《摩擦力》教学课件

《摩擦力》问题情境:互动游戏———“拔瓶”比赛．如图，将玻璃瓶涂有洗洁精的一端交给男生，将没有洗洁精的一端交给女生，进行“拔瓶”比赛．任务1：了解摩擦力分类和产生条件问题1.如图1，谁能取得“拔瓶”比赛的胜利?2.两位同学手和瓶子间的摩擦力是同种类型吗?应该分别取什么名称?3.前面两同学握住瓶子还没有“拔”时，有摩擦力吗?什么情况下才会有摩擦力?女生不是，一个静摩擦力，一个滑动摩擦力没有，发生相对运动或相对运动趋势时问题情境:互动游戏———“拔瓶”比赛．如图，将玻璃瓶涂有洗洁精的一端交给男生，将没有洗洁精的一端交给女生，进行“拔瓶”比赛．任务1：了解摩擦力分类和产生条件问题不一定；动摩擦力受到静摩擦力的作用动和静都是相对的4.静止的物体受到的摩擦力是否一定是静摩擦力?例如，站着的人保持静止，瓶子从他的手中被“拔”出时，他受到的摩擦力是什么类型的?5.如图2，人在大型商场随倾斜的电梯运动时，他受到摩擦力吗?是什么类型的摩擦力?6.滑动摩擦、静摩擦中的“动”与“静”该如何理解?产生条件又该如何表达?例【解析】

A对：条件法。物体A有沿墙壁下滑的趋势，受静摩擦力。B错：条件法。物体A与墙壁间不发生挤压，无弹力，故无摩擦力。C对：假设法。假设A与传送带接触处光滑，则A将沿传送带下滑，故有静摩擦力。D错：状态法。假设A受传送带的静摩擦力作用，但在水平方向上没有另一个力与该静摩擦力平衡（二力平衡），物体不可能做匀速运动，故不存在静摩擦力。AC任务2：滑动摩擦力方向的判断问题情境:如图，手压在桌面上向前移动，可乐瓶被女同学从静止的男同学手中拔出。问题1.如果手压在桌面向前移动(图3)，你能分析手受到的桌面对其的滑动摩擦力方向吗?2.如果手压在桌面向前移动(图3)，你能分析桌面受到的手对其的滑动摩擦力方向吗?向后向前任务2：滑动摩擦力方向的判断问题情境:如图，手压在桌面上向前移动，可乐瓶被女同学从静止的男同学手中拔出。问题与相对运动方向相反，注意判断相对运动方向，不是运动方向男同学受到摩擦力指向女同学3.滑动摩擦力的方向如何确定?在确定滑动摩擦力的方向时需要注意的问题是什么?4.如果可乐瓶被女同学从静止的男同学手中“拔出”(图4)，男同学的手受到的滑动摩擦力方向向哪?任务3：静摩擦力方向判断和大小计算问题情境：如图所示，用力推压刷子、推木箱，拿酒瓶问题1.手压桌面前推，未开始运动前，手所受静摩擦力的方向向哪里?手相对桌面的运动趋势是怎样的?2.如果我们把刷子等效为手指上的皮肤，分析手受到的桌面对其的摩擦力就转化为分析哪里的摩擦力?3.如图5所示，根据刷毛的形状能否确定刷毛相对桌面的运动趋势?向后手相对桌面向前运动桌面对刷子的摩擦力刷毛相对桌面向右运动的趋势任务3：静摩擦力方向判断和大小计算问题情境：如图所示，用力推压刷子、推木箱，拿酒瓶问题向左，如果表明光滑，就向右运动了与相对运动趋势方向相反运动趋势向右，静摩擦力方向向左4.刷毛所受的静摩擦力的方向向哪里?为什么?5.静摩擦力方向与相对运动趋势之间存在什么规律?6.图6中人没有推动木箱，木箱相对地面的运动趋势怎样?地面对木箱的静摩擦力方向向哪?有几种判断方法?7.图7中人握住酒瓶时，酒瓶相对手的运动趋势怎样?手对酒瓶的静摩擦力方向向哪?有几种判断方法?运动趋势向下，摩擦力方向向上例

