高中物理 3.3 摩擦力（精讲优练课型）课件 鲁科版必修1.ppt

第3节摩擦力 一 滑动摩擦力1 定义 滑动摩擦力是当两个物体彼此 和 并发生 时 在接触面上产生的一种阻碍 的力 接触 挤压 相对 滑动 相对滑动 2 产生的条件 要产生滑动摩擦力 上述四个条件必须同时满足 缺一不可 3 方向 滑动摩擦力的方向总与接触面 并且与物体的 方向相反 接触 形变 接触面粗糙 有相对运动 相切 相对运动 4 滑动摩擦力的大小 1 公式f n 是 的大小由相互接触的两个物体的 与 如表面干燥与否 表面是否平滑 等因素决定 单位 n是压力 2 正压力 一个物体对另一个物体表面的垂直作用力 性质上属于 它不是物体的重力 许多情况下需结合物体的平衡条件等加以确定 动摩擦因数 材料 粗糙程度 无 弹力 判一判 1 静止的物体可能受到滑动摩擦力 2 滑动摩擦力的方向沿接触面 与物体运动方向相反 3 滑动摩擦力总是阻碍物体的相对运动 提示 1 静止的物体可以受到滑动摩擦力 例如 擦黑板时 黑板处于静止状态但受到滑动摩擦力的作用 2 滑动摩擦力的方向沿接触面 与物体相对运动方向相反 3 滑动摩擦力与物体相对运动方向相反 总是阻碍物体的相对运动 二 静摩擦力1 定义 两个只有 而没有 的物体之间产生的摩擦力 2 方向 沿着 并且跟物体的 的方向相反 而与物体的运动方向无关 可能同向 也可能反向 还可能有一定夹角 3 大小 范围 fmax为 4 作用效果 总是阻碍物体间的 相对运动趋势 相对运动 接触面 相对运动趋势 0 f fmax 最大静摩擦力 相对运动趋势 判一判 1 静止的物体受到的摩擦力一定是静摩擦力 2 运动的物体受到的摩擦力一定是滑动摩擦力 3 摩擦力一定是阻力 4 摩擦力是有害的 所以摩擦力越小越好 提示 1 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 2 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 3 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 可能与物体运动的方向相同 可能是动力 4 在有些情况下要减小摩擦 如机械的转动等 有些情况下要增大摩擦 如鞋底与地面之间的摩擦 所以摩擦力并不都有害 不是越小越好 三 摩擦力的调控 压力 粗糙程度 压力 粗糙程度 滚动 想一想 如图所示 冬天人们在积雪的路面上小心翼翼地行走 高速公路也要封路 不让任何车辆通行 这是为什么呢 提示 有积雪的路面非常光滑 与正常情况相比摩擦力变小 所以人们走路小心翼翼 高速公路上由于摩擦力变小 行驶车辆容易打滑 不容易刹车或刹车时容易侧翻 所以为了安全 下雪之后高速公路要封路 一 对摩擦力的理解思考探究 1 甲图 小明在广场上滑轮滑 他滑动一段时间后停止用力 过了一会儿 小明就停了下来 请你分析小明为什么会停下来 2 如图乙所示 先调节木板水平 用手匀速拉动木板 木块保持静止 弹簧测力计的示数为木块与木板相互作用的滑动摩擦力的大小 分别改变木块的质量 木板的粗糙程度 对照相应弹簧测力计的示数 从实验中得出有关滑动摩擦力与哪些因素有关 提示 1 小明停止用力后 过了一会儿就停了下来 是因为小明受到地面的滑动摩擦力 滑动摩擦力的方向与他的运动方向相反 阻碍了小明相对于地面的运动 2 滑动摩擦力f与压力n和动摩擦因数 这两个因素有关 当接触面粗糙程度不变时 滑动摩擦力的大小与压力成正比 当压力不变时 滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关 接触面越粗糙 滑动摩擦力越大 滑动摩擦力公式f n 其中动摩擦因数 跟相互接触的两个物体的材料和接触面的粗糙程度有关 归纳总结 静摩擦力与滑动摩擦力的比较 典例示范 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 相互接触且有挤压的两物体间一定存在摩擦力c 摩擦力总是阻碍物体的相对运动或相对运动趋势d 摩擦力的方向总是与物体运动的方向相反 解题探究 1 产生摩擦力的四个条件 2 摩擦力的方向与物体的 或 方向相反 作用效果是 物体的相对运动或相对运动趋势 接触 发生弹性形变 接触面粗糙 有相对运动或相对运动趋势 