高中物理 第4章 相互作用 第3节 摩擦力课件 鲁科版必修1.ppt

第3节摩擦力 教师备课参考 核心素养养成目标 物理观念1 知道滑动摩擦力的产生条件 会正确判断其方向 会利用公式f n计算滑动摩擦力的大小 知道影响动摩擦因数大小的因素 2 知道静摩擦力产生的条件 会判断静摩擦力的有无以及大小和方向 3 知道增大和减小摩擦的方法 科学思维与科学探究1 通过滑动摩擦力的学习 让学生先定性感受影响因素 再定量探究与压力的关系 2 通过静摩擦力的产生条件和方向的学习 让学生从熟悉的常见现象和已有的生活经验出发 结合具体的实例讨论 3 让学生通过实际观察和实验探究学会增大或减小摩擦的方法 科学态度与责任通过摩擦力的学习 体会物理规律与生活的联系 教学重难点 教学重点摩擦力的产生条件 大小及方向的判断 教学难点静摩擦力方向的判断 感悟解题规律 探寻基本知识 测评学习效果 探寻基本知识 树立物理观念 知识点一 摩擦力及分类 情境导学 观察图示 当小孩用力推木箱时 回答下列问题 1 木箱没有推动时受摩擦力吗 2 若木箱运动起来 还受摩擦力吗 答案 1 受摩擦力 2 受摩擦力 知识梳理 1 定义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趋势时 就会在接触面上产生阻碍或阻碍的力 这种力叫摩擦力 2 分类摩擦分成摩擦 摩擦和滚动摩擦等 思考判断 1 摩擦力一定作用于两个相互接触的物体之间 2 一个物体在另一个物体表面滑动时 一定产生了摩擦力 3 摩擦力总是阻碍物体的运动或运动趋势 相对运动 相对运动趋势 静 滑动 知识点二 滑动摩擦力与静摩擦力 情境导学 如图所示 一辆汽车在平直公路上 车上有一木箱 试判断下列情况中 木箱所受摩擦力的方向向哪 1 汽车由静止加速运动时 木箱和车之间无相对滑动 2 汽车刹车时 二者无相对滑动 答案 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的静止状态 因此它将相对于汽车向后滑动 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 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 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 汽车在匀速行驶过程中突然加速 木箱在车上滑动时 答案 3 木箱随汽车一起匀速运动时 二者无相对滑动 假设木箱与汽车的接触面光滑 由于惯性木箱仍做匀速直线运动 木箱与汽车间无相对滑动 说明木箱与汽车间没有相对运动趋势 没有摩擦力 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 汽车在匀速行驶过程中突然加速 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 知识梳理 1 滑动摩擦力 1 定义两个物体彼此和 并发生相对时 在接触面上产生的一种的力 2 方向总是与接触面 并且与物体方向相反 3 大小公式f 是动摩擦因数 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 n是压力 接触 挤压 滑动 阻碍相对滑动 相切 相对运动 n 材料 粗糙程度 2 静摩擦力 1 定义当两个彼此 的物体之间没有发生相对滑动 但有相对滑动的趋势时 接触面上会产生一种阻碍的力 这种力叫做静摩擦力 2 方向总是与接触面 并且与的方向相反 3 最大静摩擦力 定义静摩擦力的大小随外力的变化而变化 当外力增大到某一特定值时 物体开始滑动 此时静摩擦力达到最大值 这个值叫最大静摩擦力 记为fmax 接触 挤压 相对滑动趋势 相切 相对滑动趋势 大小最大静摩擦力与两物体间的压力成 并与接触面的有关 静摩擦力在0与最大静摩擦力之间 即0 f fmax 思考判断 1 静止的物体受到的摩擦力一定是静摩擦力 2 滑动摩擦力的方向可能与物体运动的方向相同 3 摩擦力的大小与正压力成正比 正比 性质 要点一 感悟解题规律 培养科学思维 对摩擦力及其产生条件的理解 1 两种摩擦力的比较 2 摩擦力的作用效果与 相对 摩擦力阻碍的是接触物体之间的相对运动或相对运动的趋势 而不是阻碍物体的运动 对于物体的运动来说 摩擦力可以是阻力也可以是动力 例如物体在粗糙的地面上滑行时 物体受到的摩擦力对物体来说是阻力 传送带靠摩擦力将物体由低处送到高处时 物体受到的摩擦力对物体来说是动力 切莫错误认为 摩擦力总是阻力 总是阻碍物体的运动 典例1 多选 下列说法中正确的是 a 相互接触并有相对运动的两物体间必有摩擦力b 