如图所示，A为长木板，在水平面上以速度v1向右运动，物块B在木板A上面以速度v2向右运动，下列判断正确的是（

）A.若v1=v2，A、B之间无滑动摩擦力B.若v1>v2，A受到了B所施加的向右的滑动摩擦力C.若v1<v2，B受到了A所施加的向右的滑动摩擦力D.若v1>v2，B受到了A所施加的向左的滑动摩擦力解析：A对：若v1=v2，则A、B间无相对运动。B、D错：若v1>v2，则B相对于A向左运动，故B受到向右的滑动摩擦力，A相对于B向右运动，A受到向左的滑动摩擦力。C错：如果v1<v2，则B相对于A向右运动，B受到向左的滑动摩擦力。A任务4：探究滑动摩擦力大小问题情境:如图滑动摩擦力的测量提供木块、木板、铁架台、弹簧秤、砝码、细绳问题1.摩擦力能直接测量吗?测量摩擦力的条件是什么?2.当木块放在木板上，用弹簧秤拉着运动时(图8)，弹簧秤的读数稳定吗?读数容易吗?3.你有什么办法使读数更加稳定和容易?4.滑动摩擦力的大小可能与哪些因素有关?你如何进行研究?不能直接测量，可以进行转化不稳定，不容易读数固定弹簧秤，采用抽出木板的方式与接触面的粗糙程度和弹力的大小有关例质量为2kg的物体，静止在水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数为0.5，最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。现给物体一水平拉力。（g取10m/s2）问：（1）当拉力大小为5N时，地面对物体的摩擦力是多大？（2）当拉力大小为12N时，地面对物体的摩擦力是多大？（3）此后若将拉力减小为5N（物体仍在滑动），地面对物体的摩擦力是多大？（4）若撤去拉力，在物体继续滑动的过程中，地面对物体的摩擦力是多大？任务5：探究滑动摩擦力与最大静摩擦力之间的关系问题情境:用传感器拉动一个木盒时的情境及获得的图象问题1.如图12所示，当力传感器对木块的拉力逐渐增大时，桌面对木块静摩擦力如何变化?静摩擦力会一直增大吗?2.最大静摩擦力与滑动摩擦力可能会是怎样的关系?你的猜想与物体刚被推动时的运动状况是否吻合?3.从传感器得到的F－t图(图13)是否就是Ff－t图?从图中可得到怎样的结论?一直增大可能相等推动时摩擦力反而比刚才开始运动前的摩擦力小是最大静摩擦力略大于滑动摩擦力任务6：运用摩擦力规律解决问题问题情境:重为100N的木箱放在水平地板上，要用35N的水平推力，才能使它从原地开始运动．木箱移动后，只须用30N的水平推力，就可以使木箱继续做匀速运动．问题1.木箱与地板间的最大静摩擦力、滑动摩擦力、动摩擦因数分别是多少?2.如果用20N的水平推力推静止的木箱，木箱所受的摩擦力是多少?3.如果用32N的水平推力推静止的木箱，木箱所受的摩擦力是多少?4.如果用40N的水平推力推静止的木箱，木箱所受的摩擦力是多少?35N，30N，0.320N32N30N静摩擦力和滑动摩擦力

静摩擦力滑动摩擦力效果阻碍相对运动趋势阻碍相对运动产生条件相同点①相互接触；②相互挤压；③接触面粗糙不同点有相对运动趋势有相对运动力的三要素大小相同点①可根据二力平衡条件求解；②可根据作用力、反作用力的特点求解（后面学习）不同点大小为0<F≤Fmax公式F=μFN，与压力成正比方向相同点①与运动方向无直接关系，可与运动方向相同，也可与运动方向相反，或者成一夹角；②与接触面相切；③与同一接触面上的弹力方向垂直不同点与相对运动趋势方向相反与相对运动方向相反作用点在接触面上，作力的图示时，可根据等效原理画到物体的重心上小结易混淆的“三个方向”运动方向物体的运动方向一般指物体相对于地面（以地面为参考系）的运动方向相对运动方向一个物体相对于另一个物体发生运动的方向，与实际运动方向可能相同，也可能不同相对运动趋势的方向相对于接触物的运动趋势，相对运动趋势的方向可能与接触物的运动方向相同，也可能不同，可利用假设法判断相对运动趋势的方向摩擦力的“三种”突变1.静—静“突变”物体在静摩擦力和其他力的作用下处于静止状态，当其他力变化时，如果物体仍能保持静止状态，则物体受到的静摩擦力的大小或方向发生“突变”。如图所示，当拉力F的大小为2N时，物体静止且弹簧测力计的示数为8N，则当拉力F的大小变为12N时，弹簧测力计的示数分析如下：

