【同步导学】高中物理 3.3摩擦力课件 新人教版必修1.ppt

3 摩擦力 一 摩擦力1 概念 两个 的物体 当它们发生 或具有 时 就会在接触面上产生 的力 这种力叫做摩擦力 2 分类 摩擦力分 二 静摩擦力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 状态时 物体受到的另一个物体对它的阻碍这种 的力 叫做静摩擦力 3 大小静摩擦力的增大有一个限度 静摩擦力的最大值fmax在数值上等于物体 时的拉力 两物体间实际发生的静摩擦力在 之间 即0 f fmax 4 方向静摩擦力的方向必定和接触面相切 总与相对运动趋势的方向相反 三 滑动摩擦力1 定义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滑动的力 这种力叫做滑动摩擦力 2 产生的条件 1 接触面粗糙且有弹力作用 2 一个物体相对于另一个物体运动 或滑动 3 大小滑动摩擦力的大小跟 成正比 也就是跟两个物体表面间的 成正比 其公式为f fn 式中 是比例常数 它是两个力的 没有单位 叫做 它的数值跟两个接触物体的 有关 还跟接触面的情况 如 有关 4 方向物体受到的滑动摩擦力的方向总是跟接触面相切 阻碍物体之间的相对运动 5 滑动摩擦力一般略 最大静摩擦力 填 小于 大于 或 等于 一 对静摩擦力的理解1 静摩擦力中的 静 和滑动摩擦力中的 滑动 都是相对的 都是以摩擦力的施力物体为参考系的 而以其他物体为参考系时并不一定静止或滑动 所以 静止的物体也可能受到滑动摩擦力作用 运动的物体也可能受到静摩擦力作用 2 摩擦力的方向 摩擦力的方向与相对运动或相对运动趋势的方向相反 而不是与运动方向相反 摩擦力还可以与物体的运动方向成一定角度 比如行驶的火车厢后壁上爬着一只壁虎 它受到向上的摩擦力以阻止它下滑 但它对地的运动方向是水平向前的 因此摩擦力的方向不一定与运动方向在一条直线上 但一定与相对运动或相对运动趋势方向在一条直线上 且方向相反 3 静摩擦力方向的判断 1 假设法 即假设接触面光滑 若两物体发生相对运动 则说明它们原来有相对运动趋势 并且原来相对运动趋势的方向跟假设接触面光滑时相对运动的方向相同 然后根据静摩擦力方向跟物体相对运动趋势方向相反 便可以确定静摩擦力的方向 2 结合物体的运动状态判断 由运动情况确定受力情况 不管静摩擦力的方向与运动方向相同还是相反 但一定与物体间相互运动的趋势方向相反 不管静摩擦力是动力还是阻力 但一定是阻碍物体间的相对运动趋势 4 最大静摩擦力 静摩擦力的增大有一个最大限度 即最大静摩擦力 它是物体刚刚开始相对运动时所受的摩擦力 静摩擦力的取值在0到最大静摩擦力fmax之间 即0 f fmax 5 静摩擦力的大小 随沿相对运动趋势方向的外力f的增大而增大 但有一个最大值 1 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 2 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 3 静摩擦力的大小与物体受力情况及运动状态有关 通常利用平衡条件或牛顿第二定律 后面将学到 求解 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 二 对滑动摩擦力的理解1 滑动摩擦力的方向 1 滑动摩擦力的方向总是沿着接触面 并且跟物体的相对运动的方向相反 2 对 相对运动的方向 的理解 不要把 物体的相对运动的方向 与 物体的运动方向 等同起来 相对 是指研究对象相对于其接触物体而言的 滑动摩擦力方向可以与物体运动方向相反 也可以与物体运动方向相同 但一定与相对运动方向相反 2 大小 公式f fn中的fn是两个物体接触面间的压力 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运动状态加以确定 特别提醒 1 滑动摩擦力大小与接触面的大小无关 2 滑动摩擦力大小与物体的运动性质无关 3 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 相对运动方向中的 相对 指的是研究对象相对与其接触的物体而言 既不是相对地面 也不是相对观察者 物体的相对运动方向与物体的运动方向不是一回事 滑动摩擦力的方向与物体的运动方向可以相同 也可以相反 还可以成任意夹角 下列关于摩擦力的说法 正确的是 a 相对运动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 运动物体受到的摩擦力的方向总是与运动方向相反d 相对静止的两个物体之间 也可能有摩擦力的相互作用 解析 摩擦力产生的条件是 两个物体接触且有弹力的相互作用 接触面粗糙 有相对运动 或相对运动趋势 三者缺一不可 故选项a错误 相对静止的两个物体间 可能有静摩擦力的相互作用 故选项d正确 摩擦力的方向总是与相对运动 或相对运动趋势 的方向相反 所以 摩擦力的方向不一定与物体的运动方向相反 也不一定总是阻力 故选项b c错误 答案 d 思考与讨论 互相接触的物体相对静止的时候 是不是也可能产生摩擦力 点拨 互相接触的物体相对静止的时候 也可能产生摩擦力 只要互相接触的两物体间有弹力 有互相运动的趋势 接触面不光滑 两物体间就有静摩擦力的作用 说一说 能把线织成布 把布缝成衣服 靠的是纱线之间静摩擦力的作用 拿在手中的瓶子 毛笔不会滑落 皮带运输机把货物送往高处 也是静摩擦力作用的结果 你还能说出日常生活和生产中利用静摩擦力的事例吗 点拨 人行走时 靠地面对人的静摩擦力推动人前进 印刷机中推动纸运动的两压轮对纸的静摩擦力推动纸向前运动等 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 跟踪发散 1 1 