湖南省隆回县万和实验学校高中物理 摩擦力教学课件 新人教版必修1.ppt

知识回顾 一 什么是摩擦力 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的力 这种力叫摩擦力 摩擦力分类 静摩擦力滑动摩擦力滚动摩擦力 木块运动方向向上 但它相对于皮带有下滑的趋势 它的相对运动趋势方向却是向下的 所以所受静摩擦力方向沿斜面向上 运动方向和相对运动趋势方向的区别 相对运动趋势方向判断 假设法例如 用手推地面上的桌子 桌子相对地面不动 假设将桌子放在一个光滑的水平面上 推桌子时 桌子相对水平面将会运动 这个运动方向就是相对运动趋势的方向 返回 二 静摩擦力 互相接触的物体相对静止时 是不是也能产生摩擦力 小孩推箱 据二力平衡的知识 这时一定有一个力与推力平衡 阻碍相对运动的力 1 静摩擦力 两个相互接触而保持相对静止的物体 当它们之间存在相对运动趋势时 在它们的接触面上会产生阻碍物体间相对运动趋势的力 这种力叫静摩擦力 二力平衡 从刚才的静摩擦力产生的现象中 我们可以知道静摩擦力产生的条件是什么 两物体相互接触接触面不光滑两物体间有弹力两物体间有相对运动趋势 2 静摩擦力产生的条件 即时应用 1 下列图中的物体都处于静止状态 有静摩擦力的是 bcd 3 静摩擦力的方向 沿接触面与相对运动趋势方向相反 物体均静止 静摩擦力的方向 工件随传送带一起匀速运动 无摩擦力 沿接触面与相对运动趋势方向相反 静摩擦力大小的变化静摩擦力 swf1 4 静摩擦力的大小 静摩擦力大小的变化静摩擦力大小变化 swf2 4 静摩擦力的大小 使推力f增大 箱子仍静止 f增大 静摩擦力也增大 总有 f静 f 5 最大静摩擦力 推力继续增大 箱子总会运动 此时推力的大小就是最大静摩擦力 静摩擦力存在最大值 0 f fmax 6 压力的影响 箱子仍静止 在箱子上再放一重物 推力不变 摩擦力是否变化 静摩擦力总与推力相等 与压力无关 箱子仍静止 若此时增加推力 则箱子是否一定运动 压力增大时 静摩擦力的最大值增大 6 压力的影响 静摩擦力的大小随迫使它发生相对运动趋势的外力的增大而增大 7 静摩擦力的大小的决定因素 静摩擦力的应用 你能列举摩擦力的其他例子吗 三 滑动摩擦力 1 滑动摩擦力的定义 由于两个相互接触的物体之间有相对运动而产生的摩擦力叫做滑动摩擦力 2 滑动摩擦力的产生条件 1 两物体相互接触 且接触面不光滑 2 两物体接触处有压力 3 两物体接触面有相对运动 3 滑动摩擦力的方向 滑动摩擦力的方向总是沿着接触面 跟物体相对运动的方向相反 4 滑动摩擦力的大小 滑动摩擦力的大小滑动摩擦力 mpg 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 fn 动摩擦因数 4 滑动摩擦力的大小 滑动摩擦力 正压力或支持力 4 滑动摩擦力的大小 滑动摩擦力的大小跟压力成正比 即f fn 是比例常数 没有单位 叫动摩擦因数 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 有关 5 注意点 静止的物体可以受到滑动摩擦力 要特别注意 相对 这个条件 相对运动 滑动摩擦力可以是动力 但它产生的效果一定是阻碍物体间的相对运动 例题1 在东北的冬季伐木工作中 伐下的木料常装在雪撬上 马拉着雪撬在冰道上滑行 将木料运出 一个有钢制滑板的雪撬 连同木料的总重量为4 9 104n 在水平的冰道上 马要在水平方向用多大的力 才能够拉着雪撬匀速前进 四 滚动摩擦 一个物体在另一个物体表面滚动时产生的摩擦 滚动摩擦比滑动摩擦小很多 思考题1 受到静摩擦力的物体可以是运动的吗 2 静摩擦力方向一定跟物体的运动方向相反吗 3 静摩擦力可以是动力吗 4 相对运动趋势方向和运动方向的关系 不一定 可以 可以 相同 相反 不共线 思考 滑动摩擦力的方向一定跟运动方向相反吗 滑动摩擦力的大小与重力成正比吗 摩擦力一定是阻力吗 运动的物体受到的摩擦力一定是滑动吗 静止的物体受到的摩擦力一定是静摩擦力吗 滑动摩擦力的大小与正压力成正比 不一定 不一定 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或相对运动趋势 课前自主学案 一 