改变拉力前，物体处于静止状态，说明物体受到的静摩擦力大小为F′=（8-2）N=6N，方向向左，同时说明物体与接触面间的最大静摩擦力至少为6N。改变拉力大小后，假设物体不动，其所受的摩擦力大小为F″=（12-8）N=4N，小于最大静摩擦力，所以物体仍静止，弹簧测力计的示数仍为8N，此时静摩擦力的方向向右。2.动—静“突变”在滑动摩擦力和其他力的作用下，做减速运动的物体突然停止滑行时，物体将不受摩擦力作用，或滑动摩擦力“突变”为静摩擦力。把一重力为G的物体，用一个水平的推力F=kt（k为恒量，t为时间）压在竖直的足够高的平整的墙面上，如图所示，从t=0开始物体所受的摩擦力Ff随t的变化关系如图所示。拓展3.静—动“突变”物体在静摩擦力和其他力的作用下处于静止状态，当其他力变化时，如果物体不能保持静止状态，则物体受到的静摩擦力将“突变”为滑动摩擦力。如图所示，物块m放在不光滑的木板上，当木板缓慢地绕O点转动，使α角逐渐增大。当α角较小时，物块m相对于木板静止，物块m受静摩擦力作用；当α角达到某一值后，物块m相对于木板下滑，物块m受滑动摩擦力作用。例把一重力为G的物体，用一个水平的推力F=kt（k为恒量，t为时间）压在竖直的足够高的平整的墙面上，如图所示，从t=0开始物体所受的摩擦力Ff随时间t的变化关系是图中的（）解析：选物体为研究对象，因为开始时推力为0，竖直方向上只有重力，物体在重力G作用下沿墙面下滑；当推力开始变大后，物体在竖直方向又受到向上的滑动摩擦力作用；开始一段时间Ff<G，物体加速下滑；当Ff=G时，物体速度达到最大值；之后Ff>G，物体向下做减速运动，直至速度减为0。在整个运动过程中，摩擦力为滑动摩擦力，大小为Ff=μF=μkt，即Ff与t成正比，Ff-t图线是过原点的直线。当物体速度减为0时，滑动摩擦力突变为静摩擦力，其大小由平衡条件可知Ff=G，所以物体静止后的图线平行于t轴。B1.物体A、B在力F作用下一起以相同速度沿F方向匀速运动，各接触面皆粗糙。关于物体A、B所受的摩擦力，下列说法正确的是（）A.物体A和B均受摩擦力B.物体A不受摩擦力，物体B受滑动摩擦力C.物体A和B均不受摩擦力D.物体A受向左的摩擦力，物体B受向右的滑动摩擦力提示：物体A与B相对静止，一起做匀速运动，无相对运动趋势，B相对地面运动，有滑动摩擦力。B当堂检测2.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B解析：瓶子保持静止，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；握力增大后，瓶子依然保持静止，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，选项B正确。3.在中学秋季田径运动会上，高一2班小李同学奋力拼搏，勇夺男子100m冠军后脚用力蹬地，相对地面有向后运动的趋势，图为该同学奔跑途中的两个瞬间，用Ff1、Ff2分别表示该同学在图甲、乙两瞬间所受到的摩擦力，则关于Ff1、Ff2的方向，以下说法正确的是（）A.Ff1向后，Ff2向后 B.Ff1向前，Ff2向前C.Ff1向前，Ff2向后 D.Ff1向后，Ff2向前解析：在该同学奔跑途中，后脚用力向后蹬，人才向前运动，正是由于地面给后脚向前的静摩擦力，才使该同学能向前运动。而当前脚向前跨时，地面给前脚向后的静摩擦力，该同学才不会向前滑动，所以前脚受到地面向后的静摩擦力。C4.如图所示，小孩用力沿水平方向推木箱，但他没有推动，木箱仍然保持静止。由此可知（）A.木箱所受静摩擦力与水平推力大小相等B.木箱所受静摩擦力大于水平推力C.木箱所受静摩擦力小于水平推力D.木箱所受静摩擦力为0解析：因为木箱在竖直方向上受到重力和支持力作用，由于木箱处于静止状态，在水平方向上受到推力和静摩擦力作用，因此竖直方向上的重力和支持力是一对平衡力，水平方向上的推力和静摩擦力也是一对平衡力，即木箱所受静摩擦力与水平推力大小相等，故选A。A

