高中物理 3.3 摩擦力课件 新人教版必修1.ppt

3摩擦力 1 运动的相对性 选择不同的参考系观察同一个物体的运动 观察结果 2 相互挤压的物体间存在压力 压力的方向 3 力的方向与物体速度方向 时 该力为动力 力的方向与物体速度方向 时 该力为阻力 可能不同 与接触面垂直 相同 相反 一 摩擦力1 定义 两个相互接触的物体 当它们发生 或具有 时 在接触面上产生的阻碍 或 的力 2 分类 和滚动摩擦力 二 静摩擦力1 定义 两个只有 没有相对运动的物体间的摩擦力 2 方向 沿着接触面 并且跟物体 的方向相反 相对运动 相 对运动的趋势 相对运动 相对运 动趋势 静摩擦力 滑动摩擦力 相对运动趋势 相对运动趋势 3 大小 范围为 fmax为最大静摩擦力 4 效果 总是阻碍物体间的 三 滑动摩擦力1 定义 一个物体在另一个物体表面 时受到的摩擦力 2 方向 沿着接触面 并且跟物体的 的方向相反 3 大小 1 滑动摩擦力的大小跟压力 f 2 动摩擦因数 是比例常数 叫做动摩擦因数 它的数值跟相互接触的两个物体的 和接触面的情况 如粗糙程度 有关 4 效果 总是阻碍物体间的 0 f fmax 相对运动趋势 滑动 相对运动 成正比 fn 材料 相对运动 思考辨析 1 判断正误 1 一个物体在另一个物体表面滑动时 一定产生摩擦力 2 摩擦力一定作用于两个相互接触的物体之间 3 静止的物体受到的摩擦力一定是静摩擦力 4 运动的物体受到的摩擦力一定是滑动摩擦力 5 摩擦力一定是阻力 提示 1 摩擦力的产生必须具备三个条件 一个物体在另一个物体表面滑动只是必备条件之一 此时物体间不一定有摩擦力 2 两物体相互接触且挤压是产生摩擦力的前提 3 相对运动的物体间产生的摩擦力是滑动摩擦力 此 相对运动的物体 可以是一个静止 一个运动 也可以是两个都运动 所以 静止的物体受到的摩擦力也可能为滑动摩擦力 4 相对静止的物体间产生的摩擦力是静摩擦力 此 相对静止的物体 可以都运动 也可以都静止 所以 运动的物体受到的摩擦力也可能为静摩擦力 5 摩擦力的方向与物体相对运动 或相对运动趋势 的方向相反 但可能与物体运动的方向相同 即可能是动力 2 问题思考 1 跑步时 脚受到的摩擦力是静摩擦力还是滑动摩擦力 提示 跑步时 脚和地面接触的时间内 脚并没有和地面发生相对运动 故脚受到的摩擦力为静摩擦力 2 用手握住瓶子 使瓶子静止在空中 当担心手中瓶子掉下去时 总是用力握得更紧一些 这时瓶子所受的摩擦力增大了吗 提示 由于瓶子保持静止 摩擦力与重力大小相等 当用力握紧瓶子时 手与瓶子接触处压力增大 手对瓶子的最大静摩擦力增大 但静摩擦力不变 一对摩擦力的理解1 产生条件 2 相对 的含义 相对 指的是研究对象相对于与其接触的物体而言 即以与其接触的物体为参考系 而不一定是物体相对地面的运动 3 作用效果 1 摩擦力阻碍的是接触物体之间的相对运动或相对运动趋势 不一定阻碍物体的运动 2 摩擦力可以是阻力也可以是动力 如匀速前进的自行车 后轮受到的摩擦力为动力 前轮受到的摩擦力为阻力 4 摩擦力种类的判断 特别提醒 1 物体间发生相对运动 它们之间的摩擦力不一定是滑动摩擦力 如人爬树时受到的摩擦力就是静摩擦力 2 受静摩擦力的物体不一定静止 受滑动摩擦力的物体也不一定运动 典例1 2012 海南高考 下列关于摩擦力的说法 正确的是 a 作用在物体上的滑动摩擦力只能使物体减速 不可能使物体加速b 作用在物体上的静摩擦力只能使物体加速 不可能使物体减速c 