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第四章力 第3节 摩擦力 两个相互接触 相互挤压的物体 当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时 就会在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力 这种力叫摩擦力 摩擦力 思考 小孩轻推箱子没推动 为什么 静摩擦力 二力平衡 静摩擦力 两个物体之间只有相对运动趋势 而没有相对运动 这时的摩擦力就叫做静摩擦力 静摩擦力 静摩擦力的产生条件 1 接触面不光滑 即接触面粗糙 2 两物体相互接触 4 两物体间有相对运动趋势 3 两物体间有挤压 即有弹性形变 弹力 下列图中的物体都处于静止状态 有静摩擦力的是 BCD 练习 静摩擦力的大小 静摩擦力的大小随推力的增大而增大F静 F 二力平衡 当人的水平推力增大到某一值Fmax时候 物体就要滑动 此时静摩擦力达到最大值 我们把Fmax叫最大静摩擦力 静摩擦力的大小由外部因素决定 两物体间的静摩擦力F静在0与最大静摩擦力Fmax之间 即0 F静 Fmax 静摩擦力的方向 静摩擦力的方向总跟接触面相切 并且跟物体的相对运动趋势方向相反 木块都保持静止 沿接触面与相对运动趋势方向相反 思考 静摩擦力的方向跟运动方向有关系吗 静摩擦力的大小与正压力有关吗 静摩擦力一定是阻力吗 静止的物体一定有静摩擦力吗 运动的物体一定没有静摩擦力 静摩擦力大小与正压力无关 但最大静摩擦力的大小与正压力成正比 不一定 静摩擦力的方向跟运动方向没有直接关系 静摩擦力可以是阻力 也可以是动力 但它产生的效果一定是阻碍物体间的相对运动趋势 已知图中物体都处于静止 试对物体进行受力分析 画出力的示意图 练习 1 静摩擦力的定义2 产生条件3 大小4 方向 小结 关于静摩擦力 下列说法中正确的是 A 静摩擦力只能是阻力 B 相互压紧且接触面粗糙的物体之间一定有静摩擦力C 相互接触的物体间的正压力增大 静摩擦力一定增大D 物体受到静摩擦力的大小 跟接触面的粗糙程度无关 D 对于两个相互接触的物体 下列说法中正确的是 A 有弹力必有静摩擦力B 有弹力不一定有静摩擦力C 有静摩擦力必有弹力D 有静摩擦力不一定有弹力 BC 练习 练习 一只玻璃瓶 在下列情况下是否受到摩擦力 如果受到摩擦力 摩擦力的方向如何 A 瓶子静止在粗糙的水平面上 B 瓶子静止在倾斜的桌面上 C 瓶子在被握在手中 瓶口向上 D 瓶子压着一纸条 挡住瓶子把纸条抽出 思考 当物体相对地面运动时 还有静摩擦力吗 滑动摩擦力 当一个物体在另一个物体表面滑动的时候 会受到另一个物体阻碍它相对滑动的力 这种力叫做滑动摩擦力 滑动摩擦力的产生条件 1 接触面不光滑 即接触面粗糙 2 两物体相互接触 4 两物体间有相对运动 3 两物体间有挤压 即有弹性形变 弹力 滑动摩擦力的方向 滑动摩擦力的方向总跟接触面相切 并且跟物体的相对运动方向相反 沿接触面与相对运动方向相反 物体从左边斜面运动到右边斜面的过程中所受的摩擦力方向如何 画出下图中物体的受力图 接触面粗糙 练习 滑动摩擦力大小跟哪些因素有关呢 思考 控制变量法 接触面的材料 正压力 实验 实验过程 手拉小车 让小车做匀速直线运动 则此时小车所受的拉力大小等于滑动摩擦力的大小 而小车所受的拉力可由弹簧秤读出 