1、2 2 摩擦力摩擦力 学科素养与目标要求 物理观念：1.知道摩擦力的定义及分类.2.理解滑动摩擦力产生的条件、方向及影响其大小的 因素，掌握计算滑动摩擦力的公式.3.理解静摩擦力产生的条件、方向，了解最大静摩擦力的 概念 科学思维：1.会综合判断摩擦力的方向.2.会计算摩擦力的大小 一、滑动摩擦力 1定义：两个相互接触的物体，当它们相对滑动时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动的 力，这种力叫作滑动摩擦力 2方向：总是沿着接触面，并且跟物体相对运动的方向相反 3大小 (1)滑动摩擦力的大小跟接触面上压力的大小成正比，还跟接触面的粗糙程度、材质等有关 (2)公式：FfFN. (3)动摩擦因数 ：它
2、的值跟两接触面的材料和粗糙程度有关动摩擦因数 Ff FN，Ff 在接触 面内且与相对运动方向相反，FN与接触面垂直 二、静摩擦力 1定义：相互接触的两个物体之间只有相对运动的趋势，而没有相对运动时，这时的摩擦力 叫作静摩擦力 2方向：总是沿着接触面，跟物体相对运动趋势的方向相反 3最大静摩擦力：静摩擦力有一个最大值 Fmax，在数值上等于物体即将开始运动时的拉力 4静摩擦力的大小：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 0FFmax. 1判断下列说法的正误 (1)有相对运动或有相对运动趋势的物体间一定有摩擦力( ) (2)摩擦力的方向一定与接触面所受的压力方
3、向垂直( ) (3)摩擦力的方向不可能与物体的运动方向相同( ) (4)一个静止的物体也可能受到滑动摩擦力( ) (5)物体所受的滑动摩擦力与物体的重力成正比( ) 2已知木箱重力为 200 N，木箱与水平桌面间的动摩擦因数为 0.2，当木箱在水平桌面上以 10 m/s 的速度运动时，木箱所受桌面的摩擦力大小为_ N；当木箱以 15 m/s 的速度运 动时， 木箱所受摩擦力大小为_ N； 当在该木箱上放一相同的木箱， 两箱一起以 10 m/s 的速度运动时，下面木箱所受桌面的摩擦力大小为_ N. 答案 40 40 80 一、滑动摩擦力 导学探究 1按如图 1 所示实验装置做一做：用力拉动木板，
4、使之在桌面上滑动 图 1 (1)木块受到的摩擦力大小和弹簧测力计示数有什么关系？ (2)在木块上添加重物，增大木块对木板的压力时，摩擦力如何变化？ (3)在木板上铺一块较粗糙的毛巾，摩擦力如何变化？ 答案 (1)相等 (2)增大 (3)增大 2(1)如图 2 所示，B 的速度 v2大于 A 的速度 v1，画出 A、B 所受滑动摩擦力的方向(水平 地面光滑) 图 2 (2)滑动摩擦力总是阻碍物体的运动吗？ 答案 (1)如图所示 (2)滑动摩擦力一定阻碍物体的相对运动，但与物体的运动方向可能相同，也可能相反，即滑 动摩擦力可能是动力，也可能是阻力 知识深化 1滑动摩擦力的产生条件 (1)两物体直接
5、接触且相互挤压(即有弹力) (2)接触面粗糙 (3)两物体间有相对运动 2滑动摩擦力的方向 滑动摩擦力的方向沿接触面，与物体相对运动的方向相反 滑动摩擦力的作用效果是阻碍物体间的相对运动，而不是阻碍物体的运动，所以滑动摩擦力 的方向可能与物体运动方向相同，也可能相反，还可能成任意夹角 3滑动摩擦力的大小 由公式 FfFN计算(也可以由二力平衡来求解) (1)FN是两个相接触的物体间的压力，它不一定等于重力 (2)动摩擦因数 的大小由接触面的材料和粗糙程度决定，与 FN和 Ff无关 (3)滑动摩擦力的大小与接触面的面积无关，与物体间相对运动速度的大小无关 有关滑动摩擦力，下列说法中正确的是( )
6、 A滑动摩擦力的方向一定与物体运动方向相反 B滑动摩擦力的方向一定与两物体间相对运动的方向相反 C物体在支持面上的滑动速度越大，滑动摩擦力也一定越大 D接触面间接触面积越大，滑动摩擦力也一定越大 答案 B 解析 滑动摩擦力总是阻碍物体间的相对运动，故滑动摩擦力的方向一定与物体相对运动的 方向相反， 但不一定与物体运动方向相反， 故 A 错误， B 正确； 滑动摩擦力的大小 FfFN， 与物体在支持面上的滑动速度无关，与接触面积也无关，故 C、D 错误 质量为 3 kg 的木块放在水平地板上，用 F6 N 的水平拉力拉该木块时，木块恰能做 匀速直线运动(g 取 10 N/kg)求： (1)木块与