相对运动 相对运动趋势 阻碍 正确解答 选c 相互接触 挤压 接触面粗糙 有相对运动或相对运动的趋势是摩擦力产生的四个条件 四个条件必须同时满足 才产生摩擦力 a b错误 摩擦力的效果总是阻碍物体间的相对运动或相对运动趋势 c正确 摩擦力的方向与物体相对运动的方向或相对运动趋势的方向相反 与物体运动的方向可能相同 d错误 误区警示 有关摩擦力理解的三大误区 1 误认为静止的物体只能受到静摩擦力作用 运动的物体只能受到滑动摩擦力作用 其实不论物体是静止还是运动 都可能受静摩擦力或滑动摩擦力 2 误认为摩擦力的效果总是阻碍物体的运动 其实摩擦力既可作动力 又可作阻力 3 误认为摩擦力的方向总是与物体运动的方向相反 其实摩擦力的方向可以与物体的运动方向相反 也可以与物体的运动方向相同 过关训练 1 下列说法中正确的是 a 两个互相接触的物体之间一定有弹力作用b 一个物体静止在另一个物体的表面上 它们之间一定不存在摩擦力的作用c 两个物体之间如果有弹力的作用 就一定有摩擦力的作用d 两个物体之间如果有摩擦力的作用 就一定有弹力的作用 解析 选d 两物体互相接触是弹力产生的条件之一 要产生弹力 两个相互接触的物体必须发生弹性形变 故a错 根据摩擦力的产生条件可知b错 两个物体间有弹力仅是物体间存在摩擦力的条件之一 要有摩擦力产生 还必须满足表面粗糙和有相对运动或相对运动趋势 所以c错 d正确 2 关于摩擦力 下列说法正确的是 a 人走路时 脚和地面之间的摩擦力是阻碍人运动的b 运动的物体不可能受到静摩擦力c 受静摩擦力作用的物体一定是静止不动的d 摩擦力的方向可以与物体的运动方向相同 解析 选d 人走路 当脚向后蹬地时 脚相对地面有向后的运动趋势 受到向前的摩擦力 此力对人的运动来说为动力 a错误 静摩擦力作用在相对静止的物体间 这两个物体可能都在运动 b错误 运动的物体也可能受静摩擦力作用 c错误 摩擦力的方向一定与相对运动方向相反 可以与运动方向相同 比如摩擦力作动力时 d正确 补偿训练 关于静摩擦力 下列说法正确的是 a 静摩擦力的方向总是与物体的运动趋势方向相反b 静摩擦力的方向总是与物体的运动趋势方向相同c 接触面的压力增大 静摩擦力也增大d 在压力一定的条件下 静摩擦力的大小是可以变化的 但有一个限度 解析 选d 静摩擦力方向与相对运动趋势方向相反 与物体运动趋势的方向无关 a b错 静摩擦力大小有一个范围 即0 f fmax 未达到最大静摩擦力之前与压力无直接关系 c错 d对 二 摩擦力的有无及其方向的判定思考探究 1 如图甲 乙所示 人轻推箱子和用力推箱子 箱子都没有动 箱子有没有运动的趋势 若有 箱子要向哪个方向运动 箱子没有运动起来的原因是什么 2 如图丙所示 货物被一倾斜传送带匀速送到高处 且货物和传送带相对静止 传送带靠什么力把货物送到高处 此力方向如何 提示 1 箱子有运动的趋势 将要向推力的方向运动 没有运动起来的原因是地面的阻碍作用 即受到摩擦力 2 货物被送到高处是受到了传送带的静摩擦力的作用 静摩擦力方向沿传送带向上 归纳总结 摩擦力有无和方向的判断 典例示范 如图所示 在平直公路上有一辆汽车 车厢中装有一木箱 试判断下列情况中 木箱所受摩擦力的方向 1 汽车由静止加速运动时 木箱和车厢无相对滑动 2 汽车刹车时 二者无相对滑动 3 汽车匀速运动时 二者无相对滑动 4 汽车刹车 木箱在车上向前滑动时 5 汽车在匀速行驶中突然加速 木箱在车上滑动时 解题探究 1 先判断是否存在摩擦 若存在 是 还是 2 静摩擦力的方向依据 判定 3 滑动摩擦力的方向依据 与 的方向相反 来判定 静摩擦 滑动摩擦 假设法 相对运动 正确解答 1 木箱随汽车一起由静止加速运动时 假设二者的接触面是光滑的 木箱将相对汽车向后滑动 实际上两者无相对滑动 说明木箱有相对汽车向后滑动的趋势 所以木箱受到向前的静摩擦力 2 汽车刹车时 速度减小 假设木箱与汽车的接触面是光滑的 则木箱将相对于汽车向前滑行 实际木箱没有滑动 说明有相对汽车向前滑行的趋势 所以木箱受到向后的静摩擦力 3 木箱随汽车一起匀速运动时 二者无相对滑动 也无相对滑动趋势 木箱与汽车间没有摩擦力 4 汽车刹车 木箱相对汽车向前滑动 所以木箱受到向后的滑动摩擦力 5 汽车在匀速行驶过程中突然加速 木箱相对汽车向后滑动 所以木箱受到向前的滑动摩擦力 答案 1 