2019_2020学年高中物理第三章研究物体间的相互作用第二节研究摩擦力学案粤教版必修1.docx

第二节研究摩擦力学习目标1.理解静摩擦力和滑动摩擦力的产生条件.2.会判断摩擦力的方向和计算摩擦力的大小.3.了解最大静摩擦力的概念一、滑动摩擦力1定义：在滑动摩擦中，物体间产生的阻碍物体相对滑动的作用力，叫做滑动摩擦力2方向：总是与物体相对滑动的方向相反，与它们的接触面相切3大小：滑动摩擦力f的大小跟垂直接触面的压力(正压力)FN成正比4公式：fFN，为动摩擦因数，它与相互接触的物体的材料和接触面的粗糙程度有关(填“有关”或“无关”)二、研究静摩擦力1定义：当物体具有相对滑动趋势时，物体间产生的摩擦叫做静摩擦，这时产生的摩擦力叫做静摩擦力2方向：总与接触面相切，并与物体相对运动趋势的方向相反3最大静摩擦力定义：物体所受到的静摩擦力有一个最大限度，这个最大值叫做最大静摩擦力1判断下列说法的正误(1)有相对运动或有相对运动趋势的物体间一定有摩擦力()(2)两个相对静止的物体之间一定有静摩擦力作用()(3)摩擦力的方向不可能与物体的运动方向相同()(4)物体所受的滑动摩擦力与物体的重力成正比()2已知木箱重200N，木箱与水平桌面间的动摩擦因数为0.2，当木箱在水平桌面上以10m/s的速度运动时，木箱所受桌面的摩擦力大小为_ N；当木箱以15 m/s的速度运动时，木箱所受桌面的摩擦力大小为_N；当在该木箱上放一相同的木箱，两箱一起以10m/s的速度运动时，木箱所受桌面的摩擦力大小为_N.答案404080一、滑动摩擦力1.按如图1所示实验装置做一做：用力拉动木板，使之在水平桌面上滑动图1(1)木块受到的摩擦力大小和弹簧测力计示数有什么关系？(2)在木块上添加重物，增大木块对木板的压力时，摩擦力如何变化？(3)在木板上铺一块较粗糙的毛巾，摩擦力如何变化？答案(1)相等(2)增大(3)增大2(1)如图2所示，在光滑水平地面上，B的速度v2大于A的速度v1，画出A、B所受滑动摩擦力的方向(A、B接触面粗糙)图2(2)滑动摩擦力总是阻碍物体的运动吗？答案(1)如图所示(2)滑动摩擦力一定阻碍物体的相对运动，但与物体的运动方向可能相同，也可能相反，即滑动摩擦力可能是阻力，也可能是动力1滑动摩擦力的产生条件(1)两物体直接接触且相互挤压(即有弹力)(2)接触面粗糙(3)两物体间有相对运动2滑动摩擦力的方向与相对运动方向相反，与物体的运动方向可能相同，也可能相反3滑动摩擦力的大小由公式fFN计算(也可以由二力平衡来求解)(1)FN是两个相接触的物体间的正压力，它不一定等于重力，FN的大小可以与重力G大小相等，也可以不等(2)动摩擦因数的大小由接触面的材料和接触面的粗糙程度决定，与FN无关(3)滑动摩擦力的大小与接触面的面积无关，与物体间相对运动速度的大小无关例1下列有关滑动摩擦力的说法中，正确的是()A有压力一定有滑动摩擦力B有滑动摩擦力一定有压力C滑动摩擦力方向一定与物体的运动方向相反D只有运动物体才受滑动摩擦力答案B解析产生滑动摩擦力的条件有三个：相互接触且挤压(有弹力)、接触面粗糙、发生相对滑动，缺一不可由产生条件可知，A错误，B正确滑动摩擦力方向与物体相对运动方向相反，C错误滑动摩擦力发生于相对滑动的两物体之间，两个物体中可能有一个相对地面是静止的，故D错误二、静摩擦力(1)把木块放在水平桌面上，用弹簧测力计沿水平方向向右拉木块，如图3所示图3当测力计的示数为1N时，木块没有动；逐渐增大拉力到2N时，木块仍静止；继续增大拉力到4N时，木块开始移动，此时拉力突然变小到3.8N，此后木块匀速运动，拉力保持3.8N不变木块受到拉力为1N时，有相对桌面运动的趋势但没有运动，说明什么呢？