高中物理 3.3 摩擦力课件 沪科版必修1.ppt

3 3摩擦力 课前自主学习 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 就会在接触面上产生阻碍 或 的力 2 分类 知识梳理 相对运动 相对运动趋势 相对运动 相对运动趋势 静摩擦力 滑动摩擦力 二 两种摩擦力的比较 相对运动趋势 相对运动 粗糙 正压力 相对运动 趋势 粗糙 正压力 相对运动 n 相切 相对运动趋势 相切 相对运动 相对 运动趋势 相对 思考1 两个相互接触的物体间一定存在摩擦力吗 答案 摩擦力存在的条件有三个 两物体接触且接触面粗糙 有压力 有相对运动或者相对运动趋势 因此接触的物体间不一定存在摩擦力 思考2 静摩擦力一定发生在静止的物体上吗 答案 受到静摩擦力作用的物体不一定静止 例如传送带将物体送到高处 传送带对物体的摩擦力是静摩擦力 可物体却是运动 的 但物体与传送带间无相对运动 即它们是相对静止的 受到滑动摩擦力作用的物体也不一定是运动的 例如 小孩从滑梯上滑下 小孩对滑梯的摩擦力是滑动摩擦力 可滑梯却是静止的 但此过程中 小孩与滑梯间一定有相对运动 思考3 滑动摩擦力一定阻碍物体的运动吗 答案 滑动摩擦力不一定阻碍物体的运动 它只是阻碍物体间的相对运动 1 关于产生摩擦力的条件 下列说法中正确的是 a 相互压紧的粗糙物体之间总有摩擦力存在b 相对运动的物体间一定有滑动摩擦力存在c 只有相互挤压和有相对运动或相对运动趋势的粗糙物体之间才有摩擦力的作用d 只有相互挤压和发生相对运动的物体之间才有摩擦力的作用 基础自测 解析 相互压紧的物体间如果没有相对运动或相对运动趋势 也不会存在摩擦力 所以a错误 但仅有相对运动或相对运动趋势而没有压紧也不会有摩擦力 故b错误 当物体间既压紧又有相对运动或相对运动趋势 但接触面光滑也不会有摩擦力 因此 c正确 而d错误 答案 c 2 关于摩擦力的方向 下列说法正确的是 a 摩擦力的方向总是与运动方向相反b 滑动摩擦力的方向总是与运动方向相反c 滑动摩擦力一定是阻力d 摩擦力的方向一定与压力的方向垂直答案 d 3 滑动摩擦力的大小与下列哪些因素有关 a 接触物的接触面积b 外加拉力c 对接触面的正压力d 物体的运动速度答案 c 4 用一个水平推力推放在水平地面上的木箱 没有推动 则下列说法正确的是 a 木箱运动趋势的方向与水平推力方向相同b 水平推力小于木箱受到的摩擦力c 水平推力等于木箱受到的摩擦力d 水平推力大于木箱受到的摩擦力答案 ac 5 关于静摩擦力 下列说法中正确的是 a 两个相对静止的物体之间可能有摩擦力的作用b 静摩擦力的方向总是与物体的相对运动趋势方向相反c 当认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力时 可以用f n计算静摩擦力d 静摩擦力的大小与接触面的性质及正压力有关答案 ab 6 如图3 3 2所示 一根重为g 长为l的均匀长方体木料放在水平桌面上 木料与桌面间的动摩擦因数为 现用水平力f推木料 当木料有l 3离开桌面时 图3 3 2 1 桌面对它的摩擦力为多大 2 继续推动木料 在木料离开桌面之前 摩擦力大小是否变化 3 若在推动过程中 突然撤去推力 摩擦力的方向有无改变 答案 1 g 2 不变 3 不变 7 要将重300n的木箱在水平地面上推动 至少需要150n的水平推力 但在推动以后只需120n的水平推力就能使它匀速运动 求 1 木箱所受最大静摩擦力和滑动摩擦力的大小 2 在木箱静止时用100n的水平力推和在木箱滑动过程中用100n的水平力推 两种情况下 木箱所受的摩擦力各为多大 解析 1 由于使木箱在地面上运动的最小推力是150n 因此最大静摩擦力fm 150n 匀速运动时 推力与滑动摩擦力平衡 因此滑动摩擦力f 