高中物理 第3章 相互作用 3 摩擦力课件 新人教版必修1.ppt

成才之路 物理 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 必修1 相互作用 第三章 3摩擦力 第三章 杂技演员能徒手爬上几米高的线杆 靠的是手脚和线杆之间的摩擦力 摩擦力到底是怎样的一个力呢 本节课我们就进入摩擦力的世界 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 这种力叫做摩擦力 2 分类 和滚动摩擦力 摩擦力 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 1 定义 两个物体之间只有 的趋势 而没有 这时的摩擦力叫做静摩擦力 2 产生的条件 两物体接触且挤压 即存在 接触面 两物体接触面间有 3 方向 与接触面 跟物体的 方向相反 静摩擦力 相对运动 相对运动 弹力 不光滑 相对运动趋势 相切 相对运动趋势 4 大小 随沿相对运动趋势方向的 的变化而变化 但有一个 5 最大静摩擦力 静摩擦力的最大值fm 其大小等于物体刚要运动时所需要的沿相对运动趋势方向的 外力 两物体间实际发生的静摩擦力f在零和最大静摩擦力fm之间 即 6 效果 总是阻碍物体间的 外力f 最大值 最小 0 f fm 相对运动趋势 1 定义 当一个物体在另一个物体表面上 的时候 会受到另一个物体 的力 这种力叫做滑动摩擦力 2 产生条件 1 两物体接触且挤压 即存在 2 接触面 3 两物体间存在 3 方向 与接触面相切 跟物体 相反 滑动摩擦力 滑动 阻碍它滑动 弹力 不光滑 相对运动 相对滑动方向 4 大小 滑动摩擦力跟 成正比 即f 其中 为正压力是两接触面间相互挤压的弹力 为动摩擦因数 只与相互接触的两个物体的 接触面的 有关 与fn无关 无单位 5 效果 总是阻碍物体间的 正压力 fn fn 材料 粗糙程度 相对运动 一个物体在另一个物体表面上 时产生的摩擦力 在压力相同的情况下 滚动摩擦力比滑动摩擦力 滚动摩擦力 滚动 小很多 一 对摩擦力及产生条件的理解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 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 二 摩擦力的有无及方向判定1 四种方法判断摩擦力的有无 1 条件判断法 根据摩擦力的产生条件判断摩擦力的有无 物体间接触且挤压 接触面粗糙 物体间有相对运动或有相对运动趋势 答案 bd解析 假设地面光滑 手杖将在地面上向右滑动 所以手杖与地面间有相对运动趋势 地面对手杖有摩擦力作用 a错 b对 水平地面对手杖的弹力垂直于水平面向上 c错 水平地面对卓别林的弹力方向竖直向上 d对 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 静止 时 根据二力平衡条件求解 2 静摩擦力的大小 1 大小范围 0 f fmax 2 计算 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 3 最大静摩擦力fmax 0fn 0为最大静摩擦力因数 特别提醒 1 滑动摩擦力f的大小与物体运动的速度大小无关 与接触面的大小无关 2 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 3 静摩擦力可在0 fmax之间变化 不能用公式f fn计算 且静摩擦力与正压力无关 答案 ac解析 消防战士无论是匀速上攀还是匀速下滑 受到的摩擦力总是与重力相平衡 即与重力大小相等 方向相反 f1 f2的方向都向上 且f1 f2 g a c正确 摩擦力的有无及方向的判定 解析 1 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 则汽车加速时 木箱由于惯性要保持原有静止状态 因此它将相对于汽车向后滑动 而实际木箱没有滑动 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 