改变小车上的钩码可以改变小车对地面的正压力 实验目的 保持接触面材料不变 研究滑动摩擦力与正压力的关系 数据 1 01 52 02 53 0 0 20 30 40 50 6 如何更直观地处理数据 滑动摩擦力的大小跟压力成正比 的大小跟两接触物体的材料及接触面的情况 如粗糙程度 有关 Ff N 动摩擦因数 滑动摩擦力的大小 滑动摩擦力 正压力或支持力 思考 思考 当拉力大于Fmax后 为什么摩擦力保持F0不变 思考 滑动摩擦力的方向跟运动方向有关系吗 滑动摩擦力的大小与重力成正比吗 滑动摩擦力一定是阻力吗 运动的物体一定有滑动摩擦力吗 静止的物体一定没有滑动摩擦力吗 滑动摩擦力的大小与正压力成正比 不一定 滑动摩擦力的方向跟运动方向没有直接关系 滑动摩擦力可以是阻力 也可以是动力 但它产生的效果一定是阻碍物体间的相对运动 关于滑动摩擦力公式F N 下列说法中正确的是A 由F N可知 F与N成正比B 由 F N可知 与F成正比 与N成反比C F与N 材料 接触面的粗糙程度都有关D 的大小由接触面的粗糙程度唯一决定 练习 下列说法中正确的是A 若某接触面上有滑动摩擦力 则也一定有弹力B 弹力的方向与滑动摩擦力的方向一定垂直C 滑动摩擦力一定阻碍物体的相对滑动D 滑动摩擦力一定阻碍物体的运动 要使放在水平地面上重200N的木块从原地移动 最小得用70N的水平推力 木块从原地移动以后 为了使它继续匀速滑动 只要60N的水平推力就行了 求 1 木块与地面的最大静摩擦力是多大 2 滑动摩擦力是多大 3 若拉力增大至90N 滑动摩擦力是多大 练习 70N 60N 60N 1 某同学用弹簧测力计称一木块重为5N 把木块放在水平面上 用弹簧测力计水平向右拉木块 1 当弹簧测力计读数是1 5N时 木块未被拉动 这时木块受到的是 摩擦力 大小是 N 方向 2 当弹簧测力计读数是2 1N时 木块刚好被拉动 这时木块受到的是 摩擦力 大小是 N 方向 3 木块开始运动后 若使木块保持匀速运动 弹簧测力计的读数为2N 这时木块受到的是 摩擦力 大小是 N 动摩擦因数 答案 1 静1 5水平向左 2 最大静2 1水平向左 3 滑动20 4 练习 有关滑动摩擦力的下列说法中 正确的是 A 有压力就一定有滑动摩擦力B 有滑动摩擦力就一定有压力C 滑动摩擦力总是与接触面上的正压力垂直D 滑动摩擦力的大小与物体所受重力成正比一木箱重100N 放在水平地面上 木箱与地面的动摩擦因数为0 2 当用80N的力去推木箱时 下列说法正确的是 A 不知道最大静摩擦力 无法判断是否运动B 所受摩擦力为静摩擦力 大小为80NC 所受摩擦力为滑动摩擦力 大小为80ND 所受摩擦力为滑动摩擦力 大小为20N BC D 练习 重量为100N的木箱放在水平地板上 至少要用40N的水平推力 才能使它从原地开始运动 木箱与地板间的最大静摩擦力为N 木箱从原地移动以后 用38N的水平推力 就可以使木箱继续做匀速运动 这时木箱所受的滑动摩擦力为N 动摩擦因数为 解 物体刚好推动时用的力等于最大静摩擦力 40 虽然滑动摩擦力可以用F FN来求得 但并不是唯一的方法 我们可以根据二力的平衡知道 物体匀速直线运动时 推力正好等于地面施加的滑动摩擦力 38 0 38 如右图所示 在动摩擦因数 0 1的水平面上向右运动的物体 质量为20kg 在运动过程中 还受到一个水平向左的大小为10N的拉力作用 则物体受到的滑动摩擦力为 g取10N kg A 10N 