高一必修一摩擦力讲义

1、一、教学目标1、知道静摩擦力产生的条件，会判定静摩擦力的方向，知道最大静摩擦力的概念2、知道滑动摩擦力产生的条件，会判定滑动摩擦力的方向3、知道滑动摩擦力的大小跟那些因素有关，知道滑动摩擦力跟压力成正比二、重难点1、静摩擦力和滑动摩擦力方向的判定2、影响滑动摩擦力大小的因素三、学问点梳理1、静摩擦力(1) 定义: 两个相互接触而保持相对静止的物体， 当它们之间存在相对运动趋势而没有相对运动时， 在它们的接触面上会产生阻碍物体间相对运动趋势的力，这种力叫做静摩擦力.对定义中关键词的懂得“相对静止”有两层含义: 一是两个物体都静止，二是两个物体都做速度相同的运动，其中速度相同的运动包括一起做匀速直

2、线运动和一起做初速度和加速度都相同的变速运动，“相对运动趋势” : 相对运动趋势既可由外力引起，也可由接触物体的运动状态发生转变而引起， 如图 3-3-1所示的箱子静置在平直的大路上行驶的平板车上， 明显箱子在水平方向上不受其他外力的作用. 当平板车匀速前进时，箱子与平板车之间没有相对运动趋势，故无静摩擦力当平板车加速、减速、转弯时，箱子相对于平板车分别有向后、向前、向外的相对运动趋势 .“阻碍” : 说明白静摩擦力的作用成效，阻碍物体间的相对运动趋势. 静摩擦力既可与物体的运动方向相同作动力，也可与物体的运动方向相反作阻力.例如上例中的平板车做加速运动，箱子相对车箱静止， 那么，静摩擦力相对

3、箱子而言是动力 ; 如平板车做减速运动， 箱子相对车箱静止， 那么，静摩擦力相对箱子而言是阻力；(2) 产生条件 :两物体在接触面上有挤压;接触面不光滑 ;两物体间有相对运动趋势.(3) 大小：水平面上放一静止的物体，当人用水平力f 推时，此物体静止不动，这说明静摩擦力的大小等于f，当人用 2f 的水平力去推时，物体仍静止不动，此时静摩擦力的大小为 2f. 可见，静摩擦力的大小随推力的增大而增大，所以说静摩擦力的大小由外部因素打算 . 当人的水平推力增大到某一值fmax时，物体就要滑动， 此时静摩擦力达到最大值，我们把 fmax叫做最大静摩擦力，故静摩擦力的取值范畴是：0ffmax；【说明】静

4、摩擦力大小与正压力无关，但没有正压力，也就没有静摩擦力静摩擦力可以是阻力， 也可以充当动力，如人跑步时地面给人的静摩擦力就是动力，传送带上的物体随传送带一起加速，静摩擦力也是动力.最大静摩擦力一般比滑动摩擦力稍大些，但在最大静摩擦力未知， 而又要知道最大静摩擦力时，可近似认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力.(4) 方向: 静摩擦力的方向总是跟接触面相切，并且跟物体相对运动趋势的方向相反. 如图 3-3-3所示，静止在斜面上的物体m有沿斜面下滑的趋势， 所以物体受到沿斜面对上的静摩擦力 . 又如图 3-3-4所示，用力 f 拉水平地面上的a 板， a 板与板上的物体b 保持相对静止做加速运动 . 对

5、 b 而言，相对地是运动的，但相对a 是静止的 . 可假设 a、b 间无摩擦力，就 a 做加速运动时， b 不行能随 a 一起运动，故 a、b 间有摩擦力 . 而 b 相对 a 有向后运动的趋势，所以b 受到方向与运动方向相同的静摩擦力作用；【留意】运动的物体也可以受到静摩擦力的作用， 静摩擦力的方向可以与运动方向相同，也可以与运动方向相反， 也可与运动方向不在一条直线上， 如手握瓶子在水平方向上运动，此时静摩擦力的方向竖直向上，与运动方向是垂直的；假设法确定“相对运动趋势的方向”第一假设两接触的物体间光滑， 无静摩擦力的作用， 然后分析这两个物体是否发生相对运动如无相对运动，说明这两物体间就

