2023年新教材高中物理第3章相互作用-力2摩擦力课件新人教版必修第一册

第三章相互作用——力2摩擦力学习目标学法指导1．知道摩擦力的定义及分类2．理解滑动摩擦力和静摩擦力的产生条件3．会判断摩擦力的方向及计算摩擦力的大小4．了解最大静摩擦力的概念和它与滑动摩擦力的关系1．通过力的相互作用观念认识摩擦力；通过实验理解摩擦力的规律；理解动摩擦因数2．通过对实际问题的分析，掌握判断摩擦力的有无及方向的方法3．通过例题和习题，掌握滑动摩擦力和静摩擦力的计算方法知识导图课前|自主预习1．定义：两个________的物体相对滑动时，在接触面上会产生一种____________的力，这种力叫作滑动摩擦力．2．方向：总是沿着______，并且跟物体__________的方向相反．3．大小：两个物体间的滑动摩擦力的大小跟________成正比，用公式表示为Ff＝_________，其中μ是比例常数(它是两个力的比值，没有单位)，叫作____________，它的数值跟相互接触的两个物体的______有关，还跟接触面的情况(如粗糙程度)有关．滑动摩擦力相互接触

阻碍相对运动

接触面

相对运动

压力

μF压

动摩擦因数材料

如图所示，若小猫沿树匀速攀上和匀速下滑，它所受的摩擦力分别是F1和F2，则

(

)A．F1向下，F2向上，且F1＝F2B．F1向下，F2向上，且F1>F2C．F1向上，F2向上，且F1＝F2D．F1向上，F2向下，且F1＝F2【答案】C【解析】由题意可知，小猫向上、向下均做匀速运动，且小猫受重力、摩擦力作用，故二力平衡，由重力的大小和方向可推断出摩擦力总是向上的，且大小等于小猫的重力，故C正确．1．定义：两个物体之间只有______________，而没有__________时产生的摩擦力叫作静摩擦力．2．方向：总是沿着____________，并且跟物体______________的方向相反．3．大小：当相对运动趋势增强时，静摩擦力也随之增大，但有一个限度，这个静摩擦力的最大值叫作__________________．而两物体间实际发生的静摩擦力F在______与____________________之间，即______________．相对运动趋势静摩擦力相对运动

接触面

相对运动趋势最大静摩擦力0

最大静摩擦力Fmax

0<F≤Fmax

下列为了减小摩擦力的有 (

)A．在轴承中滴润滑油B．轮胎表面有花纹状的沟槽C．自行车刹车时用力捏闸D．冰雪天气地面上撒沙铺草【答案】A【解析】在轴承中滴润滑油，可以减小轴承与车轮之间的摩擦力，故A正确；轮胎表面都有花纹状的沟槽，是为了增大动摩擦因数，能使车在雨天与地面间产生足够的摩擦力，故B错误；自行车刹车时用力捏闸，是为了增大闸与车轮之间的正压力，从而增大摩擦力，使车容易停下，故C错误；冰雪天气地面上撒沙铺草可以增大冰与人(或车)之间的摩擦力，故D错误．课堂|重难探究1．滑动摩擦力产生的条件．(1)两物体相互接触挤压．(2)物体间的接触面不光滑．(3)两物体间存在相对运动．相对运动的含义：①可能是一个物体静止，另一个物体在运动；②可能是一个物体运动得快，另一个物体运动得慢；还可能是因为两个物体运动方向相反.滑动摩擦力2．滑动摩擦力的方向．(1)在接触面上，与接触面相切，且与物体相对运动的方向相反．(2)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.F＝μFN(1)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的大小根据物体的受力情况确定(2)动摩擦因数μ与材料和接触面的粗糙程度有关，而与物体间的压力、接触面的大小无关二力平衡法物体处于平衡状态(匀速直线运动或静止)时，根据二力平衡条件求解例1