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 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 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 反思总结 1 静摩擦力有无的判断方法 条件判断 即接触面之间有压力 粗糙且有相对运动趋势 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 由二力平衡判断 2 滑动摩擦力方向的判断 选取受力物体 确定施力物体 判断受力物体相对施力物体的运动方向 滑动摩擦力方向与相对运动方向相反 解析 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等值反向 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 思路点拨 先比较桶和砂子的总重力与最大静摩擦力的大小 判断物体a是否滑动 以确定物体a受到的是静摩擦力还是滑动摩擦力 然后选取恰当的方法求解 解析 1 因为m0g 1nfmax 故物体a运动 受到滑动摩擦力作用 由公式f4 fn mg 4n 答案 1 1n 2 1n 3 4 3n 4 4n 反思总结 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 fn计算 但要注意fn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 跟踪发散 3 1 如下图所示 在研究摩擦力的实验中 用弹簧测力计水平拉一放在水平桌面上的小木块 小木块的运动状态及弹簧测力计的读数如下表所示 每次实验时 木块与桌面间的接触情况都相同 则下列说法正确的是 a 小木块受到的最大静摩擦力是0 7nb 小木块受到的最大静摩擦力是0 6nc 在这五次实验中 小木块受到的摩擦力大小有三次是相同的 d 在这五次实验中 小木块受到的摩擦力大小各不相同 解析 一旦物体发生相对运动 摩擦力为滑动摩擦力 滑动摩擦力与物体运动状态无关 第3 4 5次实验中滑动摩擦力相同 选项c对 d错 比较第1 2 3次实验中弹簧测力计的读数及物体运动状态可知 最大静摩擦力ff满足0 6n ff 0 7n 选项a b错 答案 c 三 认为摩擦力一定是阻力一谈到摩擦力 有的同学觉得摩擦力总是在阻碍物体的运动 是阻力 这种想法是错误的 原因是他把 阻碍物体的运动 和 阻碍物体间的相对运动 混淆了 摩擦力总是阻碍物体间的相对运动 而不一定阻碍物体的运动 像上面实例中皮带传送机上的货物 站在启动的火车上的人受到的摩擦力都是动力 同时它阻碍了货物相对皮带 人相对车厢的滑动 有些摩擦力阻碍物体的运动 但也有一些摩擦力却是物体在运动过程中的动力 如人在加速跑步时 汽车加速前进时 由于人的脚或车轮 主动轮 与地面接触时相对静止 但有向后运动的趋势 故地面给人的脚或车轮有向前的静摩擦力 这个静摩擦力是使人或车加速前进的动力 可以设想一下 当人或车在光滑的水平面上时 能加速运动吗 四 认为静止的物体只能受到静摩擦力 运动的物体只能受到滑动摩擦力在图甲中 箱子放在汽车上 汽车起动时 箱子随汽车一起从静止到运动 在图乙中a在拉力f的作用下运动 b静止不动 试分别分析车中的箱子及物体b所受摩擦力的方向 甲乙 解析 在图甲中 虽然箱子是运动的 但是却受到了汽车对它向右的静摩擦力作用 这就表明 运动的物体也可以受到静摩擦力的作用 在图乙中 虽然b是静止的 但是却受到了a对它的向左的滑动摩擦力作用 这就表明 静止的物体也可以受到滑动摩擦力的作用 答案 见解析 解析 物体所受摩擦力为滑动摩擦力 所以f fn 又因为fn f1 g 所以f fn f1 g 答案 见解析 反思总结 此题易错解为f g fn的大小被错认为是重力g的大小 实际上 正压力fn的大小在此处大于g 如果物体在斜面上下滑 正压力fn小于重力g 物体在水平面上自由滑动时 正压力fn等于重力g 总之正压力的大小可以大于 等于或小于重力的大小 有时正压力大小与重力大小没有任何关系 例如压在墙上的砖受到墙的压力 1 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 解析 摩擦力的方向与物体的相对运动或相对运动趋势的方向相反 与运动方向可能相同 也可能垂直 摩擦力的方向与压力的方向垂直 它可能是动力 也可能是阻力 答案 d 2 2011 平顶山模拟 人握住旗杆匀速上爬 则下列说法正确的是 a 人受的摩擦力的方向是向下的b 人受的摩擦力的方向是向上的c 人握旗杆用力越大 人受的摩擦力也越大d 人握旗杆用力越大 并不会使人受的摩擦力也增大 解析 人的手与旗杆是相对静止的 人受到的是静摩擦力 方向沿杆向上 由二力平衡可知 摩擦力大小始终为人的重力大小 故b d正确 答案 bd 答案 b 4 2011 烟台模拟 如下图甲所示 小孩用80n的水平力推木箱不动 木箱此时受到的摩擦力大小为f1 乙图中 小孩用100n的水平力恰能推动木箱 此时木箱与地面间的摩擦力大小为f2 丙图中 小孩把木箱推动了 此时木箱与地面间摩擦力大小为f3 若木箱对地面的压力大小为200n 木箱与地面间动摩擦因数为 0 45 则f1 f2 f3的大小分别为 解析 小孩用80n的水平力推不动木箱 则木箱此时受到的是静摩擦力 所以f1 80n 小孩用100n力恰好推动木箱 此时的推力为摩擦力的大小 所以f2 100n 木箱被推动后受滑动摩擦力 由公式ff fn来计算大小 所以f3 0 45 200n 90n 故a项对 答案 a 5 如下图甲所示 某同学用水平绳拉放在平台上的行李包 一直没有拉动 通过手上的弹簧测力计测出拉力f与时间t的关系如图乙所示 则行李包与地面的摩擦力对应的