两物体间有弹力 则其间一定有摩擦力c 两物体间有摩擦力 则其间必有弹力d 静止的物体可能受到滑动摩擦力 cd 思路探究 1 摩擦力产生的条件是什么 答案 摩擦力产生有三个条件 即相互接触 挤压和有相对运动或相对运动的趋势 2 弹力产生的条件是什么 答案 两物体相互接触 挤压共两个条件 解析 由摩擦力产生的条件可知 两物体间存在弹力且具有相对运动或相对运动趋势时 才产生摩擦力 所以有摩擦力一定有弹力 有弹力不一定有摩擦力 选项a b错误 c正确 存在滑动摩擦力是看两物体有无相对运动 不一定两物体都在运动 故选项d正确 教师备用 例1 1 下列说法正确的是 a 相互压紧的粗糙物体间总有摩擦力的作用b 相对运动的物体间总有摩擦力的作用c 只有相互压紧和相对运动的物体间才有摩擦力的作用d 只有相互压紧和发生相对运动的不光滑物体间才有滑动摩擦力的作用 解析 a项无相对运动的条件 b项中无存在正压力和接触面粗糙的条件 c项中无接触面粗糙的条件 只有d项满足产生滑动摩擦力的三个条件 d 针对训练1 1 关于摩擦力 下列说法正确的是 a 物体受到摩擦力作用时 一定受到弹力作用b 只有运动的物体才能受到滑动摩擦力作用c 相对运动的两物体间一定存在滑动摩擦力作用d 摩擦力的方向与物体运动方向相反 a 解析 相互接触挤压即存在弹力是产生摩擦力的必要条件 所以物体受到摩擦力时一定受弹力作用 故a正确 滑动摩擦力发生在两个相互运动的物体之间 静止的物体也可以受到滑动摩擦力 如物体在地面上滑动时 地面虽静止 但仍受到滑动摩擦力 故b错误 相对运动的两物体间可能没有摩擦力 只要两物体没有接触或接触面光滑即可 故c错误 摩擦力的方向可能与运动方向相同 如放在传送带上的物体 其在摩擦力的作用下运动 则受到的摩擦力与运动方向相同 故d错误 要点二 摩擦力有无及方向的判断 典例2 判断图中物体a是否受摩擦力作用 a和b相对静止 若有 判断物体a受的摩擦力沿什么方向 思路点拨 解此题可利用 假设法 假设有 或无 摩擦力 结合物体的状态分析 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的平衡状态被破坏 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f的方向相反 即向左 答案 甲 丙 图中物体a不受摩擦力作用 乙 丁 图中物体a受摩擦力作用 摩擦力的方向都向左 规律方法如何分析一个物体受到的摩擦力一看 接触 看该物体与周围几个物体接触 就最多可能有几个摩擦力 二看接触面间是否有 压力 是否有 相对运动 或 相对运动趋势 三要 分析 综合分析物体的受力情况 结合物体的运动状态判断物体所受摩擦力的情况 教师备用 例2 1 2016 重庆巴南区期末 如图所示 汽车b在水平路面上以相对于地面的速度v1向右运动 车上的货物a以相对于地面的速度v2向右运动 下列判断正确的是 a 若v1v2 货物a受到了汽车b所施加的向左的滑动摩擦力d 若v1 v2 汽车b受到了货物a所施加的向右的滑动摩擦力 解析 若v1v2 货物a相对汽车b向左滑动 受到汽车b所施加的向右的滑动摩擦力 汽车b受到货物a所施加的向左的滑动摩擦力 故选项c d错误 b 针对训练2 1 多选 有一辆遥控玩具汽车 已知车内电动马达驱动后轮转动 现玩具汽车的后轮 前轮分别放在平板小车甲 乙之上 如图所示 按动遥控器上的 前进 后退 键 汽车就能前进或后退 地面与甲 乙车之间的摩擦力不计 以下叙述正确的是 a 按动遥控器上的 前进 键 乙车对前轮摩擦力向前 乙车相对地面向前进b 按动遥控器上的 前进 键 甲车对后轮摩擦力向前 甲车相对地面向后退c 按动遥控器上的 后退 键 甲车对后轮摩擦力向后 甲车相对地面向前进d 按动遥控器上的 后退 键 乙车对前轮摩擦力向后 乙车相对地面向后退 解析 当按动遥控器上的 前进 键时 后轮是主动轮 顺时针转动 甲车对后轮施加一个水平向前的摩擦力 甲车会受到一个水平向后的反作用力 所以甲车相对地面向后退 而前轮是从动轮 乙车对前轮的摩擦力向后 前轮对乙车施加向前的反作用力 乙车相对地面向前进 a错误 b正确 同理 可分析得出c正确 d错误 bc 要点三 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 n计算 正压力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 2 二力平衡法 2 静摩擦力的大小 1 大小 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 一般定性分析时 认为fmax略大于滑动摩擦力 