则木箱将相对汽车向前滑动 而实际木箱没有滑动 说明木箱有相对汽车向前滑动的趋势 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 假设木箱受水平向右的摩擦力 跟木箱接触的物体只有汽车 汽车最多能对它施加两个力 支持力f1和摩擦力f2 由二力平衡条件知 f1与g抵消 但没有力与f2抵消 不能做匀速直线运动 这与题意矛盾 所以假设错误 即木箱不受摩擦力 4 汽车刹车 木箱相对于汽车向前滑动 易知木箱受到向后的滑动摩擦力 5 汽车在匀速过程中突然加速 木箱相对于汽车向后滑动 易知木箱受到向前的滑动摩擦力 点评 弄清摩擦力的方向的关键是 搞清物体相对运动 或趋势 的方向 摩擦力既可以是动力 也可以是阻力 答案 甲 丙图中物体a不受摩擦力的作用 乙 丁图中物体a受到摩擦力作用 摩擦力的方向都与力f的方向相反 解析 甲图所示情况 物体a处于静止状态 假设物体a受静摩擦力作用 根据二力平衡可知 物体a的平衡状态被破坏 因此假设是错误的 故在甲图情况下物体a不受摩擦力作用 乙图所示情况 物体a也处于平衡状态 由于物体a受向右的力f的作用 由二力平衡可知 物体a一定受向左的静摩擦力作用 丙图所示情况 用力f拉水平地面上的物体b 物体b及其上面的物体a保持相对静止做匀速直线运动 假设物体a受静摩擦力作用 根据二力平衡可知 物体a的平衡条件被破坏 因此假设是错误的 故在丙图情况下物体a不受摩擦力作用 丁图所示情况 由于物体a做匀速直线运动 说明物体a在水平方向上受力平衡 根据二力平衡可知 物体a在水平方向上一定受到静摩擦力的作用与f相平衡 静摩擦力的方向与运动方向相反 摩擦力大小的分析计算 解析 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 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 点评 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正压力的大小 3 物体运动起来以后 若使其保持匀速直线运动 应在水平方向加 n的推力 4 物体在运动过程中 若把水平推力增大到80n 地面对物体的摩擦力为 n 5 此后 若把推力减少到50n 直到静止前 地面对物体的摩擦力为 n 6 若撤去外力 直到静止前 地面对物体的摩擦力为 n 答案 1 50 2 80n 3 76 4 76 5 76 6 76 解析 1 因为50n小于最大静摩擦力80n 物体静止 故摩擦力为50n 2 至少用80n的力 才能将物体推动 因为只有推力大于最大静摩擦力 物体才可以从静止开始运动 3 物体运动起来以后 受滑动摩擦力作用 根据f fn fn 200n 得f 0 38 200n 76n 故应加76n 4 物体运动后 摩擦力为滑动摩擦力与推力无关 则f 76n 5 推力减小后 物体减速运动 但物体仍受滑动摩擦力作用 故f fn 0 38 200n 76n 6 撤去外力后 物体仍向前运动 还是受滑动摩擦力作用 f fn 0 38 200n 76n 探究 应用 1 物体间的滑动摩擦力的大小与哪些因素有关 有什么关系 2 物体间的滑动摩擦力的大小与哪些因素无关 解析 1 从1 4次实验和5 7次实验发现 增加木块的数量 压力增大 滑动摩擦力增大 滑动摩擦力大小与压力成正比 从1 5次 3 6次 4 7次实验比较 在压力相等的条件下 滑动摩擦力的大小与接触面的材料有关 接触面越粗糙 滑动摩擦力越大 2 从1 3次实验和5 6次实验发现 改变接触面积的大小 滑动摩擦力大小不变 与接触面积无关 从1 2次实验发现 滑动摩擦力的大小与木块的相对速度大小无关 答案 1 滑动摩擦力与接触面上的正压力成正比 还与接触面的材料有关 接触面越粗糙 摩擦力越大 2 滑动摩擦力与接触面积的大小 物体间相对运动的速度大小无关 答案 bc解析 自行车前轮为从动轮 后轮为主动轮 假设后轮不受摩擦力 则后轮一直转动 但不会向前运动 实际上后轮是向前运动的 所以它必受方向向前的摩擦力 同时 可判知前轮所受摩擦力向后 故正确答案为b c 易错点 对摩擦力的