向右B 10N 向左C 20N 向右D 20N 向左 解析 物体受滑动摩擦力 其大小为F FN mg 0 1 20 10N 20N 方向与相对运动方向相反 即方向向左 答案 D 练习 下列关于摩擦力的说法 正确的是 A 相互接触的两物体间一定存在摩擦力B 摩擦力总是阻碍物体的运动C 相对静止的物体间 也可能存在摩擦力作用D 只有静止的物体才受静摩擦力作用 运动的物体不会受静摩擦力作用 C 下列关于摩擦力的说法正确的是 A 受到静摩擦力作用的物体一定是静止的B 受到滑动摩擦力作用的物体一定是运动的C 静摩擦力可以是动力 而滑动摩擦力只能是阻力D 摩擦力可以是动力 也可以是阻力 D 如右图所示为皮带传送装置 甲为主动轮 乙为从动轮 传运过程中皮带不打滑 P Q分别为两轮边缘上的两点 下列说法正确的是 A P Q两点的摩擦力方向均与轮转动的方向相反B P点的摩擦力方向与甲轮的转动方向相反 Q点的摩擦力方向与乙轮的转动方向相同C P点的摩擦力方向与甲轮的转动方向相同 Q点的摩擦力方向与乙轮的转动方向相反D P Q两点的摩擦力方向均与轮转动的方向相同 解析 由题意可知甲轮与皮带间 乙轮与皮带间均相对静止 皮带与轮间摩擦力为静摩擦力 假设甲轮与皮带间无摩擦力 则甲轮转动时皮带不动 P点相对于皮带向前运动 可知P点相对于皮带有向前运动的趋势 则甲轮上的P点受到的静摩擦力方向向后 即与甲轮的转动方向相反 再假设皮带与乙轮间没有摩擦力 则当皮带转动时 乙轮将会静止不动 这时 乙轮边缘上的Q点相对于皮带向后运动 可知Q点有相对于皮带向后运动的趋势 故乙轮上Q点所受摩擦力向前 即与乙轮转动方向相同 答案 B 解决此题的关键是分清主动还是从动 并理解其含义 若为主动 摩擦力阻碍其转动 若为从动 则摩擦力为动力 使其转动 类似情况还有判断自行车运动时两个轮受地面的摩擦力情况 1 静摩擦力有无的判断方法 1 条件判断 即接触面之间有压力 粗糙且有相对运动趋势 2 假设法 假设接触面光滑 不存在摩擦力 如物体改变原来的运动状态 则存在摩擦力 3 由二力平衡判断 2 滑动摩擦力方向的判断 1 选取受力物体 2 确定施力物体 3 判断受力物体相对施力物体的运动方向 4 滑动摩擦力方向与相对运动方向相反 如右图所示 A B叠放在水平面上 水平力F作用在A上 使二者一起向左做匀速直线运动 下列说法正确的是 A A B之间无摩擦力B A受到的摩擦力水平向右C B受到A的摩擦力水平向左D 地面对B的摩擦力为静摩擦力 水平向右 BC 质量为3 0kg的空木箱 放置在水平地面上 沿水平方向施加拉力 当拉力F1 8 0N时 木箱静止 当拉力F2 10 3N时 木箱做匀速运动 求 1 木箱与地面间的动摩擦因数 2 木箱在8 0N的拉力作用下受到的摩擦力的大小 3 木箱在12 0N水平拉力作用下 受到的摩擦力的大小 解析 1 当拉力F2 10 3N时 木箱匀速运动 木箱水平方向受到拉力F2和滑动摩擦力f1 根据二力平衡条件有 f1 F2 10 3N木箱放在水平地面上 则有木箱对地面压力大小等于木箱重力即FN mg 2 当拉力F2 8 0N时 木箱静止 木箱水平方向所受到的静摩擦力Ff2与F1是一对平衡力 则有 Ff2 F1 8 0N 3 当拉力F3 12 0N时 木箱将在地面上滑动 此时木箱所受到的摩擦力为滑动摩擦力 由第一问可以知道 Ff2 Ff1 10 3N 答案 1 0 35 2 8 0N 3 10 3N 