3-3摩擦力课件-高一上学期物理教科版必修第一册

第节3摩擦力第三章

学习目标引入如图所示是消防战士在进行徒手爬杆训练。战士采用双手互换握铁管的方式保持身体匀速上升，到达顶端后又采用"手握腿夹”的方式使身体匀速下滑到地面。消防战士在匀速上升和匀速下滑的两个过程中，所受到铁管的摩擦力大小和方向相同吗？摩擦力的种类相同吗？一认识滑动摩擦力1滑动摩擦力的定义两个物体相互接触并挤压,当它们沿接触面发生相对滑动时,每个物体的接触面上都会受到对方施加的阻碍相对运动的力,这种力叫作滑动摩擦力。

说明：①在日常生活中的滑动摩擦力：洗手时，两手相搓产生滑动摩擦力；幼儿园小朋友沿滑梯下滑产生滑动摩擦力；擦黑板时，板擦与黑板间有滑动摩擦力。②定义中关键词的理解：“相互接触”——接触面发生形变，有相互作用的弹力；“接触面上”——说明了摩擦力的作用位置；“阻碍相对运动”——说明了滑动摩擦力的作用效果，阻碍的是相对运动（滑动)，而不是运动。

2产生滑动摩擦力的条件产生滑动摩擦力必备的三个条件：（1)两个接触面都不光滑；（2)接触面间有弹力作用；（3)两物体发生了相对滑动。注意：①只有以上三个条件同时满足，才能确定滑动摩擦力的存在；②有摩擦力必定有弹力，有弹力不一定有摩擦力。

3滑动摩擦力的方向（1)滑动摩擦力的方向滑动摩擦力的方向沿着接触面，并且跟物体相对运动的方向相反。（2)滑动摩擦力方向的判断方法①确定研究对象（受滑动摩擦力作用的物体)。②选择跟研究对象接触的物体为参考系。③找出研究对象相对参考系的运动方向。④滑动摩擦力的方向与相对运动的方向相反。

注意：①“相对”是指相对相互接触的物体，而不能相对其他物体。②滑动摩擦力的方向总是跟物体相对运动的方向相反，但不一定跟物体的运动方向相反。滑动摩擦力的方向可能与物体的运动方向相同（为动力)；也可能与物体的运动方向相反（为阻力)。

讨论交流：如图所示，一只猫在桌边猛地将桌布从鱼缸下向右拉出，鱼缸在桌面上继续向右滑行了一段距离后停下。试讨论：（1)鱼缸在桌面上滑动的过程中，桌面对鱼缸底的滑动摩擦力沿什么方向？鱼缸底对桌面的滑动摩擦力沿什么方向？（2)鱼缸在桌布上滑动的过程中，桌布对鱼缸底的滑动摩擦力沿什么方向？鱼缸底对桌布的滑动摩擦力沿什么方向？提示：（1)鱼缸在桌面上滑动的过程中相对接触面（桌面)向右运动，故鱼缸底受到桌面对它的滑动摩擦力方向与此相对运动方向相反，即沿桌面向左；鱼缸底对桌面的滑动摩擦力向右。（2)鱼缸在桌布上滑动的过程中，鱼缸相对接触面（桌布)向左运动，故桌布对鱼缸底的滑动摩擦力向右，而鱼缸底对桌布的滑动摩擦力向左。

二探究滑动摩擦力的大小

说明：（1)公式中的N是指两个物体间的压力，称为正压力（垂直于接触面的压力)，是研究对象所受的弹力，它不一定等于物体的重力（斜面上物体所受弹力小于物体的重力)。（2)公式中的μ叫作动摩擦因数，没有单位。它的数值与相互接触的两个接触面的材料、粗糙程度有关，与物体的受力情况、运动状态、接触面积的大小均无关。

