資源簡介

3.2摩擦力
【學習目標】
1、知道滑動摩擦力的概念及產生條件，會判斷滑動摩擦力。
2、會運用公式 計算滑動摩擦力的大小。
3、通過實驗認識靜摩擦力的規律，知道最大靜摩擦力。
4、會用二力平衡條件判斷靜摩擦力的大小和方向。
【學習重難點】
1.知道滑動摩擦力的概念及產生條件，會判斷滑動摩擦力的方向．(重點)　
2.知道滑動摩擦力的大小跟什么有關，會求滑動摩擦力．(重點)　
3.知道靜摩擦力的概念及產生條件，會判斷靜摩擦力的方向．(重點、難點)　
4.知道最大靜摩擦力的概念，知道靜摩擦力的大小范圍．(難點)
【預習新知】
一.滑動摩擦力
1．定義：兩個相互接觸的物體，當它們__相對滑動__時，在接觸面上會產生一種__阻礙相對運動__的力，這種力叫作滑動摩擦力。
2．方向：總是沿著__接觸面__，并且跟物體__相對運動__的方向相反。
3．大小
(1)滑動摩擦力的大小跟接觸面上壓力的大小成__正比__，還跟接觸面的粗糙程度、材質等有關。
(2)公式：Ff＝__μFN__。
(3)動摩擦因數μ：它的值跟兩接觸面的__材料__和__粗糙程度__有關。動摩擦因數μ＝____，Ff在接觸面內且與相對運動方向__相反__，FN與接觸面__垂直__。
滑動摩擦力
情境導
甲圖中物體與地面“一動一靜”，乙圖中物體與傳送帶“一慢一快”，丙圖中物體與傳送帶“一左一右”。若各接觸面均粗糙，試分析圖中物體是否受摩擦力；若存在摩擦力，分析摩擦力的方向。
　　
提示：甲圖中物體受到向左的滑動摩擦力；乙、丙圖中物體均受到向右的滑動摩擦力。
要點提煉
1．滑動摩擦力的產生條件　兩物體缺一不可
2．滑動摩擦力的方向
(1)在接觸面上，與接觸面相切，且與物體相對運動的方向相反。
(2)與物體的運動方向可能相同，也可能相反。
例如：
3．滑動摩擦力的大小
(1)公式法：根據公式Ff＝μF N計算。
①正壓力F N是物體與接觸面間的壓力，不一定等于物體的重力，F N的大小根據物體的受力情況確定。
②動摩擦因數μ與材料和接觸面的粗糙程度有關，而與物體間的壓力、接觸面的大小無關。
(2)二力平衡法：物體處于平衡狀態(勻速運動或靜止)時，根據二力平衡條件求解。
特別提醒
(1)滑動摩擦力的方向與“相對運動的方向相反”并不是與“運動方向”相反。　　　　 　
(2)滑動摩擦力的作用總是阻礙物體的相對運動，而不是阻礙物體的運動。
典例剖析
典題1　(2019·海南省海南中學高一上學期期末)如圖所示，質量為20 kg的物體，沿粗糙水平地面向右運動，一水平向左的力F＝10 N作用于物體上，物體與水平地面間的動摩擦因數為0.1，則物體所受摩擦力的大小和方向為(取g＝10 N/kg)(　D　)
A．10 N，向右　　 B．10 N，向左
C．20 N，向右　　 D．20 N，向左
思路引導：(1)滑動摩擦力的方向與相對地面滑動的方向相反。
(2)滑動摩擦力的大小Ff＝μF N。
解析：物體沿粗糙水平地面向右運動，物體對地面的壓力大小FN＝mg＝200 N，滑動摩擦力大小為f＝μFN＝μmg＝20 N，方向：與物體相對地面的運動方向相反，即向左，故D正確。
思維升華：(1)滑動摩擦力的大小由正壓力和動摩擦因數決定，與物體的運動狀態、接觸面積無關。
(2)滑動摩擦力的方向與“相對運動的方向”相反，并不是與“運動方向”相反。
對點訓練
1．(多選)(2019·山西大學附中高一上學期期中)如圖所示，一只貓在桌邊猛地將桌布從魚缸下拉出，魚缸與桌布分離后繼續在桌面滑行，最終沒有滑出桌面。若魚缸、桌布、桌面兩兩之間的動摩擦因數均相等，則在上述過程中(　AC　)　
A．桌布對魚缸摩擦力的方向向右
B．桌面對魚缸摩擦力的方向向右
C．魚缸所受的摩擦力大小沒有變化
D．若貓增大拉力，魚缸受到桌布的摩擦力將增大
解析：桌布向右拉出時，魚缸相對于桌布有向左的運動，故魚缸受到的摩擦力向右，故A正確；桌面對魚缸摩擦力的方向向左，故B錯誤；魚缸受到的摩擦力為滑動摩擦力，其大小與拉力無關，只與壓力和動摩擦因數有關，因此增大拉力時，摩擦力不變，故C正確；D錯誤。