120n 2 静止时 木箱所受的摩擦力是静摩擦力 它与水平推力平衡 因此静摩擦力大小是100n 滑动摩擦力大小为120n 木箱在滑动时 不论推力如何 其受到的摩擦力都是滑动摩擦力 其大小即为120n 答案 1 150n120n 2 100n120n 课堂互动探究 两个相互接触的物体 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 这种力叫做摩擦力 摩擦力分静摩擦力 滑动摩擦力和滚动摩擦力 对摩擦力的理解 例1 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 解析 产生摩擦力的条件是 两个物体相互挤压 接触面粗糙 有相对运动 或相对运动趋势 三者缺一不可 故a错误 摩擦力阻碍的是物体间的相对运动 或相对运动趋势 不一定阻碍物体的运动 有可能是动力 故b错误 相对静止的物体有可能存在相对运动的趋势 故可能存在摩擦力的作用 故c正确 静止的物体只要和相互接触的物体间存在相对运动 也可能受滑动摩擦力作用 同理 运动的物体只要和相互接触的物体间存在相对运动的趋势 也有可能受到静摩擦力作用 答案 c 题后反思 1 判断摩擦力的存在可以用假设法 判断静摩擦力是否存在 要看是否具备静摩擦力产生的条件 但在通常情况下 其他条件是具备的 关键看物体是否有相对运动趋势 要判断是否有相对运动趋势 可用假设法判断 假设法有两种 一种是假设接触面光滑 不存在摩擦力 看是否改变原来的运动状态 另一种是假设摩擦力存在 看是否改变原来的运动状态 2 根据力的作用效果来判断 3 根据摩擦力产生的条件来判断 摩擦力产生的条件是 1 两物体间有弹力作用 2 接触面不光滑 3 有相对运动或相对运动趋势 4 静摩擦力中的 静 和滑动摩擦力中的 动 都是相对的 指的是接触面之间的相对静止或相对运动 而不是物体对地的运动 因此 静止的物体也可能受到滑动摩擦力作用 而运动的物体也可能受到静摩擦力作用 5 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 而不是阻碍物体对地的运动 因此 摩擦力可以是阻力 也可以是动力 6 摩擦力的方向与接触面相切 与相对运动或相对运动趋势方向相反 但可能与物体的运动方向同向 反向或有一定夹角 例如趴在匀速行驶的火车车厢后壁上的一只壁虎 受到的静摩擦力的方向竖直向上 与运动方向夹角成90 关于弹力和摩擦力 下列说法正确的是 a 有弹力一定有摩擦力b 有摩擦力一定有弹力c 摩擦力的大小和弹力大小成正比d 弹力的方向一定和摩擦力方向垂直 解析 有弹力时若接触面光滑或无相对运动 趋势 则无摩擦力 而有弹力是有摩擦力的前提条件 故a错 b正确 静摩擦力的大小与物体所受的其他力有关 滑动摩擦力的大小与弹力大小成正比 故c错 弹力的方向垂直接触面 而摩擦力的方向与接触面相切 因此两个力的方向垂直 故d正确 摩擦力的产生条件也可归结为 接触面粗糙 两物体间有弹力 两物体间有相对运动或相对运动趋势 答案 bd 1 定义当一个物体在另一个物体表面上有相对运动的趋势 但两者又保持相对静止状态时 物体受到的另一个物体对它的阻碍这种相对运动趋势的力 叫做静摩擦力 2 产生的条件 1 接触面是粗糙的 2 两物体有相对运动的趋势 静摩擦力的方向 3 两物体在接触面上有正压力 弹力 静摩擦力产生的原因是相互接触的物体间有相对运动趋势 静摩擦力的作用效果是阻碍物体间的相对运动趋势 但不一定阻碍运动 3 方向总跟物体相对运动趋势方向相反 1 相对运动趋势 指的是静摩擦力的受力者相对于施力者的运动趋势 2 静摩擦力的方向与相对运动趋势方向相反 但与运动方向的关系可能相同 相反 垂直 还可以成任意角度 3 静摩擦力的方向跟接触面相切 可做动力 也可做阻力 4 