(多选)有关滑动摩擦力，下列说法中正确的有 (

)A．有正压力一定有滑动摩擦力B．有滑动摩擦力一定有正压力C．滑动摩擦力总是与接触面上的正压力垂直D．只有运动的物体才受滑动摩擦力作用【答案】BC【解析】由产生滑动摩擦力的条件知，A错误，B正确；滑动摩擦力的方向与接触面相切，而正压力垂直于接触面，所以滑动摩擦力的方向跟接触面所受正压力垂直，C正确；静止的物体也可以受滑动摩擦力，如擦黑板时，黑板是静止的，但相对黑板擦是运动的，所以黑板受滑动摩擦力作用，关键要理解“运动”和“相对运动”的含义，D错误．变式1如图所示，重力G＝20N的物体，在动摩擦因数为0.1的水平面上向左运动，同时受到大小为10N、方向向右的水平力F的作用，则物体所受摩擦力大小和方向是

(

)A．2N，水平向左 B．2N，水平向右C．10N，水平向左 D．12N，水平向右【答案】B【解析】物体在水平面上向左运动，受到水平面滑动摩擦力方向向右．物体对水平面的压力大小FN等于物体的重力G，则摩擦力大小为Ff＝μFN＝μG＝0.1×20N＝2N．故选B．变式2

如图所示，质量分别为m、M的A、B两木块叠放在水平地面上，A与B之间的动摩擦因数和B与水平地面间的动摩擦因数均为μ.在水平拉力F的作用下，A和B相对静止一起向右做匀速直线运动，重力加速度为g.则A、B受到的摩擦力大小分别是 (

)A．μmg，μMgB．μmg，μ(m＋M)gC．0，μMgD．0，μ(m＋M)g【答案】D【解析】由于A和B一起做无相对滑动的匀速运动，所以A和B的速度相同，对A受力分析，受重力与B对A的支持力，A、B间没有摩擦力，若有摩擦力，则A不可能与B相对静止；对A和B整体受力分析，水平方向受向右的拉力F，由二力平衡可知，B必受到地面的水平向左的滑动摩擦力，即f＝F＝μ(m＋M)g，故D正确．1．静摩擦力产生的条件．(1)接触面是粗糙的．(2)两物体相对静止但存在相对运动趋势．(3)两物体在接触面上有压力(弹力)．摩擦力与弹力的关系：两物体间有摩擦力时，必有弹力；而两物体间有弹力时，不一定有摩擦力．对静摩擦力的理解和应用2．对“相对运动趋势”的理解．(1)相对运动趋势是指一个物体相对于与它接触的另一个物体有运动的可能，但还处于相对静止状态．(2)相对运动趋势的方向是指假设接触面光滑时，物体将要发生相对运动的方向．3．判断静摩擦力有无的方法．(1)条件判断法：接触面之间粗糙、有弹力且有相对运动趋势．(2)假设法：4．静摩擦力的大小．(1)大小的范围：0<F≤Fmax.(2)计算：物体处于平衡状态(匀速运动或静止)时，根据二力平衡条件求解．(3)最大静摩擦力Fmax＝μFN.(μ为静摩擦因数，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)5．静摩擦力与运动的关系辨析．(1)受静摩擦力作用的物体不一定是静止的，如刹车时会受到椅子的静摩擦力．(2)静摩擦力阻碍的是物体间的相对运动趋势，但不一定阻碍物体的运动，如我们走路时，静摩擦力提供动力．(3)皮带不打滑说明皮带与轮接触处，皮带相对于轮静止，静摩擦力对主动轮是阻力，对从动轮是动力．例2关于静摩擦力，下列说法中正确的是 (