二.靜摩擦力　
1．定義：相互接觸的兩個物體之間只有__相對運動的趨勢__，而沒有__相對運動__時，這時的摩擦力叫作靜摩擦力。
2．方向：總是沿著__接觸面__，跟物體__相對運動趨勢__的方向相反。
3．最大靜摩擦力：靜摩擦力有一個最大值Fmax，在數值上等于物體__即將開始運動__時的拉力。
4．靜摩擦力的大小：兩物體之間實際產生的靜摩擦力F在__0__與最大靜摩擦力__Fmax__之間，即__0靜摩擦力
情境導入_
某同學用力向右推木箱，但沒有推動，在此過程中木箱與地面間是否存在摩擦力？若存在，說明摩擦力的方向。
提示：存在；向左
要點提煉
1．靜摩擦力產生的條件
兩物體缺一不可　
2．靜摩擦力的方向
(1)在接觸面上，與接觸面相切，且與物體相對運動趨勢的方向相反。
(2)與物體運動的方向可能相同，也可能相反。
例如：
3．靜摩擦力的大小
(1)大小的范圍：0(2)計算：物體處于平衡狀態(勻速運動或靜止)時，根據二力平衡條件求解。
(3)最大靜摩擦力Fmax略大于滑動摩擦力，一般情況下，為分析問題方便，可認為二者相等。
特別提醒
(1)不能認為受靜摩擦力的物體一定靜止，運動的物體之間也可能存在靜摩擦力。
(2)靜摩擦力的效果不是阻礙物體的運動，而是阻礙物體間的相對運動趨勢。
(3)靜摩擦力是被動力，在一定范圍內其大小隨外力變化而變化，并不是一個定值。
典例剖析
典題2　(多選)(2019·江西省贛州十四縣高一上學期期中聯考)用手握住一個油瓶(瓶始終處于豎直方向)靜止不動，如圖所示。下列說法正確的是(　BD　)
A．瓶中油越多，手必須握得越緊
B．握手處如果有很多油，手必須握得越緊
C．手握得越緊，油瓶受到的摩擦力越大
D．油瓶受到的靜摩擦力方向豎直向上，其大小等于油瓶的重力
思路引導：正確理解靜摩擦力的概念，明確靜摩擦力的大小和方向。
解析：若油瓶和油的總重力沒有超過手對油瓶的最大靜摩擦力，手對油瓶的壓力可以不變，A錯誤；握手處油很多，比較滑，應當通過增加手對油瓶的壓力，才能增大最大靜摩擦力，防止油瓶下落，故B正確；油瓶受到的靜摩擦力與重力處于二力平衡狀態，故C錯誤，D正確。
對點訓練
2．(2019·山東省濟南一中高一上學期期中)如圖所示，A、B、C三個物體質量相等，它們與傳送帶間的動摩擦因數也相同。三個物體隨傳送帶一起勻速運動，運動方向如圖中箭頭所示。則下列說法正確的是(　B　)
A．A物體受到的摩擦力方向向右
B．三個物體中只有A物體受到的摩擦力是零
C．B受到的摩擦力沿斜面向下
D．B、C受到的摩擦力方向相反
解析：A物體做水平方向的勻速直線運動，水平方向不受摩擦力，故A錯誤；B、C物體均有相對傳送帶向下滑動的趨勢，故均受到沿斜面向上的靜摩擦力，B正確，C、D錯誤。
【重難探究】
靜摩擦力的大小
（1）大小的范圍：。
（2）計算：
物體處于平衡狀態（勻速運動或靜止）時，根據二力平衡條件求解。
（3）最大靜摩擦力：
最大靜摩擦力略大于滑動摩擦力，一般情況下，為分析問題方便，可認為二者相等。
【典例一】1、水平桌面上，重300 N的物體與桌面間的動摩擦因數為0.1，最大靜摩擦力為33 N( )
A.當用15 N的水平拉力拉此物體時，物體受到的摩擦力為15 N
B.當用32 N的水平拉力拉此物體時，物體受到的摩擦力為32 N
C.當用32 N的水平拉力拉此物體時，物體受到的摩擦力為30 N
D.當用60 N的水平拉力拉此物體時，物體受到的摩擦力為30 N
解題思路：只有當拉力克服最大靜摩擦力時,物體才能發生相對滑動.當物體靜止時，所受拉力與靜摩擦力平衡，因此當用15 N的水平拉力拉此物體時，物體受到的摩擦力為15 N, A正確；當用32 N的水平拉力拉此物體時,物體受到的摩擦力為32 N,B正確,C錯誤；當用60 N的水平拉力拉此物體時，物體早已發生相對滑動，摩擦力為滑動摩擦力,, D正確.