木箱受到向前的静摩擦力 2 木箱受到向后的静摩擦力 3 木箱与汽车间没有摩擦力 4 木箱受到向后的滑动摩擦力 5 木箱受到向前的滑动摩擦力 过关训练 1 关于静摩擦力 下列说法中正确的是 a 两个表面粗糙的物体 只要直接接触就会产生静摩擦力b 静摩擦力总是阻碍物体的运动c 静摩擦力的方向跟物体间相对运动趋势的方向相反d 两个物体之间的静摩擦力总是一个定值 解析 选c 由于静摩擦力产生在彼此直接接触且相互挤压 接触面粗糙又有相对运动趋势的物体之间 所以a错误 静摩擦力的作用是阻碍物体间的相对运动趋势 方向与物体间相对运动趋势的方向相反 不能说成阻碍物体的运动 所以b错误 c正确 两物体间静摩擦力的大小随物体所受其他外力的变化而变化 因此d错误 2 如图所示 a物体受到摩擦力的是 a a 图中 a沿粗糙的竖直墙面滑下b b 图中 a沿光滑的斜面向上运动c c 图中 a随b一起向右匀速运动d d 图中 a在斜面上静止不动 解析 选d 选项a中 物体与墙面无挤压 物体不受摩擦力作用 选项b中 斜面光滑 所以物体不受摩擦力作用 选项c中 a与b一起向右做匀速运动 二者无相对运动 也没有相对运动趋势 故a不受摩擦力作用 选项d中 物体静止在斜面上 物体受摩擦力作用 故选d 3 中国武警 雪豹突击队 是一支立足北京 面向全国的 国字号 反恐部队 在一次日常训练中 队员用双手握住一根固定的竖直铁杆 他匀速向上爬时受到的摩擦力为f上 他匀速下滑时受到的摩擦力为f下 则 a f上方向向上 f下方向向下 f上 f下b f上方向向下 f下方向向上 f上 f下c f上方向向上 f下方向向上 f上 f下d f上方向向上 f下方向向下 f上 f下 解析 选c 当队员向上爬时 手和铁杆之间没有相对滑动 在重力的作用下 身体有向下的相对运动趋势 此时队员受静摩擦力 方向向上 大小和重力相等 当队员匀速下滑时铁杆给手的摩擦力方向向上 大小和重力相等 故c正确 补偿训练 如图所示为皮带传送装置 甲为主动轮 乙为从动轮 传动过程中皮带不打滑 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 选b 由题意可知 甲轮与皮带间 乙轮与皮带间均相对静止 皮带与轮间的摩擦力为静摩擦力 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 则轮子上的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 综合以上分析可知 只有b选项正确 规律方法 判断摩擦力方向的一般步骤 1 明确受力物体 需要分析受力的物体 与施力物体 与受力物体接触的物体 2 分析受力物体相对于施力物体的运动或运动趋势的方向 3 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 但摩擦力的方向与物体运动的方向可能相反 也可能相同 三 摩擦力大小的计算思考探究 如图所示 1 甲图中滑动摩擦力的大小与物体的运动快慢有关系吗 2 乙图中压力越大静摩擦力越大吗 动摩擦因数越大滑动摩擦力越大吗 提示 1 滑动摩擦力的大小与物体的运动快慢无关 与接触面的正压力及粗糙程度有关 2 静摩擦力与物体的受力情况有关 最大静摩擦力与接触面的正压力及粗糙程度有关 滑动摩擦力同时决定于正压力和动摩擦因数 动摩擦因数越大滑动摩擦力不一定越大 归纳总结 1 滑动摩擦力大小的计算 1 滑动摩擦力大小与压力成正比 即f n 2 滑动摩擦力的计算 公式法 根据公式f n计算 压力n是物体与接触面间的压力 不一定等于物体的重力 n的大小根据受力情况确定 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 二力平衡法 物体处于平衡状态 匀速运动 静止 时 根据二力平衡条件求解 2 静摩擦力大小的判断 1 根据受力情况和二力平衡条件确定 大小总等于使物体发生相对运动趋势的外力 2 物体间即将发生相对滑动时的摩擦力为最大静摩擦力 最大静摩擦力fmax略大于滑动摩擦力 没有特别说明时一般可认为二者相等 典例示范 如图所示 一个m 2kg的物体a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m0 0 1kg的小桶b相连 