随着外力的增大，静摩擦力有什么变化？静摩擦力在哪里产生？沿什么方向？(2)如图4所示，物体随倾斜传送带斜向上匀速运动图4写出物体所受静摩擦力的方向只有静止的物体才受静摩擦力吗？静摩擦力一定是阻力吗？答案(1)说明桌面对木块施加了一个与拉力方向相反、大小也为1N的力，这个力就是桌面对木块的静摩擦力静摩擦力的大小随着外力的增大而增大，但有一个最大值静摩擦力产生在相对静止但有相对运动趋势的相互接触的物体之间静摩擦力的方向与接触面相切，与物体相对运动趋势的方向相反(2)静摩擦力方向沿传送带向上不是运动的物体也可能受静摩擦力不是静摩擦力可能是阻力，也可能是动力1产生条件(1)两物体直接接触且相互挤压(即有弹力)(2)接触面粗糙(3)两物体间有相对运动趋势2方向与相对运动趋势方向相反，与物体运动方向无直接关系，既可与运动方向相同，也可与运动方向相反或成某一夹角3大小(1)范围：0ffmax.(2)计算：物体匀速运动或静止时，根据二力平衡条件求解(3)静摩擦力大小与压力无关，最大静摩擦力与正压力成正比例2关于静摩擦力的说法，正确的是()A两个相对静止的物体间一定有静摩擦力的作用B受静摩擦力作用的物体一定是静止的C物体间压力一定时，静摩擦力的大小可以变化，但有一个限度D静摩擦力一定是阻力答案C解析当两个物体有相对运动趋势时才有可能产生静摩擦力，A错；受静摩擦力作用的物体有可能是运动的，比如人正常走路时，受到的就是静摩擦力，B错；物体间压力一定时，静摩擦力的大小可以变化，但有一个限度，这个限度就是最大静摩擦力，C对；静摩擦力可能是阻力，也可能是动力，D错例3(多选)如图5所示，一质量为m的木块靠在粗糙的竖直墙壁上，且受到水平力F的作用，下列说法正确的是()图5A若木块静止，则木块受到的静摩擦力大小等于mg，方向竖直向上B若木块静止，当F增大时，木块受到的静摩擦力随之增大C若木块静止，当F增大时，最大静摩擦力随之增大D若开始时木块静止，当撤去F，木块沿墙壁下滑时，木块不受摩擦力作用答案ACD解析若木块静止，则木块受到的静摩擦力与mg平衡，大小为mg，方向竖直向上，故A正确，B错误；最大静摩擦力与正压力成正比，故C正确；当撤去F时，墙壁与木块间无弹力，则木块不受摩擦力作用，故D正确1静摩擦力的方向与相对运动趋势的方向相反，与运动方向可能相同，也可能相反2静摩擦力发生在相对静止的两物体之间，受静摩擦力作用的物体不一定是静止的，运动的物体也可能受静摩擦力作用3物体静止或匀速直线运动时，静摩擦力的大小可由二力平衡条件求得三、摩擦力大小的计算例4如图6所示，一个M2kg的物体放在水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，用一条质量不计的细绳绕过定滑轮和一个m00.1kg的小桶相连，与M连接的细绳水平已知M在水平面上受到的最大静摩擦力fmax4.5N，滑轮上的摩擦不计，g10N/kg，求在以下情况中，M受到的摩擦力的大小：图6(1)只挂m0时；(2)只挂m0，但在M上再放一个M3kg的物体时；(3)只在桶内加入m10.33kg的沙子时；(4)只在桶内加入m20.5kg的沙子时答案(1)1N(2)1N(3)4.3N(4)4N解析(1)因为m0g1Nfmax，M处于静止状态，所以受静摩擦力作用，由二力平衡得f1m0g1N.(2)在M上再放一个M3kg的物体，M仍静止，故受静摩擦力f2m0g1N.(3)因为(m0m1)g4.3Nfmax，故物体M运动，受到滑动摩擦力作用，则f4FNMg4N.