静摩擦力方向的判断方法 假设法a 选研究对象 受静摩擦力作用的物体 b 选参考物体 与研究对象直接接触且施加静摩擦力的物体 c 假设接触面光滑 找出研究对象相对参考物体的运动方向 即相对运动趋势的方向 d 确定静摩擦力的方向 与相对运动趋势的方向相反 状态法由物体受力处于平衡态 根据二力平衡求解 例2 如图3 3 3所示 物体a放在斜面上 处于静止状态 试判断物体a是否受到摩擦力 若受摩擦力 方向如何 图3 3 3 解析 处于静止状态的物体 有无相对运动的趋势 不易判断 在这种情况下 通常可用 假设法 来判断 本题中 我们可以假设斜面光滑 则物体a将沿斜面下滑 说明物体a在静止时 有相对斜面下滑的趋势 故物体a受到沿斜面向上的静摩擦力 答案 受静摩擦力 方向沿斜面向上 题后反思 假设法 是判断物体间有无相对运动趋势和相对运动趋势方向的有效方法 在假设物体间光滑的情况下 若物体不发生相对运动则无相对运动趋势 若物体发生相对运动 其方向就是相对静止时的相对运动趋势方向 下列物体受静摩擦力作用的叙述中 正确的是 a 静摩擦力的方向不一定与物体运动方向相反b 静摩擦力的方向不可能与物体运动方向相同c 静摩擦力的方向可能与物体运动方向垂直d 静止物体所受静摩擦力一定为零答案 ac 1 如图3 3 4所示 水平面上放一静止的物体 当人用水平力f推时 此物体静止不动 这说明静摩擦 静摩擦力的大小 图3 3 4 力的大小等于f 当人用2f的水平力去推时 物体仍静止不动 此时静摩擦力的大小为2f 可见 静摩擦力的大小随推力的增大而增大 所以说静摩擦力的大小由外部因素决定 当人的水平推力增大到某一值fm时 物体就要滑动 此时静摩擦力达到最大值 我们把fm 或者fmax 叫做最大静摩擦力 故静摩擦力的取值范围是 0 f fm 2 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 3 最大静摩擦力一般比滑动摩擦力大些 但有时认为二者是相等的 4 静摩擦力的大小与产生静摩擦力的诸外力的合力等值反向 例3 用手握住瓶子 使瓶子在竖直方向静止 如图3 3 5所示 如果握力加倍 则手对瓶子的摩擦力 a 握力越大 摩擦力越大b 只要瓶子不动 摩擦力大小与握力大小无关c 方向由向下变成向上d 手越干越粗糙 摩擦力越大 图3 3 5 解析 只要瓶子不动 处于静止状态 由物体的平衡条件可得手对瓶子的静摩擦力与瓶子的重力等大反向 与手对瓶子握力的大小无关 故b正确 摩擦力的方向始终向上 c错误 握力越大 手越干越粗糙 手对瓶子的最大静摩擦力越大 瓶子越不易滑脱 但并没有改变此时瓶子所受的静摩擦力大小 故a d均错误 答案 b 题后反思 静摩擦力的大小具有可变性 手握瓶子 瓶子静止不动 静摩擦力的大小应与瓶子的重力是一对平衡力 与握力的大小无关 在求静摩擦力的大小时 一般根据力的平衡求解 如图3 3 6所示 一木块放在水平桌面上 在水平方向共受三个力f1 f2和摩擦力 木 图3 3 6 块处于静止状态 其中f1 10n f2 2n 若撤去力f1 则木块受到的静摩擦力为 n 方向 解析 物体最初处于平衡状态 说明物体与地面间的最大静摩擦力fm 8n 撤去力f1后 推力f2没有超过物体与地面间的最大静摩擦力 物体仍保持静止 所受静摩擦力与f2大小相等 方向相反 答案 2向右 1 定义一个物体在另一个物体表面上相对于另一个物体滑动时 要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 1 产生滑动摩擦力的条件 两个物体互相接触 两接触的物体必须相互挤压 发生形变 有弹力 两物体间要发生相对滑动 两接触面间不光滑 2 滑动摩擦力产生的原因是相互接触的物体间有相对运动而产生的力 滑动摩擦力的方向 3 滑动摩擦力的作用效果是阻碍物体间的相对运动 