摩擦力+高一上学期物理人教版必修第一册

第三章

第二节

摩擦力学习目标任务1：了解摩擦力的产生条件与种类任务2：会判断滑动摩擦力的方向任务3：探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关任务4：会判断静摩擦力方向任务5：研究静摩擦力的大小任务6：知道最大静摩擦力与滑动摩擦力之间的关系任务1：了解摩擦力的产生条件与种类问题1：谁会是胜利者？女生玩一玩：两名男同学参加“拔河”比赛。将绳子涂抹润滑油的一端交给男生，没有涂抹润滑油的一端交给女生，进行“拔河”比赛。问题2：两名同学握住绳子还没有“拔”时，是否有摩擦力?手握住绳子时，手与绳子之间存在相对运动趋势，存在静摩擦力问题3：两位同学所受到的摩擦力的种类一致吗?不一致，女生受到的是静摩擦力，而男生受到的是滑动摩擦力根据游戏体验，总结摩擦力产生条件有三个：①有相对运动或运动趋势②相互接触且有压力③接触面粗糙摩擦力产生条件三者缺一不可摩擦力一共有三种，这个情境中出现了静摩擦力和滑动摩擦力，还有初中所学的滚动摩擦力。任务2：会判断滑动摩擦力的方向水平向右做一做：一女生水平向左推箱子2.分析地面受到箱子的摩擦力的方向？水平向左1.分析箱子受到地面的摩擦力的方向？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3.怎么确定滑动摩擦力的方向?A1.如图所示，A为长木板，在光滑水平面上以速度v1开始向右运动，同时物块B在A的上表面以速度v2开始向右运动，且A、B间接触面粗糙．下列判断正确的是()A．若v1＝v2，A、B之间无摩擦力B．若v1＞v2，A受到B所施加的向右的滑动摩擦力C．若v1＜v2，B受到A所施加的向右的滑动摩擦力D．若v1＞v2，A、B之间无滑动摩擦力牛刀小试任务3：探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关情境:目的：测量滑动摩擦力器材：砝码、细绳、木板、木块、弹簧测力计、铁架台问题1.可以直接测量摩擦力大小吗?2.图甲，把木块放在木板上，用弹簧测力计拉着运动，弹簧测力计的读数是否稳定?3.开动你的脑筋，想一想怎样可以使读数更加稳定?4.猜想滑动摩擦力的大小可能与哪些因素有关?不能直接测量，但可以进行间接测量否，不仅不稳定，而且不容易读数将弹簧测力计固定，并且采用抽出木板的方式，如图乙与接触面的粗糙程度和两者之间弹力的大小有关图甲图乙我们知道，滑动摩擦力的大小跟接触面上的压力、粗糙程度和材质有关，通过进一步的定量实验，测量同一接触面不同压力下的滑动摩擦力大小，结果表明：滑动摩擦力的大小跟压力的大小成正比。如果用表示滑动摩擦力的大小，用F压表示压力的大小，则有Ff=μF压。任务3：探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关其中μ是比例常数，叫做动摩擦因数。它的值跟接触面有关，接触面材料不同、粗糙程度不同，动摩擦因数也不同。例题：在我国东北寒冷的冬季，有些地方用雪橇作为运输工具。一个有钢制滑板的雪橇，连同车上木料的总质量为4.9×103kg。在水平的冰道上，马要在水平方向用多大的力，才能够拉着雪橇匀速前进？g取10N/kg。同学1同学2正确答案980N学以致用例题：在我国东北寒冷的冬季，有些地方用雪橇作为运输工具。一个有钢制滑板的雪橇，连同车上木料的总质量为4.9×103kg。在水平的冰道上，马要在水平方向用多大的力，才能够拉着雪橇匀速前进？g取10N/kg。Ff