作用在物体上的滑动摩擦力既可能使物体减速 也可能使物体加速d 作用在物体上的静摩擦力既可能使物体加速 也可能使物体减速 解题探究 1 滑动摩擦力与运动方向的关系及作用效果可能与物体运动方向 做 也可能与物体运动方向 做 2 静摩擦力与运动方向的关系及作用效果 提示 与滑动摩擦力一样 既可同向做动力 也可反向做阻力 标准解答 选c d 摩擦力的方向可能与物体运动方向相同 也可能与物体运动方向相反 但一定是与物体相对运动方向或相对运动趋势方向相反 当滑动摩擦力的方向与物体的运动方向相同时 使物体加速 选项a错误 c正确 当静摩力的方向与物体的运动方向相反时 使物体减速 选项b错误 d正确 相同 动力 相反 阻力 变式训练 2013 宁德高一检测 以下关于滑动摩擦力的说法中 正确的是 a 滑动摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反b 滑动摩擦力总是阻碍物体的运动c 滑动摩擦力的方向总是与物体的相对运动方向相反d 两个相互接触的物体发生相对滑动时 它们都要受到滑动摩擦力的作用 解析 选c 滑动摩擦力的方向总是与物体的相对运动方向相反 但与物体的运动方向既可能相同 也可能相反 既可能促进物体的运动 也可能阻碍物体的运动 a b错误 c正确 摩擦力的产生必须具备三个条件 两个相互接触的物体发生相对滑动时 接触面间相互挤压和粗糙的条件不一定具备 此时物体间不一定有摩擦力 d错误 二静摩擦力有无及方向的判断1 条件判断法 1 根据摩擦力的产生条件判断摩擦力的有无 静摩擦力产生的条件 物体间接触且挤压 接触面粗糙 物体间有相对运动趋势 2 根据 摩擦力的方向沿着接触面与相对运动或相对运动趋势的方向相反 判断摩擦力的方向 2 假设判断法若物体间是否存在相对运动趋势不易判断 可假设接触面光滑 看物体是否发生相对运动以及怎样相对运动 以此判断物体间是否存在相对运动趋势及相对运动趋势的方向 进而判断是否存在静摩擦力以及静摩擦力的方向 3 运动状态判断法看物体所受的除该摩擦力之外其他作用力与物体的运动状态是否对应 目前主要应用二力平衡的规律 若对应 则不存在该摩擦力 若需要向左的摩擦力才能使物体的受力情况与运动情况对应 则摩擦力向左 若需要向右的摩擦力才能使物体的受力情况与运动情况对应 则摩擦力向右 4 力的作用效果判断法如果相互接触的物体间存在摩擦力 则必有相应的作用效果 平衡其他作用力或改变受力物体的运动状态 可利用作用效果确定有无摩擦力以及摩擦力的方向 5 相互作用判断法若甲对乙有摩擦力 则乙对甲也有摩擦力 并且甲 乙所受摩擦力的方向相反 特别提醒 1 由于静摩擦力是成对出现的 判断静摩擦力方向时一定要明确该力的受力物体和施力物体 2 判断摩擦力的方向时 关键是判断受力物体 不是施力物体 的相对运动或相对运动趋势的方向 典例2 如图所示 a b两物块竖直叠放在水平面上 现用水平力f拉b物块 两物块均静止 那么物块a和b是否受静摩擦力的作用呢 解题探究 1 对a b的状态进行分析 它们都处于 2 a物块除摩擦力外的受力情况 3 b物块除摩擦力外的受力情况 标准解答 本题可根据物块的运动状态判断 a在水平方向上不受其他力 只在摩擦力作用下不可能处于静止状态 故a物块不受静摩擦力作用 再对b进行分析 b受到方向向右的拉力f作用 并且处于平衡状态 由二力平衡条件知b一定受到地面对它的方向向左的静摩擦力作用 答案 a不受静摩擦力 b受地面对它的静摩擦力 静止状 态 受重力 支持力 受重力 压力 支持力和水 平力f 