但不阻碍物体的运动 它可以是阻力 也可以是动力 2 方向总跟接触面相切 并跟物体相对运动的方向相反 与相对运动方向相反 不能等 图3 3 7 同于 与运动方向相反 滑动摩擦力的方向可能与运动方向相同 相反 还可以成任意角度 如图3 3 7所示 斜面体竖直向上运动的同时 物体a沿斜面向下匀速下滑 那么a所受的摩擦力将与a的运动方向 对地 成一夹角 但仍与相对滑动方向相反 例4 关于滑动摩擦力的方向 下列说法中正确的是 a 滑动摩擦力的方向总是和物体运动方向相反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和物体相对运动方向相反d 滑动摩擦力总是成对出现的 如果有一个物体受到滑动摩擦力的作用 则与之接触的另一个物体表面也一定会受到滑动摩擦力的作用 解析 滑动摩擦力的方向有可能与物体运动的方向相反 相同甚至成任意夹角 因此选项a错 c对 滑动摩擦力只是总是阻碍物体的相对运动 但对其中一个物体来讲也有可能起到促进运动 因此选项b错 力总是成对出现的 选项d正确 答案 cd题后反思 正确理解滑动摩擦力产生的条件以及滑动摩擦力方向与速度方向之间的关系 把握滑动摩擦力对物体有可能促进运动也有可能阻碍运动 但总是阻碍物体间的相对运动 如图3 3 8所示 a为长木板 在水平面上以速度v1开始向右运动 同时物块 图3 3 8 b在a的上表面以速度v2开始向右运动 且a b接触面粗糙 下列判断正确的是 a 若v1 v2 a b之间无摩擦力b 若v1 v2 a受到b所施加的向右的滑动摩擦力c 若v1v2 a b之间无滑动摩擦力答案 a 滑动摩擦力的大小计算 1 实验表明 滑动摩擦力f与 和n成正比 其数学表达式为 f n公式f n中的n是两个物体间的压力 称为正压力 垂直于接触面的力 性质上属于弹力 它不是物体的重力 许多情况下 需结合物体的平衡条件来加以确定 2 的大小由相互接触的两物体的材料特性与表面状况 如表面干燥与否 表面是否平滑 等因素决定 与两物体间的压力大小及是否发生相对滑动无关 没有单位 3 当物体沿平面滑动时 滑动摩擦力的大小与物体间相对运动的速度大小无关 4 应注意 滑动摩擦力大小与接触面的大小无关 滑动摩擦力大小与物体的运动性质无关 滑动摩擦力的方向跟接触面相切且与物体间相对运动的方向相反 例5 质量为2kg的物体 静止在水平地面上 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 给物体一水平拉力 则 1 当拉力大小为5n时 地面对物体的摩擦力是多大 2 当拉力大小为12n时 地面对物体的摩擦力是多大 3 此后若将拉力减小为5n 物体仍在滑动 地面对物体的摩擦力是多大 4 若撤去拉力 在物体继续滑动的过程中 地面对物体的摩擦力是多大 g取10m s2 解析 由题意得最大静摩擦力fm mg 10n 1 当拉力f1 5n时 f1fm 物体滑动起来 地面对物体的摩擦力为滑动摩擦力 则其大小为f2 fn 0 5 2 10n 10n 3 当拉力又减小为5n时 由于物体仍在地面上滑动 所以物体受到地面的摩擦力仍为滑动摩擦力 其大小仍为10n 4 当拉力撤去后 由于物体继续在地面上滑动 物体受到地面的摩擦力还是滑动摩擦力 则其大小仍为10n 答案 1 5n 2 10n 3 10n 4 10n 题后反思 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 3 滑动摩擦力用f n计算或用平衡条件计算 4 在没有告诉最大静摩擦力的情况下 常常利用最大静摩擦力跟滑动摩擦力近似相等来分析问题 在图3 3 9中 若两物体的重力分别为ga 20n gb 40n a b间的动摩擦 图3 3 9 因数 1 0 2 b与地面间的动摩擦因数 2