5.［多选］某同学用实验探究摩擦力，他的实验步骤如下：将一质量m=3.75kg的木块置于水平桌面上，用细绳将木块和弹簧测力计连接起来；沿水平方向拉弹簧测力计，随着拉力逐渐增大，木块由静止开始运动，一段时间后停止拉动；在整个过程中，记下弹簧测力计的示数，将实验得到的数据大体绘成F-t图像（g取10m/s2）。下列有关这个实验的几个说法，其中正确的是（）A.木块与桌面间的最大静摩擦力为3NB.木块受到的最大静摩擦力比滑动摩擦力大C.木块与桌面间的动摩擦因数为0.08D.0~6s内木块一直受到静摩擦力的作用BC提示：由题图知，最大静摩擦力为4N，滑动摩擦力为3N，其中0~2s内无拉力。6.某同学利用弹簧测力计测定木块A与木板B间的动摩擦因数μ，具体操作如下：（1）如图甲、乙是两种实验设计方案，请完成横线上的填空部分。方案一：如图甲所示，木板B静止在水平桌面上，用手通过弹簧测力计向右拉木块A，使木块A向右做匀速运动，读出此时弹簧测力计的示数F，再用弹簧测力计测出木块A的重力G，由平衡条件可知，滑动摩擦力Ff=

，A、B间的正压力FN=

，所以动摩擦因数μ=

。方案二：如图乙所示，将弹簧测力计C的吊环套在直立固定在桌边的铁钉D上，挂钩端与木块A相连，用力拉平放在桌面上的木板B，使其缓慢向右运动。当A相对地面静止时，A受到的滑动摩擦力Ff等于弹簧拉力（A在B上相对B向左滑动）。读出此时弹簧测力计的示数F，即为A所受的滑动摩擦力Ff。用弹簧测力计测出A的重力G，则A、B间的动摩擦因数μ=

。（2）从实际操作的可行性角度考虑，你认为上述哪种方案更可行？甲乙FG

方案二更可行问题一滑动摩擦力[情境探究]1.用力将黑板擦(毛较长)在黑板上滑动,观察毛刷的弯曲方向。如图所示,毛刷为什么向后弯曲?要点提示

因为毛刷所受滑动摩擦力的方向沿板面,与板擦运动方向相反。2.把手按在桌面上,用力向前滑动,手有什么感觉?增大手与桌面的压力,感觉有什么不同?这说明什么?阅读课本,写出滑动摩擦力的公式。要点提示

手受到向后的阻力(滑动摩擦力)。感觉手受到向后的阻力(滑动摩擦力)增大。滑动摩擦力大小随着压力的增大而增大。F=μFN。[知识点拨]1.滑动摩擦力的产生条件

说明(1)“相对”的含义是指相对跟它接触的物体,而不是相对别的物体。(2)“相对运动”是指两个物体之间的相对位置在变化,可能的情况有,一个物体静止,另一个运动;两个物体同向运动,但速度不等;两个物体反向运动等。因此,静止的物体也可以受到滑动摩擦力作用,如擦黑板,黑板静止,但受滑动摩擦力。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.滑动摩擦力的有无及方向的判断方法(1)产生条件法:根据滑动摩擦力产生的条件判断,接触且接触面粗糙、相互挤压、相对运动。(2)平衡条件法:当相互滑动的物体处于静止或匀速运动状态时,利用二力平衡条件判断。4.滑动摩擦力的大小(1)公式法:根据公式Ff=μFN计算。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。(2)二力平衡法: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。要点笔记

滑动摩擦力的大小由正压力和动摩擦因数决定,与物体的运动状态、接触面积无关。[实例引导]例1(2020天津和平区高一期末)如图所示,一只猫在桌边猛地将桌布从鱼缸下拉出,鱼缸最终没有滑出桌面;若鱼缸、桌布、桌面两两之间的动摩擦因数均相等,则在上述过程中(

)A.鱼缸受到的摩擦力方向始终不变B.鱼缸受到的摩擦力大小始终不变C.若猫增大拉力,桌布对鱼缸的摩擦力增大D.若猫增大拉力,桌面对鱼缸的摩擦力增大解析

桌布向右拉出时,鱼缸相对于桌布有向左的运动,故鱼缸受到的摩擦力向右,而当鱼缸与桌布脱离后鱼缸在桌面上滑动时,鱼缸相对于桌面有向右的运动,故鱼缸受到的摩擦力向左,A错误;由于鱼缸与桌布以及鱼缸与桌面之间的摩擦都是滑动摩擦,大小都为Ff=μFN,FN=mg,且鱼缸、桌布、桌面两两之间的动摩擦因数均相等,则鱼缸受到的摩擦力大小始终不变,B正确;鱼缸受到的摩擦力为滑动摩擦力,其大小与拉力无关,只与正压力和动摩擦因数有关,因此增大拉力时,摩擦力不变,C、D错误。答案