7、地板间的动摩擦因数； (2)若 F 的大小不变而将方向改为竖直向上作用于该木块上， 则此时应加一个多大的水平拉力， 才能使该木块保持匀速直线运动状态； (3)若在物体运动过程中撤去拉力， 在物体继续向前滑行的过程中， 物体受到的摩擦力是多大 答案 (1)0.2 (2)4.8 N (3)6 N 解析 (1)木块做匀速直线运动，则 Ff1F6 N. 而 Ff1FN1mg， 故 Ff1 mg 6 3100.2. (2)将 F 的方向改为竖直向上后，木块对水平地板的压力 FN2mgF24 N，保持木块做匀 速直线运动的拉力：FFN20.224 N4.8 N. (3)撤去拉力，物体继续向前滑行的过程中，
8、 FN3mg30 N Ff3FN30.230 N6 N. 二、静摩擦力 导学探究 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 3 所示 图 3 当测力计的示数为 1 N 时，木块没有动；逐渐增大拉力到 2 N 时，木块仍静止；继续增大拉 力到 4 N 时， 木块开始移动， 此时拉力突然变小到 3.8 N， 此后木块匀速运动， 拉力保持 3.8 N 不变 (1)木块受到的拉力为 1 N 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？ 答案 (1)说明桌面对木块施加了一个与拉力方向相反、大小也为 1 N 的力，这个力就是桌面 对木块的
9、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 知识深化 1静摩擦力的产生条件 (1)两物体直接接触且相互挤压(即有弹力) (2)接触面粗糙 (3)两物体间有相对运动的趋势 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)当物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动)时，与使物体产生运动趋势的外力方向相反 3静摩擦力的大小 (1)范围：0FFmax. (2)计算：物体做匀速直线运动或静止时，根据二力平衡条件求解 (3)静摩擦力大小与正压力无关 4说明 (1)静摩擦力的方向与相对运动趋势的方向相反，与运动方向可能相同，也可能相反 (2)静摩擦力
10、发生在相对静止的两物体之间，受静摩擦力作用的物体不一定是静止的，运动的 物体也可能受静摩擦力作用 (多选)如图 4 所示， 一质量为 m 的木块靠在粗糙的竖直墙壁上， 且受到水平推力 F 的 作用，下列说法正确的是( ) 图 4 A若木块静止，则木块受到的静摩擦力大小等于 mg，方向竖直向上 B若木块静止，当水平推力 F 增大时，木块受到的静摩擦力随之增大 C若木块静止，当水平推力 F 增大时，最大静摩擦力随之增大 D若开始时木块静止，当撤去水平堆力 F，木块沿墙壁下滑时，木块不受摩擦力作用 答案 ACD 解析 若木块静止，则木块受到的静摩擦力与 mg 平衡，大小为 mg，方向竖直向上，当水平
11、 推力 F 增大时，静摩擦力不变，故 A 正确，B 错误；最大静摩擦力随压力的增大而增大，故 C 正确；当撤去水平推力 F 时，墙壁与木块间无弹力，则木块不受摩擦力作用，故 D 正确 针对训练 (多选)如图 5 所示，人握住旗杆匀速上爬，则下列说法正确的是( ) 图 5 A人受到的摩擦力的方向是向下的 B人受到的摩擦力的方向是向上的 C手握旗杆的力越大，人受到的摩擦力越大 D若手握旗杆的力增加，人受的摩擦力仍保持不变 答案 BD 三、摩擦力的综合分析与计算 如图 6 所示，一个 M2 kg 的物体放在固定的水平面上，物体与水平面间的动摩擦 因数为 0.2， 用一条质量不计的细绳绕过定滑轮和一个