例

在我国东北寒冷的冬季，人们常使用狗拉雪橇的方式进行交通运输，如图所示。某一钢制滑板的雪橇，连同雪橇上的人与货物总重量为3.8×103N，当狗沿着水平方向拉着它在水平冰面上匀速滑行时，需要提供多大的拉力?分析：本题情景"狗拉雪橇”是一幅北方冬天极富特色的生活画面。为什么看起来不够高大的狗却能拉着比它们要重得多的雪橇在冰雪上飞奔？其中涉及的是一个较简单的力学问题。我们将在冰面上运动的雪橇及其上的人和货物，抽象成一个在水平面匀速运动的质点。该质点受到的滑动摩擦力由两接触面间的情况以及正压力大小所决定，匀速运动的特点表明拉力恰好与摩擦力大小相等，据此我们就能列出各物理量之间的关系式，再通过数学方法进行求解了。

例

在我国东北寒冷的冬季，人们常使用狗拉雪橇的方式进行交通运输，如图所示。某一钢制滑板的雪橇，连同雪橇上的人与货物总重量为3.8×103N，当狗沿着水平方向拉着它在水平冰面上匀速滑行时，需要提供多大的拉力?解:用如图所示的矩形表示雪橇，其在竖直方向受到重力G、冰面支持力N。在水平方向受到狗的拉力F、冰面的滑动摩擦力f。雪橇做匀速运动时，拉力F与滑动摩擦力f构成二力平衡，所以F=f而f=μN雪橇在竖直方向是静止状态，重力G与地面支持力N也构成二力平衡，所以N=G查阅上表可知:钢与冰之间的动摩擦因数μ=0.02。代入数据后，得F=0.02×3.8×103N=76N狗要在水平方向施加76N的力，才能拉着雪橇匀速前进。

例

在我国东北寒冷的冬季，人们常使用狗拉雪橇的方式进行交通运输，如图所示。某一钢制滑板的雪橇，连同雪橇上的人与货物总重量为3.8×103N，当狗沿着水平方向拉着它在水平冰面上匀速滑行时，需要提供多大的拉力?拓展：（1)若狗在主人的驱使下猛然发力，拉力增大到100N，此时的滑动摩擦力也会增大到100N吗？为什么？（2)依据本题所涉及的物理过程，你可以设计测量两页纸之间动摩擦因数的实验方案吗？提示：（1)狗猛然发力，雪橇会继续向前滑动，即雪橇仍然受滑动摩擦力，又知雪橇对地面的压力未发生改变，大小仍然等于G，由f=μN知滑动摩擦力不会发生变化，大小仍为76N。（2)方案如下：①将一张纸平铺在水平桌面上。②用弹簧测力计测量物理课本的重力G。③将课本平放在纸上，用弹簧测力计水平拉动课本匀速运动，记下其示数F。④由F=f=μN=μG即可求出动摩擦因数。

三认识静摩擦力请按照如图所示的方法，对箱子施加水平推力。在推箱子的过程中，要逐渐增加推力大小，直到将箱子推动为止。重复几次，体会每次箱子发生移动前和刚好移动时推力的情况。想一想，是什么力阻碍了箱子的移动?1静摩擦力的特点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。2静摩擦力的产生条件（1)两物体间有弹力；（2)接触面不光滑；（3)两物体间有相对运动趋势。

注意：①只有以上三个条件同时满足，才能确定静摩擦力的存在;②物体间有弹力时不一定有静摩擦力，如物体静止在水平面上时，没有相对运动趋势，也就没有静摩擦力，但是物体间有静摩擦力时一定有弹力。

3静摩擦力的方向（1)静摩擦力的方向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的方向相反。说明：不管静摩擦力的方向与运动的方向相同还是相反，静摩擦力的方向与物体相对运动趋势的方向总是相反的。不管静摩擦力是动力还是阻力，一定是阻碍物体间的相对运动。（2)判断静摩擦力方向的步骤若物体的相对运动趋势不易判断，可利用“假设法”来判断相对运动趋势的方向，利用这种方法判断静摩擦力方向的步骤是：①选研究对象（受静摩擦力作用的物体)；②选跟研究对象接触的物体为参考系；③假设接触面光滑，找出研究对象相对参考系的运动方向（相对运动趋势的方向)；④静摩擦力的方向与相对运动趋势的方向相反。

4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地面（以地面为参考系）的运动方向相对运动方向以物体A为参考系，物体B相对物体A的运动方向即为物体B的相对运动方向相对运动趋势的方向由于物体间静摩擦力的作用而没有发生相对运动，可用假设法判定相对运动趋势的方向四静摩擦力的大小1实验探究（1)如图所示，把木块放在水平地面上，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，木块不动。（2)继续用力，当拉力达到某一值时木块开始移动，此时拉力会突然变小。