计算摩擦力时，应先判断是静摩擦力还是滑动摩擦力.(1)滑动摩擦力用公式fFN.(2)求解静摩擦力的大小只能根据物体的运动状态和物体的受力情况来求解.如果物体处于静止状态或做匀速直线运动时，可利用二力平衡条件求解静摩擦力.(3)正压力相同时，最大静摩擦力比滑动摩擦力略大，如不加说明，可以认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，此时最大静摩擦力也可由公式fmaxFN求得.1(对滑动摩擦力的理解)关于滑动摩擦力，下列说法正确的是()A正压力越大，滑动摩擦力越大B正压力不变，动摩擦因数不变，接触面积越大，滑动摩擦力越大C正压力不变，动摩擦因数不变，速度越大，滑动摩擦力越大D动摩擦因数不变，正压力越大，滑动摩擦力越大答案D解析由滑动摩擦力公式fFN可知，滑动摩擦力由动摩擦因数和正压力决定，与其他因素无关2(对静摩擦力的理解)(多选)关于静摩擦力，下列说法不正确的是()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，但有一个限度答案ABC解析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021N后，摩擦力为滑动摩擦力，大小为20 N，木箱与地面间的动摩擦因数0.2，选项A、D正确8如图5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的大小与时间t的关系如图乙所示，则行李包与地面间的摩擦力f的大小与时间t的关系图正确的是()图5答案A解析该同学没有拉动行李包，说明行李包与地面间的摩擦力是静摩擦力，此时静摩擦力等于拉力9如图6所示，物体在F100N、方向水平向左的拉力作用下，沿水平面向右运动已知物体与水平面间的动摩擦因数0.2，物体质量m5kg，可知物体在向右运动过程中所受摩擦力为(g10m/s2)()图6A10N，水平向左B10N，水平向右C20N，水平向左D20N，水平向右答案A解析物体相对地面运动，故物体受到的是滑动摩擦力，则摩擦力的大小为fFNmg0.2510N10N；滑动摩擦力的方向与相对运动方向相反，故摩擦力方向水平向左，故A正确10一物块在水平力拉动下，沿静止的水平传送带由A端运动到B端，如图7甲所示，这时所受摩擦力为f1；现开动机械让传送带向左匀速传动，再次将同样的物块由传送带的A端匀速拉动到B端，这时所受摩擦力大小为f2，如图乙所示则f1、f2的大小关系满足()图7Af1f2Bf1f2D上述三种情况都有可能答案A解析滑动摩擦力的大小与相对速度的大小无关，所以A正确二、非选择题11如图8甲所示，用一拉力传感器(能感应力大小的装置)水平向右拉一水平面上的木块，A端的拉力均匀增加，0t1时间木块静止；木块运动后改变拉力大小，使木块在t2时刻后处于匀速直线运动状态计算机对数据拟合处理后，得到如图乙所示的拉力随时间变化的图线则：当用F5.3N的水平拉力拉静止的木块时，木块所受摩擦力大小为_N；若用F5.8N的水平拉力拉木块，木块所受摩擦力大小为_N.图8答案5.35.1解析当用F5.3N的水平拉力拉静止的木块时，由于Ffm，故木块开始运动，所受滑动摩擦力大小为5.1N.12.如图9所示，在粗糙的水平地面上静止放一质量为m12kg的物块A，A与水平地面之间的动摩擦因数为0.4，A与水平地面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力(重力加速度g10m/s2)图9(1)若在物块A上施加一水平向右的恒力F6N，