)A．两个表面粗糙的物体，只要直接接触就会产生静摩擦力B．静摩擦力总是阻碍物体的运动C．静摩擦力的方向跟物体间相对运动趋势的方向相反D．两个物体之间的静摩擦力总是一个定值【答案】C【解析】由于静摩擦力产生在彼此直接接触且相互挤压、接触面粗糙又有相对运动趋势的物体之间，A错误；静摩擦力的作用是阻碍物体间的相对运动趋势，方向与物体间相对运动趋势的方向相反，不能说成阻碍物体的运动，B错误，C正确；两物体间静摩擦力的大小通常随物体所受其他外力的变化而变化，D错误．例3判断各图中物体A是否受摩擦力作用(A和B相对静止)；若有，判断A受的摩擦力沿什么方向？(1)图a中A、B相对地面静止．(2)图b中A、B相对地面静止．(3)图c中A、B一起向右做匀速直线运动．(4)图d中A、B一起向右做匀速直线运动．【答案】(1)不受摩擦力作用(2)向左的静摩擦力(3)不受摩擦力作用(4)向左的静摩擦力【解析】图a情况，物体A处于平衡状态，假设物体A受静摩擦力作用，根据牛顿第一定律可知，物体A的平衡状态被破坏，因此假设是错误的，故在图a情况下物体A不受摩擦力．图b情况下物体A也处于平衡状态，由于A受向右的力F的作用，由牛顿第一定律知A一定受向左的静摩擦力作用．图c情况，用力F拉水平地面上的B物体，B物体及其上面的A物体保持相对静止做匀速直线运动，假设A受静摩擦力作用，根据二力平衡知识可知，物体A的平衡条件被破坏，因此假设是错误的，A不受摩擦力作用．图d情况下，由于A做匀速直线运动，说明A在水平方向上受力平衡，根据二力平衡可知，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．变式3

如图所示，杆的上端用细绳吊在天花板上的O点，下端放在水平面上，且杆都处于静止状态，则地面对杆的摩擦力方向向左的是

(

)【答案】A【解析】物体在拉力和重力的作用下有向右的运动趋势，故物体受到向左的摩擦力，A正确；物体受到的竖直向上的拉力，则B只受竖直方向上的力，水平方向没有外力作用，故物体不受摩擦力，B错误；物体受竖直向上的拉力，水平方向没有外力的作用，故杆没有水平方向的作用力，故没有摩擦力，C错误；物体在拉力的作用下，相对地面有向左的运动趋势，故物体受向右的摩擦力，D错误．变式4

如图甲所示，小孩用50N的水平力推木箱不动，木箱此时受到的摩擦力大小为F1；如图乙所示，小孩用60N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；如图丙所示，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100N，木箱与地面间的动摩擦因数为μ＝0.55，则F1、F2、F3的大小分别为

(

)A．0、60N、55NB．50N、60N、55NC．50N、55N、60ND．50N、55N、55N【答案】B【解析】甲图中小孩用50N的水平力推木箱不动，木箱此时受到的静摩擦力大小为F1＝50N，乙图小孩用60N的水平力恰能推动木箱，此时木箱与地面间的摩擦力为最大静摩擦力，即F2＝60N，丙图小孩把木箱推动了，此时木箱与地面间摩擦力为滑动摩擦力，其大小为F3＝μN＝55N．故B正确．

易混淆的“三个方向”的辨析1．运动方向：物体的运动方向一般选地面上固定不动的物体作为参考系判定．2．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相对物体A的运动方向，反之也可．3．相对运动趋势的方向：由于两物体间静摩擦力的存在而没有发生相对运动，其相对运动方向可用假设法(假设无静摩擦力)判定．核心素养应用自行车是城乡最常见的交通工具，它以脚踩踏板为动力，是绿色环保的交通工具，也被用于健身和休闲．自行车行进中既有静摩擦力也有滑动摩擦力，有些是有益的，有些是有害的．固定各部件的螺丝和螺帽之间的摩擦力、后轮与地面之间的摩擦力等是静摩擦力，刹车皮与车轮之间的摩擦力是滑动摩擦力，且这些摩擦是有益的；中轴、前车轴、后车轴、脚踏板轴等部件转动时易造成磨损，这些摩擦是有害的．通常用旋紧螺丝来增大最大静摩擦力，防止螺丝脱落；用加注润滑油的方法来减小有害摩擦．自行车上的摩擦力例4