12、 m00.1 kg 的小桶相连已知 M 在 水平面上受到的最大静摩擦力 Fmax4.5 N，滑轮上的摩擦不计，g 取 10 N/kg，求在以下情况 中，M 受到的摩擦力的大小： 图 6 (1)只挂 m0时； (2)只挂 m0，但在 M 上再放一个 M3 kg 的物体时； (3)只在桶内加入 m10.33 kg 的砂子时； (4)只在桶内加入 m20.5 kg 的砂子时 答案 (1)1 N (2)1 N (3)4.3 N (4)4 N 解析 (1)绳子的拉力等于小桶的重力，因为 m0g1 NFmax，所以 M 处于静止状态，受静摩 擦力作用，由二力平衡得 Ff1m0g1 N. (2)在 M 上再
13、放一个 M3 kg 的物体，M 仍静止，故受静摩擦力 Ff2Ff11 N. (3)此时绳子的拉力等于小桶和砂子的总重力，因为(m0m1)g4.3 NFmax，故 M 处于运动状 态，受到滑动摩擦力作用，则 Ff4FNMg4 N. 1计算摩擦力时首先判断是滑动摩擦力还是静摩擦力，只有滑动摩擦力才可以用公式 Ff FN计算，且 FN与物体的重力无必然联系 2正压力相同时，最大静摩擦力比滑动摩擦力略大，如不加说明，可以认为最大静摩擦力等 于滑动摩擦力，此时最大静摩擦力也可由公式 FmaxFN求得 1(对滑动摩擦力的理解)(2018 长春外国语学校高一期中)关于滑动摩擦力，下列说法正确的 是( ) A
14、滑动摩擦力与物体的重力成正比 B受滑动摩擦力作用的物体一定是运动的 C滑动摩擦力的方向总是与物体运动方向相反 D滑动摩擦力总是阻碍物体间的相对运动 答案 D 解析 滑动摩擦力与物体间的正压力成正比，选项 A 错误；受滑动摩擦力作用的物体可能是 运动的，也可能是静止的，如木块在桌面上滑动，静止的桌面也受到滑动摩擦力，选项 B 错 误；滑动摩擦力的方向总是与物体相对运动的方向相反，阻碍物体间的相对运动，但是与物 体运动的方向可能相反也可能相同，选项 C 错误，D 正确 2(对静摩擦力的理解)关于静摩擦力，下列说法中正确的是( ) A受静摩擦力作用的物体一定是静止的 B静摩擦力总是阻力 C静摩擦力的
15、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 静摩擦力产生在两个相对静止的物体之间，但物体可以是运动的，所以 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，但可能 与运动方向相同， 所以 B 错误， C 正确； 两物体间静摩擦力的大小由平行于接触面的力决定， 因此 D 错误 3(摩擦力的大小)在水平桌面上放一木块，用从零开始逐渐增大的水平拉力 F 拉着木块沿桌 面运动，则木块所受到的摩擦力 Ff随拉力 F 变化的图像正确的是( ) 答案 D 解析 当 F 从零开始增大时，木块受到的摩擦力属于静摩擦力，静摩擦
16、力也从零开始增大， 当静摩擦力随 F 增大到最大静摩擦力后变为滑动摩擦力，因为 FfFNmg，木块重力不 变，则滑动摩擦力也不变，且滑动摩擦力比最大静摩擦力稍小，所以 D 选项正确 4(摩擦力大小的计算)某物体所受重力为 200 N，放置在水平地面上，地面对它的最大静摩 擦力为 80 N，它与地面间的动摩擦因数为 0.39. (1)用 60 N 的水平推力推物体，求此时地面对物体的摩擦力的大小； (2)物体运动起来后，若使其保持匀速直线运动，求在水平方向施加的推力的大小； (3)物体在水平推力作用下做匀速直线运动的过程中， 人把推力突然减小到 30 N， 直到停止前， 求地面对物体的摩擦力的大
17、小； (4)物体在水平推力作用下做匀速直线运动的过程中，若撤去水平推力，直到停止前，求地面 对物体的摩擦力的大小 答案 (1)60 N (2)78 N (3)78 N (4)78 N 解析 (1)地面对物体的最大静摩擦力为 Fmax80 N用 F160 N 的水平推力推物体，推力 小于地面对物体的最大静摩擦力，物体仍保持静止，根据平衡条件得地面对物体的摩擦力大 小是 FfF160 N. (2)物体运动起来后，若使其保持匀速直线运动，则水平推力与滑动摩擦力平衡，则有水平推 力 F2FfFNG78 N. (3)当推力减小到 30 N， 直到停止前， 物体所受摩擦力仍为滑动摩擦力， 大小不变， 仍为 78 N. (4)若撤去水平推力，直到停止前，地面对物体的摩擦力仍为滑动摩擦力，大小为 78 N.