已知a受到的最大静摩擦力fmax 4 5n 滑轮上的摩擦不计 g取10m s2 求在以下情况下 a受到的摩擦力的大小 1 只挂b 处于静止状态时 2 只挂b但在a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 解题探究 1 比较桶和砂子的总重力与最大静摩擦力的 关系 2 判断物体a是否滑动 以确定物体a受到的是 还是 然后选取恰当的方法求解 大小 静摩擦力 滑动 摩擦力 正确解答 1 因为m0g 1n fmax a处于静止状态 受静摩擦力作用 由二力平衡得f1 m0g 1n 2 在a上再放一个m 3kg的物体 a仍静止 仍受静摩擦力f2 f1 m0g 1n 3 因为 m0 m1 g 4 3n fmax 故a处于静止状态 所受静摩擦力f3 m0 m1 g 4 3n 4 因为 m0 m2 g 6n fmax 故物体a运动 受到滑动摩擦力作用 由公式f4 n mg 4n 答案 1 1n 2 1n 3 4 3n 4 4n 过关训练 1 如图所示 质量为m的木块在质量为m的木板上向左滑行 木板与地面间动摩擦因数为 1 木块与木板间的动摩擦因数为 2 木板一直静止 那么木板受地面的摩擦力大小为 a 1mgb 2mgc 1 m m gd 1mg 2mg 解析 选b 当m向左滑行时受到的摩擦力f 2mg 方向向右 同时m给m一个大小也为f 方向向左的摩擦力作用 在整个过程中 m处于静止状态 所以地面对木板的摩擦力大小也为f 2mg 方向向右 故b正确 2 如图所示 物体a重ga 40n 物体b重gb 20n a与b b与地面之间的动摩擦因数相同 用水平绳将物体a系在竖直墙壁上 水平力f向右拉物体b 当f 30n时 才能将b匀速拉出 则接触面间的动摩擦因数 多大 解析 设接触面间的动摩擦因数为 物体a与b间的滑动摩擦力为f1 ga物体b与地面间的滑动摩擦力为f2 ga gb 将b匀速拉出 拉力大小与两个摩擦力的合力大小应相等 有f f1 f2 2ga gb 解得 0 30 答案 0 30 3 2015 湛江高一检测 如图所示 某时刻质量m 2kg的木块正在以3m s的速度在以5m s的速度向右传送的传送带上水平向右运动 试判断 1 木块的运动方向 2 木块相对于传送带的运动方向 3 木块所受滑动摩擦力的方向 4 若已知木块与传送带间的动摩擦因数 0 2 求木块受到的滑动摩擦力的大小 g取10n kg 解析 1 由题可知木块正以v 3m s的速度向右运动 2 由于传送带的速度v 5m s 方向向右 则以传送带为参考系 木块向左运动 3 因为滑动摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反 所以木块所受滑动摩擦力的方向向右 4 滑动摩擦力的大小为f n 其中n是木块对传送带的压力 与传送带对木块的支持力大小相等 根据木块竖直方向上二力平衡得 n mg 则f 0 2 2 10n 4n 答案 1 向右 2 向左 3 向右 4 4n 补偿训练 如图所示为某新型夹砖机 它能用两侧巨大的 手臂 将几吨砖夹起 大大提高了工作效率 已知某夹砖机能夹起质量为m的砖 两侧 手臂 对砖产生的最大压力为fmax 设最大静摩擦力等于滑动摩擦力 则 手臂 与砖之间的动摩擦因数至少为 解析 选b 以砖为研究对象 竖直方向上受到重力和左右两侧两个摩擦力的作用 所以2f mg 又因为f fmax 所以 选b 规律方法 摩擦力大小的计算方法 1 判断摩擦力是滑动摩擦力还是静摩擦力 2 求解静摩擦力的大小时 要先对物体进行受力分析 然后根据平衡条件求出大小 3 应用公式f n求滑动摩擦力的大小时 关键是求n 一般情况下 只要在垂直于接触面方向上进行分析 再应用平衡条件求出即可 拓展例题 考查内容 静摩擦力 最大静摩擦力和滑动摩擦力 典例示范 把一个重为g的物体 用一个水平方向的力f kt k为恒量 t为时间 压在竖直墙壁上 如图所示 从t 0开始物体所受的摩擦力f随时间t的变化关系是图中的 正确解答 选b 由于物体受到的水平推力为f kt 则墙与物体之间的压力n kt 开始的一段时间内f比较小 物体受到的摩擦力f小于物体的重力g 物体沿墙壁下滑 物体所受摩擦力为滑动摩擦力 由f n kt 可知f与t成正比 当滑动摩擦力f大小等于重力g时 物体不能立即