结论:静摩擦力会随着外力的改变而改变。由二力平衡条件可知，静摩擦力的大小总等于使物体产生相对运动趋势的外力的大小。说明:静摩擦力的大小随外力的变化而变化，木块静止时，据二力平衡条件分析。

2最大静摩擦力最大静摩擦力f静max是物体刚要发生相对滑动时所受的静摩擦力。与物体之间的正压力N成正比,还与接触面的材料及粗糙程度有关。在实际情况中,最大静摩擦力比滑动摩擦力稍大些,如图所示没有特别说明时,通常认为二者相等。

3静摩擦力f静的大小物体所受静摩擦力F和最大静摩擦力Fmax的关系为:0<f静≤f静max，求静摩擦力时，通常由二力平衡法分析。

例:如图所示，一个质量为M=2kg的物体放在粗糙水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.2，用一条质量不计的细绳绕过定滑轮和一个质量为m0=0.1kg的小桶相连，已知M受到的最大静摩擦力Fmax=4.5N，细绳水平，滑轮上的摩擦不计，g取10N/kg，求在以下情况中，M受到的摩擦力的大小。

（1)只挂m0处于静止状态时；（2)只挂m0但在M上再放一个M′=3kg的物体时；（3)在桶内加入m2=0.5kg的沙子后。

解：（1)因为m0g=1N<Fmax，所以M处于静止状态，受静摩擦力作用，由二力平衡条件知，对m0有：T=m0g，对M有：静摩擦力F1=T=m0g=1N。（2)在M上再放一个M′=3kg的物体，M仍静止，M仍受静摩擦力F2=T=m0g=1N。（3)因为G总=（m0+m2)g=6N>4.5N，所以M在水平面上滑动，物体M受滑动摩擦力作用，F3=μMg=4N。

本课小结类别静摩擦力滑动摩擦力产生：条件不同点有相对运动趋势有相对运动相同点①相互接触；②相互挤压；③接触面粗糙力的三要素大小不同点0<f静≤f静max，f静与外力有关。f静max与压力有关，与压力成正比相同点皆可利用二力平衡条件求摩擦力的大小方向不同点与相对运动趋势的方向相反与相对运动方向相反相同点①都可能与运动方向相同或相反②都与接触面相切③与接触面上的弹力方向垂直作用点在接触面上，但作图时常画在重心上当堂检测1.下列关于摩擦力的说法，正确的是（)A.相对运动的两物体间一定存在摩擦力B.摩擦力总是阻碍物体的运动C.运动物体受到的摩擦力的方向总是与运动方向相反D.相对静止的两个物体之间，也可能有摩擦力的相互作用D2.［多选］有一辆遥控玩具汽车，已知车内电动机驱动后轮转动。将玩具汽车的后轮、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，乙车对前轮的摩擦力向前，乙车相对地面向前进B.按动遥控器上的"前进”键，甲车对后轮的摩擦力向前，甲车相对地面向后退C.按动遥控器上的"后退”键，甲车对后轮的摩擦力向后，甲车相对地面向前进D.按动遥控器上的"后退”键，乙车对前轮的摩擦力向后，乙车相对地面向后退BC3.如图所示，两个物体A、B的质量均为1kg，各接触面间的动摩擦因数均为0.3，同时用F=1N的两个水平力分别作用在A、B上，则地面对物体B.B对物体A的摩擦力分别为（g取10N/kg2）（）A.6N

3N B.1N

1NC.0

1N D.0

2NC4.如图所示，位于水平桌面上的物块P，由跨过定滑轮的轻绳与物块Q相连，从滑轮到P和Q的两段绳都是水平的。已知Q与P之间以及P与桌面之间的动摩擦因数都是μ，两物块的质量都是m，绳重及滑轮的轴摩擦不计。若用一水平向右的力F拉P使它做匀速运动，则F的大小为（)4μmg

B.3μmg

C.2μmg

D.μmgA甲

乙5.［多选］如图甲所示，通过一拉力传感器（能测量力大小的装置)