静摩擦力1 定义 当一个物体在另一个物体的表面上有 时 所受到的另一个物体对它的阻碍作用的力 2 方向 总是沿着接触面 并且跟物体 的方向相反 3 大小 由物体的运动状态和周围物体对它施加的力的情况决定 大小范围是 0 f fmax 相对运动趋势 相对 运动趋势 4 最大静摩擦力fmax 静摩擦力的最大限度 在数值上等于物体刚开始运动时的拉力 说明 受到静摩擦力的物体不一定处于静止状态 二 滑动摩擦力1 定义 当一个物体在另一个物体表面上滑动时 会受到另一个物体 它滑动的力 2 方向 总是沿着接触面 并且跟物体的 的方向相反 3 大小 f 阻碍 相对运动 fn 其中 叫做 fn表示两个物体表面间的正压力 为了与拉力等力区分 摩擦力也常用ff表示 1 动摩擦因数 与相互接触的两物体的材料有关 与接触面的粗糙程度有关 2 受到滑动摩擦力的物体不一定是运动的 3 滚动摩擦是一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦 当压力相同时 滚动摩擦比滑动摩擦小很多 动摩擦因数 思考感悟 1 两个不接触的物体间能产生摩擦力吗 2 两个相互接触的物体间一定存在摩擦力吗 3 摩擦力一定为阻力吗 提示 1 不能 摩擦力必须接触才能产生 2 两个物体接触不一定会产生摩擦力 3 摩擦力与物体的相对运动 或相对运动趋势 的方向相反 并不一定与物体的运动方向相反 所以摩擦力不一定是阻力 如传送带把货物运送到高处 就是靠静摩擦力的作用 静摩擦力为动力 核心要点突破 一 对摩擦力的进一步理解1 产生条件 1 接触面粗糙 2 两个物体之间有弹力 3 有相对运动或相对运动趋势 这三个条件缺一不可 必须同时满足才能产生摩擦力 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 即指物体之间的相对静止或相对运动 都是以施力物体为参考系的 而不一定是物体相对地的运动 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 方向与物体相对运动的方向 或相对运动趋势的方向 相反 特别提醒 1 静止的物体可能受到滑动摩擦力 运动的物体可能受到静摩擦力 2 摩擦力的方向可以与物体的运动方向相同 也可以与物体的运动方向相反 即时应用 1 关于摩擦力 下列说法中正确的是 a 两个接触的相对静止的物体间一定有摩擦力b 受静摩擦作用的物体一定是静止的c 滑动摩擦力方向可能与运动方向相同d 物体间正压力一定时 静摩擦力的大小可以变化 但有一个限度 解析 选cd 两个相对静止的物体间不一定有静摩擦力 还要看它们之间是否有相对运动趋势 例如静止在水平地面上的汽车 它们之间就没有静摩擦力 受静摩擦力作用的物体不一定是静止的 例如与倾斜的匀速运动的输送带相对静止的物体 物体与输送带之间有相对滑动的趋势 所以有静摩擦力存在 但物体并不是静止的 产生静摩擦力时只要与接触面相对静止就行了 上述的输送带如果突然加速 物体就可能受到与运动方向一致的滑动摩擦力 所以a b错误 c正确 在正压力一定时 静摩擦力的大小可以因外力的变化而变化 但不能超过最大静摩擦力 这就是一个限度 d正确 即时应用 7 判断下列说法是否正确 静止的物体可能受到滑动摩擦力 运动的物体可能受到静摩擦力 滑动摩擦力的方向可能与运动方向相同 滑动摩擦力的方向可能与运动方向相反 滑动摩擦力就是跟重力成正比 摩擦力可以是动力 也可以是阻力 二 摩擦力的有无和方向的判断 特别提醒 1 在判断摩擦力的有无及方向时 要首先明确物体间相对运动或相对运动趋势的方向 2 在分析静摩擦力时 要结合物体的运动状态 利用假设法来分析判断 即时应用 8 在机场 海港 粮库 常用输送带运送旅客 货物和粮食等 如图所示 当行李箱随传送带一起匀速运动时 下列关于行李箱受力的说法中正确的是 a 行李箱所受的摩擦力方向沿传送带向上b 行李箱所受的摩擦力方向沿传送带向下c 因为行李箱与传送带之间相对静止 所以行李箱不受摩擦力的作用d 因为行李箱与传送带一起匀速运动 所以行李箱受滑动摩擦力答案 a 三 摩擦力大小的计算1 滑动摩擦力的大小 1 公式 f fn 2 f的大小与fn成正比 与物体的运动状态无关 3 动摩擦因数 与接触面的粗糙程度和材料有关 