6、没有相对运动趋势 ; 如有相对运动，就一物体相对另一物体的运动方向即为“有摩擦力”的相对运动趋势方向易混淆的“三个方向”的辨析运动方向 : 物体的运动方向一般指物体相对地球 地球为参考系 的运动方向 .相对运动方向 : 物体间的相对运动方向，指以其中一个物体a 为参考系，另一个物体b 的运动方向，即为物体b 相对 a 的运动方向，反之也可 .相对运动趋势的方向 : 即由于两物体问静摩擦力的存在导致的能发生而没有发生的相对运动方向，因此我们可用假设法 假设无静摩擦力 判定.2、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.(

7、2) 大小: 试验说明， 滑动摩擦力的大小跟压力成正比，也就是跟两个物体表面间的垂直作用力成正比， 假如用 f 表示滑动摩擦力的大小， 用 fn 表示压力的大小， 就有 fffn对公式fffn 的懂得与应用是比例常数，叫做动摩擦因数.物理意义 : 反映接触面本身特性的物理量，它与接触面的材料、粗糙程度有关，与接触面积大小无关，与物体的运动状态无关，与物体的受力情形无关，没有单位.滑动摩擦力 f 大小与fn 成正比，与物体的运动状态无关.公式fffn 中的fn 是两个物体接触面间的压力，俗称“正压力”.（3）产生条件 :两接触的物体必需相互挤压，发生形变，有弹力;两物体间发生相对滑动;两接触面不

8、光滑 .(4) 方向.滑动摩擦力的方向总是跟它们的接触面相切并且跟它们相对运动的方向相反，判定滑动摩擦力的方向的方法第一步，滑动摩擦力的方向总跟接触面相切;其次步，确定物体间的相对运动方向，先选取其中一个物体为参考系 假设为静止 ，判定另一个物体的运动方向，即为相对运动的方向;第三步，物体所受滑动摩擦力的方向与其相对于另一物体的运动方向相反.如图 3-3-5所示，传送带以v2 的速度按图示方向运动，当物块以 v1 v1 v2 的速度放到传送带上时，如以传送带为参考系，物块向左运动，就物块受到向右的滑动摩擦力.滑动摩擦力方向可能跟物体的运动方向相反，也可能跟运动方向相同.3、滚动摩擦滚动摩擦是指

9、一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦. 压力相同时，滚动摩擦比滑动摩擦小许多 .4、摩擦力的有误和方向的判定滑动摩擦力静摩擦力(1) 条件判定 : 即接触面之间有压力，粗糙且有相对运动趋势(2) 假设法 : 假设接触面光滑，而不存在摩擦力，如物体原先的运动状态转变， 说明存在摩擦力 ; 如物体的运动状有条件判定：即接触面之间有压无力，粗糙且有相对运动判断1 选取受力物体2 确定施方力物体 3 判定受力物体相对向施力物体的运动方向判4 滑动摩擦力方向与相对运断动方向相反态保持不变，说明不存在摩擦力(3) 状态法 : 物体的运动状态和物体受到的力有亲密关系. 如木块在水平传送带上和传送带一起

10、匀速运动，木块不受传送带的静摩擦力 如下列图 (4) 力的相互作用法 : 当一物体受摩擦力方向不易判定时，可依据与之相互作用的另一物体所受摩擦力情形进行判定，然后依据二力等大反向的特点进行判定1 ）选取受力物体(2) 确定施力物体(3) 利用假设法判定受力物体相对施力物体的运动趋势方向(4) 摩擦力方向与相对运动趋势方向相反5、摩擦力大小的运算在运算摩擦力的大小之前， 必需第一分析物体的运动情形， 判定是滑动摩擦力仍是静摩擦力 .(1) 滑动摩擦力大小的运算滑动摩擦力的大小遵从摩擦定律，即fffn ，式中叫动摩擦因数，它的数值跟两个相关物体的材料和接触面的粗糙程度有关；fn 是接触面的正压力，