=

μFN

=

μmg

F

=

μmg＝

0.02×4.9×103

×10N＝

980N解析：对雪橇进行受力分析：F＝Ff

FN

＝mg马要在水平方向用980N的力，才能够拉着雪橇匀速前进学以致用任务4：会判断静摩擦力的方向如图，人用平行于地面向左的力推沙发，沙发有相对地面运动的趋势，但它没有被推动，根据二力平衡的知识可知，这时一定有一个力与推力平衡，这个力是什么力？方向和大小又如何？静摩擦力，方向水平向右，大小与推力相等。人推沙发的摩擦力分析核心原理：静摩擦力是行走的动力人能够行走，依靠的并非滑动摩擦力，而是静摩擦力。正常行走时，脚与地面之间没有发生相对滑动，只有相对滑动的趋势。后脚蹬地：获得向前的动力后脚向后蹬地时，脚有向后滑的趋势。根据牛顿第三定律，地面对脚产生一个向前的静摩擦力。这个力正是推动身体前进的直接动力。前脚落地：减速与维持平衡前脚落地时，脚有向前滑的趋势，地面会产生一个向后的静摩擦力。这个力起到“刹车”作用，防止身体因惯性向前滑倒，起到减速和稳定身体的作用。为什么冰面上容易滑倒？光滑表面（如冰面）的最大静摩擦力非常小。当脚向后蹬地时，若所需的动力超过最大静摩擦力，脚就会发生相对滑动，也就是“打滑”，无法获得足够的动力前进。任务4：会判断静摩擦力的方向人走路的摩擦力分析1.静摩擦力的定义：由于相互接触的两个物体之间只有相对运动的趋势，而没有相对运动，所以这时的摩擦力叫做静摩擦力。2.静摩擦力的方向：总是沿着接触面，并且跟物体相对运动趋势方向相反。3.静摩擦力的作用效果：是阻碍物体间的相对运动趋势，而不是阻碍物体的运动，所以静摩擦力的方向可能与物体运动方向相同，也可能相反,还可能垂直。任务4：会判断静摩擦力的方向总结AC牛刀小试2．(多选)下列关于摩擦力的说法，正确的是()A．静摩擦力的方向一定与接触面相切B．只有静止的物体才受到静摩擦力C．运动的物体也可以受到静摩擦力D．静摩擦力的大小与压力的大小成正比AC解析静摩擦力的方向一定与接触面相切，选项A正确；运动的物体同样可以受到静摩擦力的作用，例如随传送带斜向上运动的物体，选项B错误，C正确；静摩擦力的大小与压力的大小无关，滑动摩擦力的大小与正压力的大小成正比，选项D错误．任务5：研究静摩擦力的大小实验：把木块放在水平的长木板上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块。在拉力F增大到一定值之前，木块不会运动，此种情况下静摩擦力的大小等于拉力的大小。在弹簧测力计的指针下轻塞一个小纸团，它可以随指针移动，并作为指针到达最大位置的标记（图丙）。继续用力，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。如果用力传感器代替弹簧测力计做这个实验，能够在计算机屏幕上直接得到拉力随时间变化得F-t图像（图丁）。图丙图丁静摩擦力的增大有一个限度。之前木块所受的静摩擦力的最大值Fmax在数值上等于即将开始运动时的拉力。两物体之间实际产生的静摩擦力F在0与最大静摩擦力Fmax之间，即0<F<Fmax。任务4：会判断静摩擦力方向和大小例如瓶子也可以拿在手中，靠的是静摩擦力的作用。皮带运输机能把货物送往高处，也是静摩擦力作用的结果。生活中涉及静摩擦力的例子有很多，同学们都知道有哪些吗？总结：1.随着产生相对运动趋势的外力大小的变化而变化；2.跟物体间接触面的压力大小无关；3.大小取值范围0<F≤FmABC3．(多选)关于摩擦力，有人总结了四条“不一定”，其中说法正确的是(

)A．摩擦力的方向不一定与物体的运动方向相反B．静摩擦力的方向不一定与运动方向共线C．受静摩擦力或滑动摩擦力的物体不一定静止或运动D．静摩擦力一定是阻力，滑动摩擦力不一定是阻力ABC解析摩擦力的方向不一定与物体的运动方向相反，也可能与物体运动方向相同，选项A正确．静摩擦力的方向不一定与运动方向共线，也可能成一定角度，例如用手竖直握住瓶子，让瓶子水平移动，选项B正确．运动的物体和静止的物体都可能受到静摩擦力或滑动摩擦力的作用，例如货物在传送带上向高处运动时，货物受静摩擦力但不静止；正在滑轨上滑行的物体，滑轨受到滑动摩擦力，而滑轨是静止的，选项C正确．静摩擦力和滑动摩擦力都既可能是阻力，也可能是动力，选项D错误．牛刀小试任务6：知道最大静摩擦力与滑动摩擦力之间的关系按照演示实验，如丁图可知，纸团可以随指针移动，并且作为指针到达最大位置的标记，然后继续用力拉，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。图丁结论：最大静摩擦力略大于滑动摩擦力。知识拓展：滑动摩擦力与最大静摩擦力关系密切但并不相等。一般情况下，最大静摩擦力略大于滑动摩擦力。当物体静止时，接触面分子相互咬合，阻碍相对运动的作用更强，此时要使物体开始运动，需要克服的就是最大静摩擦力。一旦物体发生相对滑动，接触面的咬合被打破，分子间阻碍作用减弱，摩擦力就变为滑动摩擦力，且数值略小于最大静摩擦力。AD4．(多选)如图甲所示，一人用由零逐渐增大的水平力F推静止于水平地面上质量为10kg的木箱，木箱所受的摩擦力Ff与F的关系如图乙所示，g取10m/s2，下列说法正确的是()A．木箱所受的最大静摩擦力Fma