而定量计算时认为二者相等 典例3 如图所示 水平面上有一重40n的物体 受到f1 13n和f2 6n的水平力的作用而保持静止 f1与f2的方向相反 物体与水平面间的动摩擦因数 0 2 设最大静摩擦力等于滑动摩擦力 求 1 物体所受摩擦力的大小和方向 解析 1 由于物体处于静止状态 所以水平方向受力平衡 有 f1 f2 f f f1 f2 13 6 n 7n 方向水平向右 此时物体所受的摩擦力为静摩擦力 答案 1 7n水平向右 2 若只撤去f1 求物体所受摩擦力的大小和方向 3 若只撤去f2 求物体所受摩擦力的大小和方向 解析 2 当撤去f1时 f2 7n 一定小于最大静摩擦力 由二力平衡知识知 物体所受静摩擦力f f2 6n 方向水平向左 3 当撤去f2时 由于最大静摩擦力fmax n 0 2 40n 8n f1 13n 故物体将在水平面上沿f1的方向滑动 此时物体所受滑动摩擦力的大小f fmax n 8n 方向水平向右 答案 2 6n水平向左 3 8n水平向右 误区警示求解摩擦力大小的注意点 1 求解摩擦力的大小时 首先要分清是静摩擦力还是滑动摩擦力 再应用不同方法求解 2 静摩擦力的大小不能用公式f n计算 且静摩擦力的大小与正压力无关 3 滑动摩擦力的大小仅与 n有关 而与其他因素无关 教师备用 例3 1 如图所示 一质量为m 2kg的物体放在粗糙的水平面上 用一根质量不计的细绳绕过定滑轮和一质量为m0 0 1kg的小桶相连 已知m与水平面间的动摩擦因数 0 2 m受到的最大静摩擦力为fm 4 5n 滑轮的摩擦不计 g取10m s2 在以下情况下 求m受到的摩擦力大小 1 只挂小桶m0且处于静止状态时 解析 1 由题意知m处于静止状态 受到静摩擦力作用 根据二力平衡可知f1 m0g 1n 答案 1 1n 2 只挂小桶m0但在m上再放一质量m 3kg的物体时 3 只在小桶内加入质量m1 0 33kg的砂子时 4 只在小桶内加入质量m2 0 5kg的砂子时 解析 2 在m上再放一质量m 3kg的物体时 m仍静止 仍受到静摩擦力作用 故f2 m0g 1n 3 因为 m0 m1 g 4 3nfm 故m将滑动 受到滑动摩擦力作用 故f滑 fn mg 4n 答案 2 1n 3 4 3n 4 4n 针对训练3 1 2017 浙江省温州高一月考 如图所示 一质量不计的弹簧原长为10cm 一端固定于质量m 2kg的物体上 另一端施一水平拉力f 设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等 弹簧始终在弹性限度内 g 10m s2 1 若物体与水平面间的动摩擦因数为0 2 当弹簧拉长至12cm时 物体恰好匀速运动 弹簧的劲度系数多大 解析 1 物体匀速运动时 k x x0 mg则k n m 200n m 答案 1 200n m 2 若将弹簧拉长至11cm 物体受到的摩擦力大小为多少 3 若将弹簧拉长至13cm 物体受到的摩擦力大小为多少 解析 2 弹簧的弹力f1 k x1 x0 200 0 11 0 1 n 2n最大静摩擦力等于滑动摩擦力fm 0 2 2 10n 4n物体没动 故所受的静摩擦力为f1 f1 2n 3 弹簧的弹力f2 k x2 x0 200 0 13 0 1 n 6n物体将运动 此时所受到的滑动摩擦力为f滑 fn mg 0 2 2 10n 4n 答案 2 2n 3 4n 测评学习效果 演练当堂技法 1 2017 湖南省张家界市高一期末联考 关于摩擦力 下列说法正确的是 a 只有静止的物体受到的摩擦力才叫静摩擦力b 静摩擦力的大小与压力成正比c 物体受到的滑动摩擦力一定与该物体的运动方向相反d 滑动摩擦力可能是物体的动力 d 解析 放在粗糙面上的物体 相对另一个物体有相对运动趋势时物体受到的摩擦力才叫静摩擦力 选项a错误 滑动摩擦力的大小与压力成正比 选项b错误 物体受到的滑动摩擦力一定与该物体与接触面的相对运动方向相反 选项c错误 滑动摩擦力的方向可能与物体的运动方向相同 故可能是物体的动力 选项d正确 2 2017 江西赣州高一检测 如图所示 a b c三个物体的质量相等 有f 1n的两个水平力作用于a b两个物体上 a b c都静止 则地面对a物体 a物体对b物体 b物体对c物体的摩擦力分别为 a 1n 2n 1nb 1n 0 1nc 0 1n 0d 1n 1n 0 c 解析 以整体为研究对象 则整体在水平方向受向左和向右的大小相等的拉力 则二力的合力为零 若地面对a有摩擦力的话 则整体不可能静止 故地面对a的摩擦力为零 以b c为整体进行分析 b c整体水平方向受向右的拉力 要保持静止 则a对b一定有向左的摩擦力 大小等于f 1n 对c分析 c水平方向不受外力 相