11、它与物体的重力g是两种不同性质的力，fn 的大小、方向与 g的大小、方向均不肯定相同· 滑动摩擦力 ff的大小跟物体的运动速度、接触面面积的大小没有关系. 运算滑动摩擦力的大小的关键是依据平稳方程或动力学方程 后面将学习 运算正压力fn 的大小 .(2) 静摩擦力大小的运算静摩擦力问题一般应依据物体的运动情形 静止、匀速运动或变速运动 ，利用平稳方程或动力学方程 后面将学习， 现在可用二力平稳的学问 求解；静摩擦力的大小与物体的运动情形有关，其数值在0 ff m ax 之间 ff m ax 为最大静摩擦力 ， ff m ax 略大于滑动摩擦力ff ，通常可近似认为ff m axff【

12、例】重为 400 n 的木箱放在水平地面上，木箱与地面间的最大静摩擦力是120 n，动摩擦因数是 0. 25 ，假如分别用70 n 和 150 n 的水平力推木箱，木箱受到的摩擦力分别是多少牛 .【解析】运算摩擦力时应先判定出是静摩擦力仍是滑动摩擦力. 此题中要用水平力推动木箱，推力必需大于或等于最大静摩擦力120 n，如用 70 n 水平力推时，物体没有运动，此时静摩擦力大小可由二力平稳知为70 n.当用 150 n的水平力推时，物体发生相对运动，此时滑动摩擦力为：fffn，依据竖直方向二力平稳得fnmg，所以ffmg100n ；四、典型例题【例 1】以下有关静摩擦力的说法中正确选项c a

13、、只有静止的物体才受静摩擦力b 、静摩擦力与压力成正比c 、静摩擦力的方向可能与运动方向垂直d、静摩擦力的方向与物体运动方向肯定相反【解析】解此题关键是明确静摩擦力的方向与相对运动趋势方向相反. 受静摩擦力作用的物体不肯定静止，故a 项错; 静摩擦力的大小与压力无关，而与物体的运动状态及所 受其他力的情形有关， 故 b 项错; 静摩擦力的方向可与运动方向成任意角度，故 c项正确 ; 静摩擦力的方向与物体运动方向无关，但肯定与相对运动趋势方向相反，故d项错【例 2】用手握住一个油瓶，油瓶始终处于竖直方向. 如图 3-3-16所示，以下说法中正确选项acd.a 、瓶中油越多，手必需握得越紧b 、手

14、握得越紧，油瓶受到的摩擦力越大c 、不管手握得多紧，油瓶受到的摩擦力总是肯定的d 、摩擦力等于油瓶与油的总重力【解析】解此题的关键是明确静摩擦力大小与压力大小无直接的关系，手握住油瓶， 油瓶不掉落下来， 说明手对油瓶竖直向上的静摩擦力跟油瓶重力平稳 静摩擦力的大小由油瓶的重力 大小 打算. 油瓶越重，它受到的静摩擦力必需越大，手握 得紧一点，相应的最大静摩擦力也就大一点，就能保证油瓶不会掉下来; 假如手握得不够瞬，正压力不够大； 最大静摩擦力小于油瓶的重力，油瓶就会掉下来， 所以 a,d 两项正确 .手握得越紧， 手与瓶间的压力越大， 最大静摩擦力也越大， 但只要最大静摩擦力大于油瓶的总重力，

