòng)摩擦因數(shù)材料粗糙程度單位三、滾動(dòng)摩擦1.滾動(dòng)摩擦力2.小得多3.增大接觸面間的壓力、增加接觸面的粗糙程度4.變滑動(dòng)摩擦為滾動(dòng)摩擦、減小接觸面間的壓力、讓接觸面變得光滑課堂檢測(cè)1.C解析:相互接觸的兩物體若沒(méi)有擠壓,不發(fā)生彈性形變,則不肯定產(chǎn)生壓力,它們之間就沒(méi)有摩擦力,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;若相互接觸的兩物體之間有壓力,但兩物體接觸面光滑,則也不行能有摩擦力,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;有彈力是有摩擦力的必要條件,所以有摩擦力必有彈力,選項(xiàng)C正確;滑動(dòng)摩擦力與彈力的大小成正比,但靜摩擦力的大小隨著外界條件的改變而改變,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.2.CD解析:滑動(dòng)摩擦力總與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反,即總是阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),但與物體的運(yùn)動(dòng)方向可能相同,也可能相反,綜上所述,選項(xiàng)C、D正確.3.C解析:由F=μFN知,F的大小只與μ和FN有關(guān),與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān),由于該題中FN與μ相等,故摩擦力大小相同.4.AD解析:由于木塊靜止在豎直墻面上,木塊在水平方向受到的推力F與墻面對(duì)木塊的彈力FN是一對(duì)平衡力,即FN=F,當(dāng)F增加到2F時(shí),墻面對(duì)木塊的彈力也將增加到2F.在豎直方向上,木塊的重力與墻面對(duì)木塊的靜摩擦力是一對(duì)平衡力,即摩擦力大小不變.5.C解析:自行車(chē)勻速前進(jìn)時(shí),由于人通過(guò)鏈條給后輪一個(gè)力,使后輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),設(shè)后輪與地面接觸處光滑,則后輪應(yīng)加速順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),說(shuō)明后輪有相對(duì)地面對(duì)后轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì),由于靜摩擦力的方向與物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反,故后輪所受靜摩擦力Ff1的方向向前;前輪轉(zhuǎn)動(dòng)是由于前輪受到力的作用,若前輪與地面接觸處光滑,則前輪就不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng),故前輪相對(duì)地面有向前運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì),其所受摩擦力Ff2向后,如圖所示.6.D解析:產(chǎn)生摩擦力的條件:物體間相互接觸、接觸面不光滑、有正壓力(垂干脆觸面的彈力)、有相對(duì)運(yùn)動(dòng)(或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)),四者缺一不行,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;摩擦力的方向總是阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),“相對(duì)運(yùn)動(dòng)”指以二者之一為參考系,而物體的運(yùn)動(dòng)所選取的參考系,通常是指地面,與相對(duì)運(yùn)動(dòng)選的參考系可以不一樣,故選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤,選項(xiàng)D正確;靜摩擦力便是發(fā)生在相對(duì)靜止,但有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的兩個(gè)相互接觸的物體之間.7.B解析:由F=μFN可知,滑動(dòng)摩擦力的大小與正壓力FN有關(guān),而與接觸面積的大小無(wú)關(guān),所以三種狀況下摩擦力大小相等.8.D解析:此題不要被施加一個(gè)外力所迷惑,物體向右運(yùn)動(dòng),滑動(dòng)摩擦力的方向就向左,由F'=μFN=μmg得F'=0.1×20×10N=20N.9.C解析:應(yīng)用整體法,即A、B整體水平方向所受外力大小相等、方向相反,故地面對(duì)B無(wú)摩擦力.以A為探討對(duì)象,水平方向必受大小與F相等、方向與F相反的靜摩擦力,故選項(xiàng)C正確.10.BC解析:滑動(dòng)摩擦力可以充當(dāng)阻力,也可以充當(dāng)動(dòng)力,所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤;滑動(dòng)摩擦力的方向總是與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反,所以選項(xiàng)B正確;彈力的方向與接觸面垂直,而摩擦力的方向又與接觸面相切,所以選項(xiàng)C正確;物體做減速運(yùn)動(dòng),也可能受到外力的作用,如接觸面光滑,則不受滑動(dòng)摩擦力的作用,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.11.解析:(1)物體剛起先運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦力即為最大靜摩擦力,由二力平衡可知,此時(shí)物體受的最大靜摩擦力等于彈簧的彈力,Fmax=kx1=200×0.03N=6N.(2)物體和地板間的滑動(dòng)摩擦力F=kx2=200×0.02N=4N而F=μFN,FN=mg,故μ=FFN=Fmg答案:(1)6N(2)0.212.解析:(1)F=0時(shí),A與水平面之間的最大靜摩擦力Fmax1=μGA=0.4×20N=8N,可見(jiàn)Fmax1<GB=10N,因此物體A在