互动探究 若上题中物块a和b在水平力f的作用下沿f的方向做匀速直线运动 那么物块a和b是否受摩擦力作用呢 解析 a物块仍然处于平衡状态 仍然不可能在水平方向上只受摩擦力作用 所以a物块不受摩擦力作用 b物块同样处于平衡状态 需要受到一个与f等大反向的摩擦力 该摩擦力是地面产生的滑动摩擦力 答案 a不受摩擦力 b受地面对它的滑动摩擦力 变式备选 如图所示为表面粗糙的倾斜皮带传输装置 皮带的传动速度保持不变 物体被无初速度地放在皮带的底端a上 开始时物体在皮带上滑动 当它到达位置b后就不再相对皮带滑动 而是随皮带一起匀速运动 直至传送到顶端c 在传送过程中 物体受到的摩擦力 在ab段为沿皮带向上的滑动摩擦力 在ab段为沿皮带向下的滑动摩擦力 在bc段不受静摩擦力 在bc段受沿皮带向上的静摩擦力a b c d 解析 选b 在ab段 物体相对皮带向下滑动 受到沿皮带向上的滑动摩擦力 对 在bc段 物体相对皮带有向下滑的趋势 受到沿皮带向上的静摩擦力 对 故b项正确 三摩擦力大小的计算1 滑动摩擦力的大小 1 公式法 根据公式f fn计算 正压力fn是物体与接触面间的压力 不一定等于物体的重力 fn的大小根据物体的受力情况确定 动摩擦因数 与材料和接触面的粗糙程度有关 而与物体间的压力 接触面的大小无关 2 二力平衡法 物体处于平衡状态 匀速运动或静止 时 根据二力平衡条件求解 2 静摩擦力的大小 1 大小的范围 0 f fmax 2 计算 物体处于平衡状态 匀速运动或静止 时 根据二力平衡条件求解 3 最大静摩擦力fmax 0fn 0为最大静摩擦因数 最大静摩擦力fmax略大于滑动摩擦力 一般情况下 为分析问题方便 可认为二者相等 特别提醒 1 计算摩擦力时 应先判断是静摩擦力还是滑动摩擦力 2 滑动摩擦力f的大小与物体运动的速度大小及接触面的面积均无关 典例3 如图所示 一重为40n的木块原来静止在水平桌面上 某瞬间在水平方向上同时受到两个方向相反的力f1 f2的作用 其中f1 13n f2 6n 已知木块与桌面间的动摩擦因数为0 2 设最大静摩擦力等于滑动摩擦力 求 1 木块所受的摩擦力的大小和方向 2 当只将f1撤去时 木块受到的摩擦力的大小和方向 3 若撤去的力不是f1而是f2 求木块受到的摩擦力的大小和方向 解题探究 1 先计算出木块与桌面间的 从而判断木块所受的摩擦力为静摩擦力还是滑动摩擦力 2 若为静摩擦力 根据 确定摩擦力大小 若为滑动摩擦力 根据 计算摩擦力大小 标准解答 当木块运动时受到的滑动摩擦力为f滑 fn g 0 2 40n 8n 故木块受到桌面的最大静摩擦力为8n 1 加上f1 f2后 f1和f2相当于一个方向向右的f f1 f2 7n的力 由于f小于最大静摩擦力 故木块处于静止状态 则木块受到桌面静摩擦力的作用 大小为7n 方向水平向左 最大静摩擦力 二力平衡 f fn 2 将f1撤去后 由于f2小于最大静摩擦力 故木块仍然保持静止 由二力平衡知识知 木块受到的静摩擦力大小等于f2 即大小为6n 方向水平向右 3 撤掉f2后 由于f1大于最大静摩擦力 则木块受到的摩擦力为滑动摩擦力 大小为8n 方向水平向左 答案 1 7n水平向左 2 6n水平向右 3 8n水平向左 总结提升 求解摩擦力大小的方法 1 明确所求摩擦力是静摩擦力还是滑动摩擦力 2 静摩擦力一般根据二力平衡来求 求解时应注意物体是否处于静止或匀速直线运动状态 若物体处于减速或加速运动状态 则二力平衡不成立 3 滑动摩擦力一般根据公式法计算 