B(2)滑动摩擦力的作用总是阻碍物体的相对运动,而不是阻碍物体的运动。例如:如图所示,物体A、B都向右运动,速度分别为vA=1

m/s,vB=2

m/s。则A相对B向左运动,A受到B向右的滑动摩擦力F1,是动力;B受到A向左的滑动摩擦力F2,是阻力。规律方法

(1)滑动摩擦力的方向与“相对运动的方向相反”并不是与“运动方向”相反。变式训练(2021北京顺义区高一期末)如图所示,将一盒未开封的香皂置于桌面的纸板上,用水平向右的拉力将纸板迅速抽出,香皂盒的移动很小,几乎观察不到(示意图如图所示),若香皂盒和纸板的质量分别为m1和m2,各接触面间的动摩擦因数均为μ,重力加速度为g。当纸板相对香皂盒运动时,纸板所受滑动摩擦力的大小是(

)A.μm1g

B.μm2gC.μ(m1+m2)g

D.μ(2m1+m2)g解析

纸板上表面受到的摩擦力Ff1=μFN1=μm1g,纸板下表面受到的摩擦力Ff2=μFN2=μ(m1+m2)g,两个摩擦力都与运动方向相反,因此纸板所受滑动摩擦力的大小Ff=Ff1+Ff2=μ(2m1+m2)g,故选D。答案

D问题二静摩擦力[情境探究]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,如图所示。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。(1)木块受到拉力1N时,有相对桌面运动的趋势但没有运动,说明什么呢?(2)随着外力的增大,静摩擦力有什么变化?(3)什么样的物体间会产生静摩擦力?静摩擦力沿什么方向?要点提示

(1)说明桌面对木块施加一个与拉力方向相反的、大小也为1

N的力,这个力就是桌面对木块的静摩擦力。(2)静摩擦力的大小随着外力的增大而增大,但有一个最大值。(3)静摩擦力产生在相对静止但有相对运动趋势的物体之间。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。[知识点拨]1.静摩擦力产生的条件说明(1)“相对”是指相对互相接触的物体,而不是相对别的物体。(2)“相对静止”有两种情况,一是两个物体都静止,二是两个物体都做速度相同的直线运动。(3)“相对运动趋势”是指一个物体相对于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.静摩擦力的方向(1)在接触面上,与接触面相切,且与物体相对运动趋势的方向相反。(2)与物体运动的方向可能相同,也可能相反。静摩擦力方向与运动状态的关系:静摩擦力方向与物体相对运动趋势的方向相反人随传送带一起运动,静摩擦力方向与其运动方向相同,而传送带所受人的静摩擦力方向与其运动方向相反。物体的静摩擦力的方向沿木板向上,与物体运动方向不在一条直线上3.判断静摩擦力的有无的方法(1)条件判断法:接触面之间有弹力、粗糙且有相对运动趋势。(2)假设法:4.静摩擦力的方向判定方法

直接法对于相对运动趋势比较明显的情况,可以根据“静摩擦力的方向沿着接触面,与相对运动趋势的方向相反”直接判断假设法假设接触面是光滑的,判断物体将向哪个方向滑动,从而确定相对运动趋势的方向,进而判断出静摩擦力的方向状态法当物体受力处于平衡状态时,根据二力平衡,判断出静摩擦力的方向力的作用效果法如果相互接触的物体间存在静摩擦力,则必有相应的作用效果,或平衡其他作用力或改变受力物体的运动状态,可利用作用效果确定静摩擦力的方向力的相互性法若甲、乙两物体间有静摩擦力,并且能判断出甲对乙的静摩擦力的方向,则乙对甲的静摩擦力的方向与甲对乙的静摩擦力的方向相反5.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。要点笔记

静摩擦力的受力物体和施力物体相对静止,并不是它们都处于静止状态。静摩擦力的方向与相对运动趋势方向相反,并不是与物体运动方向相反。静摩擦力的大小与正压力大小无关,但接触面间的正压力越大,最大静摩擦力越大。[实例引导]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.在物体间压力一定时,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