答案：ABD
滑動摩擦力公式的理解
F的大小與成正比，與物體的運動狀態無關。
動摩擦因數與接觸面的粗糙程度和材料有關，與物體間的壓力、相對運動對的速度及接觸面的大小均無關。
（3）是物體與接觸面間的正壓力，不一定等于物體的重力，求要根據物體受力情況而定。
【典例二】2、一質量不計的彈簧原長為10cm，一端固定于質量的物體上，另一端施一水平拉力F (g取10N/kg，設最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等）
1.若物體與水平面間的動摩擦因數為0.2,當彈簧拉長至14cm時，物體恰好被拉動，則彈簧的勁度系數為多大？
2.若將彈簧拉長至11cm時（物體在滑動過程中），物體所受的摩擦力大小為多大？
3.物體靜止時，若將彈簧拉長至13cm，物體所受的摩擦力大小為多大？
解題思路：1.由題意得，物體與地面間的最大靜摩擦力，物體恰好被拉動時，所受彈力等于最大靜摩擦力，，則。2.物體相對地面滑動，所受的摩擦力為滑動摩擦力，則。3.彈簧彈力
，由平衡條件得物體所受的摩擦力.
答案：（1）100 N/m （2）4 N （3）3 N
【鞏固訓練】
1.所受重力為500N的雪橇，在平坦的雪地上用10N的水平拉力恰好可以拉著空雪橇做勻速直線運動。求：
(1)雪橇對雪地的壓力
(2)雪橇與雪地間的動摩擦因數μ
(3)如果雪橇再載重500N的貨物，那么，水平拉力作用下雪橇在該雪地上滑行時受到的摩擦力是多少？
2.如圖所示，磁鐵B吸附于鐵箱A的側壁，A的側壁位于豎直平面內，A、B始終保持相對靜止，則下列說法正確的是( )
A.鐵箱靜止于地面上時，磁鐵B一共受到3個力的作用
B.A、B一起勻速上升時，B受到的摩擦力方向向上
C.A、B一起勻速向左運動時，B受到的摩擦力與靜止時相比減小
D.若在圖示狀態下僅增大B的磁性，則B受到的摩擦力一定會變大
3.如圖所示，一質量為4.0kg的木箱以某初速度沿水平面向右滑行，同時施加一個水平向左的拉力，大小為10N。已知木箱與地面間的動摩擦因數為0.3.則木箱所受的摩擦力( )
A.大小為10N，方向水平向右 B.大小為10N，方向水平向左
C.大小為12N，方向水平向右 D.大小為12N，方向水平向左
4.如圖所示，只有B物體左面是光滑的，其余各接觸面都是粗糙的。如果用水平力F將物體A和B壓緊在豎直墻上不動，則以下說法正確的是( )
A.B受向上的摩擦力
B.A左側受向下的摩擦力，右側受向上的摩擦力
C.A受墻的摩擦力大于A受B的摩擦力
D.增大F，則A和B受的摩擦力都增大
參考答案
1.答案：(1)500N
(2)0.02
(3)20N
解析：（1）（2）雪橇在水平冰面上做勻速直線運動，水平方向受到馬的拉力與滑動摩擦力，則由平衡條件得，滑動摩擦力
雪橇對水平冰面的壓力
方向豎直向下雪撬和冰面間的滑動摩擦因數為
（3）當在雪橇上載貨500N，摩擦力
2.答案：B
解析：A.對B受力分析，B受重力、磁鐵的吸引力，A對B的支持力、以及A對B的摩擦力共4個力，故A錯誤；B.一起勻速上升時，B處于平衡狀態，豎直方向對B由平衡條件可知B受到的摩擦力方向向上，故B正確；C.一起勻速向左運動時，B處于平衡狀態，根據平衡條件可知B受到的摩擦力大小等于B的重力，與靜止時相等，故C錯誤；D.在圖示狀態下，B處于靜止狀態，之間的摩擦力為靜摩擦力，根據平衡條件可知B受到的摩擦力大小等于B的重力，增大B的磁性，摩擦力大小不變，故D錯誤。故選B。
3.答案：D
解析：分析木箱的受力情況，木箱以某初速度沿水平面向右滑行，則受到水平向左的滑動摩擦力作用，，故D正確，ABC錯誤。故選：D。
4.答案：ABC
解析：A、對B受力分析，豎直方向受到向下的重力和A給B的向上的摩擦力，根據共點力平衡得，，故A正確；BC、對A受力分析，豎直方向A受到向下的重力，B給A向下的摩擦力，墻面給A向上的摩擦力，根據牛頓第三定律得，，根據共點力平衡得，，故BC正確；D、增大F，對A和B所受的摩擦力沒有影響，故D錯誤；故選：ABC。

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