15、油瓶受到的静摩擦力 此情形下应小于最大静摩擦力 就与油瓶的总重力平稳，是一个定值，等于油瓶的重力，可见 b 项错误， c 项正确 .【例 3】如图 3-3-17 所示，一木块放在水平桌面上， 在水平方向上共受三个力即f1 、f2 和摩擦力的作用，木块处于静止状态. 其中 f110n， f22n ，如撤出f1 ，就木块在水平方向上受到的摩擦力为 a .a、2 n，方向向右b、6n，方向向右c、2 n，方向向左d、零【例 4】如图 3-3-18所示， a、b 叠放在水平面上，水平力f 作用在 a 上，使二者一起向左做匀速直线运动，以下说法正确选项 bc a、a、b 之间无摩擦力b 、a 受到的摩擦

16、力水平向右c 、b 受到 a 的摩擦力水平向左d、地面对 b 的摩擦力为静摩擦力，水平向右【例 5】如图 3-3-19 所示,c 是水平地面， a、b 是两个长方形物块， f 是作用在物体 b 上沿水平方向的力，物体 a 和 b 以相同的速度做匀速直线运动 . 由此可知， a、b 间的动摩擦因数 1 和 b、c 间的动摩擦因数 2 有可能是 bd ）a、1c、10 ，200 ，20b、1d、10 ，200 ，20【解析】由于物体a 和 b 在力 f 的作用下以相同的速度一起向右做匀速直线运动，所以 b,c 间肯定存在滑动摩擦力，故20 ，由于 a 向右做匀速直线运动，故可知a 不受水平外力的作

17、用，即可知a、b 间的摩擦力为 o,a 与 b 间既无相对运动，又无相对运动的趋势，故1 等于零和不等于零均可；【例 6】一个重g1 = 400 n的小孩，坐在一块重g2 = 100 n的木块上，用一根绕过光滑定滑轮的轻绳拉住木块，使人和木块处于相对静止一起匀速前进 图 3-3-20 ），已知人的拉力 f =70 n ，就木块与地面间的动摩擦因数为 b .a. 0. 14b.0.28c.0.70d.0.35【解析】由于小孩与木块保持相对静止，可以作为一个整体. 这个整体的受力情形如图3-3-21 所 示 . 由 平 衡 条 件 得 整 体 所 受 的 摩 擦 力 和 跟 地 面 间 的 压 力

18、 分 别 为 ：ff2ffng1140n g2，500n，所以ff140fn5000.28五、课堂练习1、对如下列图的皮带传送装置，以下说法中正确选项 bd.a、a 轮带动b 轮沿逆时针方向旋转b、b 轮带动a 轮沿逆时针方向旋转c、c 轮带动d 轮沿顺时针方向旋转d、d 轮带动c 轮沿顺时针方向旋转2、运动员双手握住竖直的竹竿匀速上攀和匀速下滑时，他所受的摩擦力分别是f 上和 f 下，那么它们的关系是 c ；a 、f 上向上， f 下向下， f 上=f 下b 、f 上向下， f 下向上， f 上 f 下c 、f 上向上， f 下向上， f 上=f 下d 、f 上向上， f 下向下， f 上

19、f 下3、如图 3-3-26 在两块相同的竖直木板a、b 间有质量为 m的 4 块相同的砖 . 用两个大小均为 f 的力水平压木块，使砖静止不动，就第2 块砖对第 3 块砖的摩擦力大小为 ae .a、0b、mg/2c、mgd 、2mge 、如 f 增大， 2、3 间摩擦力不变六、课后作业1、以下关于滑动摩擦力的说法中，正确选项 c.a 、滑动摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反b 、滑动摩擦力总是阻碍物体的运动c 、滑动摩擦力的方向总是与物体的相对运动方向相反d、两个相互接触且挤压的物体发生相对运动时，它们都要受到滑动摩擦力的作用2、以下说法中正确选项 acd.a 、人走路时，会受到静摩擦力作用b 、武警战士双手握住直立的竹竿匀速攀上时，所受的摩擦力的方向是向下的c 、将酒瓶竖直并用手握住停留在空中，增大手的用力，酒瓶