在计算摩擦力的大小之前 必须先分析物体的运动情况 判断是滑动摩擦 还是静摩擦 1 滑动摩擦力的计算方法可用F N计算 但要注意N是接触面的正压力 并不总是等于物体的重力 计算滑动摩擦力时要特别注意正压力的求解 以及滑动摩擦力的大小与接触面积和相对运动速度无关 2 静摩擦力的计算方法一般应根据物体的运动情况 静止 匀速运动或加速运动 利用平衡条件或牛顿运动定律列方程求解 用20N的水平力把一个质量m 5kg的物体压在竖直的墙壁上 物体沿墙壁下滑 物体与墙壁间的动摩擦因数 0 3 判断物体所受滑动摩擦力的方向 求物体受到的滑动摩擦力大小 解析 本题主要考查滑动摩擦力的大小和方向 物体所受滑动摩擦力的方向竖直向上 因为物体相对墙壁下滑 根据F FN有 F 0 3 20N 6N 答案 竖直向上6N 运动员用双手握住竖直的竹竿匀速上爬和匀速下滑时 他受到的摩擦力分别为f1和f2 则 A f1方向向上 f2方向向上 且f1 f2B f1方向向上 f2方向向下 且 f1 f2C f1方向向下 f2方向向上 且f1 f2D f1方向向上 f2方向向上 且f1 f2 A 例1 如图所示 A B及B与地面之间接触面粗糙 现用力F将物体B以速度v匀速向右拉出 分析A受到的摩擦力 深刻理解 相对 二字的物理意义 相对 都是以接触物体为参考系研究的 而我们说的 静止 和 运动 是以地面为参考系来研究的 受静摩擦力的物体不一定静止 受滑动摩擦力的物体不一定运动 A相对于B水平向左运动 A受到B对它的滑动摩擦力方向水平向右 思考 1 分析B受到的摩擦力 2 现用力将物体B以速度2v匀速向右拉出 A受到的摩擦力如何 例2 力F拉着A B共同作匀速运动 A是否受到摩擦力 若A B置于光滑水平面上 在水平力F作用下共同运动 A是否受摩擦力 B A F A不受摩擦力 平衡法 A受摩擦力 平衡法 f 思考1 若力F作用在A上 A B共同作匀速运动 A是否受到摩擦力 A受摩擦力 条件法 思考2 分析上述情况中B是否受到摩擦力 B 平衡法 A 只有重力 B 只有重力和支持力 C 只有重力 支持力和摩擦力 D 有重力 支持力 摩擦力和斜面对它的弹力 例3 如图所示 物体B的上表面水平 B上面载着物体A 当它们一起沿斜面匀速下滑时 A物体受到的力 思考 分析A受不受摩擦力 除了平衡法 还有什么方法 假设法 反证法等 例4 用手抓紧一根竖直铁棍 当手的握力增大时下列说法正确的是 A 手对铁棍的静摩擦力变大了B 手与铁棍间的正压力变大了C 手与铁棍间的最大静摩擦力变大了D 铁棍更不容易下滑了 BCD 静摩擦力大小与正压力无关 但最大静摩擦力的大小与正压力成正比 例5 如图所示 质量为m的木块置于水平面上的木板上向左滑行 滑行时木板静止 木板质量为M 3m 已知木块与木板间 木板与水平地面间的动摩擦因数均为 则在木块滑行过程中水平地面对木板的摩擦力大小为 A 0B mgC 2 mgD 4 mg f f f地 B 本题涉及了 条件法 力的相互性法 和 平衡法 解题 例6 94年全国考题 如图1所示 C是水平地面 A B是两个长方形物块 F是作用在物块上沿水平方向的力 物体A和B以相同的速度作匀速直綫运动 由此可知 A B间的动摩擦因数 1和B C间的动摩擦因数 2有可能是 A 1 0 2 0B 1 0 2 0C 1 0 2 0D 1 0 2 0 F B BD 分析摩擦力时 应先看种类 再看规律 A 如图所示 位于水