(多选)有一辆遥控电动玩具汽车，由车内电动马达驱动后轮转动．按动遥控器上的“前进”“后退”键，汽车就能前进或后退，现将玩具汽车的后轮、前轮分别放在平板小车甲、乙上，如图所示．地面与甲、乙车之间的摩擦不计．下列叙述正确的是 (

)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【答案】BC【解析】电动汽车的后轮是主动轮，前轮是从动轮，当按动遥控器上的“前进”键时，车内电动马达驱动后轮转动，甲车对后轮施加一个水平向前的摩擦动力，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.小练|随堂巩固1．关于摩擦力的下列说法正确的是 (

)A．相互挤压的粗糙物体间一定产生摩擦力B．摩擦力可以是阻力也可以是动力C．一个物体在另一个物体表面滑动时，一定受到摩擦力的作用D．只有静止的物体才能受到静摩擦力，只有运动的物体才有可能受到滑动摩擦力【答案】B【解析】相互挤压的粗糙物体间如果有相对运动或相对运动趋势，就会产生摩擦力，A错误；摩擦力可以是阻力也可以是动力，B正确；若两物体表面光滑，则当一个物体在另一个物体表面滑动时，不会受到摩擦力的作用，C错误；运动的物体也能受到静摩擦力，例如随水平加速运动的传送带一起运动的物体；静止的物体也可能受到滑动摩擦力，例如物体在地面上滑动时，地面受到滑动摩擦力，D错误．【答案】C【解析】由滑动摩擦力公式f＝μFN可知，FN是物体受到的弹力，不一定等于物体的重力，A错误；而μ只与接触面的材料及粗糙程度有关，与摩擦力f、支持力FN无关，B错误；由滑动摩擦力公式f＝μFN可知，f在μ一定时，与FN成正比，C正确；由滑动摩擦力公式f＝μFN可知，摩擦力f的大小是由μ和FN决定的，与接触面的大小无关，D错误．3．(多选)用如图所示装置研究摩擦力的变化规律：把木块放在水平长木板上，在弹簧测力计的指针左边轻塞一个小纸团(有一定宽度)，它只能被指针向左推动．用弹簧测力计沿水平方向拉木块，使拉力由零缓慢增大．下列说法正确的是

(

)A．木块开始运动前，摩擦力逐渐增大B．当拉力达到某一数值时木块开始移动，此时拉力会突然变小C．该实验装置可以记录最大静摩擦力的大小D．最终小纸团的左侧位置对应的弹簧测力计的示数等于最大静摩擦力的大小【答案】ABC【解析】由题意可知，开始时木块保持不动，木块受静摩擦力，根据平衡条件可知摩擦力始终等于拉力，故摩擦力大小随拉力的增大而增大，而当增大拉力达到某一大小时，木块开始滑动，此时说明木块恰好达到最大静摩擦力，可以记录最大静摩擦力的大小，而由于滑动摩擦力要小于最大静摩擦力，所以木块移动后拉力将减小，根据纸团的位置即可记录下最大静摩擦力(即纸团的右侧位置对应的弹簧测力计示数，因为纸团无法向右回退)．故A、B、C正确，D错误．4．用手握住瓶子，使瓶子在竖直方向始终静止，则手对瓶子的摩擦力

(

)A．握力越大，摩擦力越大B．向瓶子中加水，摩擦力变大C．方向向下D．手越干越粗糙，摩擦力越大【答案】B【解析】瓶子保持静止，受力平衡，对瓶子受力分析，竖直方向上受重力和静摩擦力，二力平衡，因而静摩擦力大小等于重力，方向向上；握力越大后，瓶子更掉不下，依然保持静止，竖直方向上重力和静摩擦力依然平衡，静摩擦力还是等于重力，只不过手和瓶子间的最大静摩擦力增大；向瓶子中加水，瓶子和水的总重力增加，所受静摩擦力变大，故B正确．5.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v1<v2，货物A受到了汽车B所施加的向右的滑动摩擦力B