计算时注意滑动摩擦力的大小与物体的速度大小 物体是否匀速运动无关 只取决于动摩擦因数和压力的大小 变式训练 将一张a4纸 质量可忽略不计 夹在英汉字典内 书对a4纸的压力为3n a4纸与书之间的动摩擦因数为0 4 要把a4纸从书中拉出 拉力至少应为 a 0 6nb 1 2nc 2 4nd 3n 解析 选c 根据f fn f 1 2n 因为纸的上下两面都要受到书对它的滑动摩擦力 所以要把纸从书中拉出 拉力至少应为2 4n c正确 典例 如图所示 把两本书一页一页地交叉对插 然后各抓住一本书的书脊用力对拉 平时随手很容易移动的两本书竟会变得像强力胶粘在一起似的 难舍难分 关于其中的原因下列说法正确的是 a 增大了摩擦的接触面积b 增大了摩擦因数c 增加了摩擦力的个数d 以上说法都不对 标准解答 选c 此题考查对摩擦力大小的理解 摩擦力的大小只和压力及动摩擦因数有关 和接触面积没有关系 把两本书一页一页地交叉对插后 每页间的动摩擦因数没有改变 但每页间都有压力作用 拉开两本书的力等于一本书的每页受到的摩擦力的和 相当于增加了摩擦力的个数 c项正确 关于摩擦力认识的几个误区误区一误认为只有静止的物体才受静摩擦力作用 滑动摩擦力一定产生于运动的物体间静摩擦力产生于两个相对静止的物体间 它们可能都运动 滑动摩擦力产生于两个相对运动的物体间 它们中可能有一个物体静止 例如 汽车加速前进时 相对于车厢静止的箱子随汽车一起运动受到向前的静摩擦力 狗拉雪橇向前运动时 静止的地面受到滑动摩擦力 误区二误认为摩擦力的方向一定与物体的运动方向相反实际上摩擦力与相对运动方向或相对运动趋势方向相反 与物体的运动方向可能相反 可能相同 还可能与物体的运动方向不在一条直线上 误区三误认为物体间的压力越大 摩擦力就越大实际上滑动摩擦力 最大静摩擦力与物体间的压力有关 压力越大 则滑动摩擦力和最大静摩擦力就越大 而静摩擦力的大小与物体间的压力无关 误区四误认为摩擦力一定是阻力实际上摩擦力阻碍的是物体间的相对运动 摩擦力不一定是阻力 有可能是动力 如传送带就是利用摩擦力作为动力 将粮食由低处送到粮仓中 案例展示 2013 湛江高一检测 下列关于摩擦力的说法中 正确的是 a 滑动摩擦力的大小一定与正压力成正比b 滑动摩擦力的方向一定与运动方向相反c 摩擦力可能是动力d 摩擦力一定是阻力 标准解答 选a c 实验表明 滑动摩擦力的大小与正压力成正比 a对 滑动摩擦力的方向一定与相对运动方向相反 与物体的运动方向不一定相反 b错 摩擦力可能是动力 也可能是阻力 c对 d错 易错分析 本题易错选项及错误原因分析如下 1 基础理论辨析题 下列说法正确的是 a 受摩擦力作用的物体一定会受到弹力作用b 运动的物体可能受静摩擦力作用c 产生静摩擦力的两个物体间一定相对静止d 静摩擦力的大小可以用f fn来计算e 摩擦力的大小一定与接触面上的压力成正比f 两接触面间压力越大 动摩擦因数越大 解析 选a b c 相互接触并且挤压是产生摩擦力的必要条件之一 a项正确 受静摩擦力的物体可能是运动的也可能是静止的 b正确 静摩擦力发生在只有相对运动趋势 没有相对运动的两个物体间 c项正确 f fn用于计算滑动摩擦力的大小 d项错误 静摩擦力的大小不一定与接触面上的压力成正比 e项错误 动摩擦因数与物体的材料及接触面的粗糙程度有关 与压力大小无关 f错误 2 2013 衡阳高一检测 关于滑动摩擦力 下列说法正确的是 a 压力越大 滑动摩擦力越大b 压力不变 动摩擦因数不变 接触面积越大 滑动摩擦力越大c 压力不变 动摩擦因