与物体间的压力 相对运动的速度及接触面的大小均无关 4 公式f fn中的fn是物体与接触面间的正压力 不一定等于物体的重力 求fn要根据物体受力情况而定 2 静摩擦力的大小 1 大小 0 f fm 2 与物体所受压力大小无关 3 可由受力情况及二力平衡条件来确定 总等于使物体发生相对运动趋势的外力 4 fm为最大静摩擦力 大小等于物体刚要发生相对运动时所需要的沿相对运动趋势方向的最小外力 其值略大于滑动摩擦力 有时认为二者相等 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 静摩擦力用平衡条件计算 其大小只与平行于接触面方向的力有关 与垂直接触面方向的力无关 3 滑动摩擦力用f fn计算或用平衡条件计算 其大小只与垂直接触面方向的力有关 与沿接触面方向的力无关 即时应用 9 如图所示 在 0 1的水平面上向右运动的物体 质量为20kg 在运动过程中 还受到一个方向向左的大小为10n的拉力的作用 则物体受到的滑动摩擦力为 g 10m s2 a 10n 向右b 10n 向左c 20n 向右d 20n 向左解析 选d f fn mg 0 1 20 10n 20n 方向水平向左 应选d 课堂互动讲练 摩擦力的有无和方向判断 如图所示 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 思路点拨 根据二力平衡或假设法判断b对a的摩擦力 再把a b当作整体分析 根据二力平衡或假设法分析地面对b的摩擦力 精讲精析 对a物体 由于a匀速运动 由二力平衡可知 b对a的摩擦力必与f等大反向 故a错 b正确 对b物体 由力的作用的相互性 b对a的摩擦力一定与a对b的摩擦力反向 故b受到a的摩擦力水平向左 故c正确 对a b整体分析 由于ab一起向左匀速运动 则地面对b的摩擦力一定为滑动摩擦力 且水平向右 故d错误 答案 bc 方法总结 解决此类问题常用假设法 结合整体法判断 变式训练1若例题中的水平力f作用在物体b上 ab一起做匀速直线运动 如图3 3 4所示 则 1 b对a的摩擦力情况如何 2 地面对b有无摩擦力 如有 方向如何 图3 3 4 解析 1 假设b对a有摩擦力 则a受力不平衡 不可能做匀速直线运动 故b对a无摩擦力 2 由于ab一起匀速运动 故把ab作为一个整体 b相对于地面向左滑动 故地面对b有摩擦力 且方向水平向右 答案 1 b对a无摩擦力 2 见解析 摩擦力的计算 如图3 3 5所示 一个质量为m 2kg的物体放在 0 2的粗糙水平面上 用一条质量不计的细绳绕过定滑轮和一只质量为m0 0 1kg的小桶相连 已知 m受到的最大静摩擦力fm 4 5n 滑轮上的摩擦不计 g 10n kg 求在以下情况中 m受到的摩擦力的大小 图3 3 5 1 只挂m0处于静止状态时 2 只挂m0但在m上再放一个m 3kg的物体时 3 只在桶内加入m1 0 33kg的砂子时 4 只在桶内加入m2 0 5kg的砂子时 思路点拨 先判断m是否滑动 若未滑动 用二力平衡的知识求静摩擦力 若滑动 用公式f fn计算滑动摩擦力 自主解答 1 因为m0g 1nfm 故物体运动 受到滑动摩擦力作用 由公式得f4 fn mg 4n 答案 1 1n 2 1n 3 4 3n 4 4n 变式训练2质量为2kg的物体静止在水平地面上 如图3 3 6所示 物体与地面间的动摩擦因数为0 5 最大静摩擦力与滑动摩擦力视为相等 给物体一水平推力 取g 10n kg 1 当推力大小为5n时 地面对物体的摩擦力是多大 2 当推力大小为12n时 地面对物体的摩擦力是多大 图3 3 6 解析 在地面上 fn mg 则滑动摩擦力 最大静摩擦力fmax 大小为fmax fn mg 0 5 2 10n 10n 1 当拉力f 5n时 f fmax 物体静止 则由二力平衡知 f静 f 5n 2 当拉力f 12n时 f fmax 物体滑动 则f滑 fn mg 10n 答案 1 5n 2 10n 例题3 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ff1 根据二力平衡条件有 ff1 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 1