1、33 摩擦力摩擦力 第第 1 1 课时课时 滑动摩擦力和静摩擦力滑动摩擦力和静摩擦力 学习目标 1.知道滑动摩擦力的概念及产生条件， 会判断滑动摩擦力的方向.2.知道滑动摩擦 力的大小跟什么有关，会求滑动摩擦力.3.知道静摩擦力的概念及产生条件，会判断静摩擦力 的方向.4.知道最大静摩擦力的概念，知道静摩擦力的大小范围 一、滑动摩擦力 1定义：当一个物体跟另一个物体有相对滑动时，在它们的接触面上产生的摩擦力，叫做滑 动摩擦力 2方向：滑动摩擦力的方向总是跟物体的相对运动的方向相反，始终阻碍着物体间的相对运 动 3大小： (1)公式 fN. (2)动摩擦因数 ：它的数值跟相互接触的两个物体的表面
2、材料性质、表面状况(粗糙程度、干 湿情况等)有关 二、静摩擦力 1定义：物理学中，把物体间有相对滑动趋势时产生的摩擦力，叫做静摩擦力 2方向：静摩擦力的方向跟物体间相对滑动趋势的方向相反，始终阻碍着相对滑动趋势 3大小： (1)最大静摩擦力：静摩擦力的最大值在实验中，它等于木块刚被拉动时拉力的大小 (2)静摩擦力是一个变力，它的大小可以在零与最大静摩擦力之间变化 1判断下列说法的正误 (1)有相对运动或有相对滑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(
3、) (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； 当用 20 N 水平外力推木箱没 有推动时，木箱受到的摩擦力大小为_ N；当在该木箱上放一相同的木箱，两箱一起 以 15 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 20 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，使之在桌面上滑动 图 1 (1)木块受到的摩擦力大小和测力计示数有什么关系？ (2)在木块上添加重物，增大
4、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如图 2，木块放在木板上，用外力把木板向右抽离，在此过程中， 图 2 (1)木块相对地面向什么方向运动？相对于木板向什么方向运动？木块受到的摩擦力方向如 何？ (2)滑动摩擦力总是阻碍物体的运动吗？ 答案 (1)木块相对地面向右运动，相对木板向左运动，木块受到的滑动摩擦力方向向右，与 木块运动方向相同 (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滑动摩擦力产生的条件 (1)两
5、物体相互接触挤压(即有弹力) (2)物体间的接触面不光滑 (3)两物体间存在相对运动 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滑动摩擦力的大小 (1)公式法：根据公式 fN 计算 正压力 N 是物体与接触面间的压力，不一定等于物体的重力，N 的大小根据物体的受力情 况确定 动摩擦因数 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 命题角度 1 滑动摩擦力方向及影响因素 有关滑动摩擦力，下列说法正确的是( ) A滑
6、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，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 fN，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 命题角度 2 滑动摩擦力的计算 质量为 3 kg 的木块放在水平地板上，用 F6 N 且水平向右的拉力拉该木块时，木块 恰能做匀速直线运动(g 取 10 N/kg)
7、求： (1)木块与地板间的动摩擦因数； (2)若在木块运动过程中撤去拉力，在木块继续向前滑行的过程中，木块受到的摩擦力是多 大？ (3)若 F 的大小变为 10 N，则木块受到的摩擦力是多大？ (4)若在木块运动过程中将 F 的方向改为水平向左，则在木块向右运动过程中，受到的摩擦力 是多大？方向如何？ (5)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？ 答案 (1)0.2 (2)6 N (3)6 N (4)6 N 方向水平向左 (5)4.8 N 解析 (1)木块做匀速直线运动，则滑动摩擦力 f1F6 N， 而 f1N
8、mg， 故 f1 mg 6 3100.2. (2)f2Nf16 N. (3)f3Nf16 N. (4)f4Nf16 N，方向水平向左 (5)此时木块和地板间的压力 NmgF24 N，f5N4.8 N则此时要保持木块匀速 运动，需满足拉力 Ff54.8 N. 二、静摩擦力 导学探究 把木块放在水平桌面上，用测力计沿水平方向向右拉木块，如图 3 所示当测 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 图 3 (1)木块受到的拉力为 1 N 时，有
9、相对桌面滑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？当变为滑动摩擦力时，摩擦力为什么又变小了？ 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，但有一个最大值这个最大值比滑动摩擦力稍微 大一些 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)两物体间有相对滑动的趋势 2静摩擦力的方向 (1)在接触面上与接触面相切，且与物体相对滑动趋势的方向相反 (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
10、相对滑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滑动趋势的方向相反，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 F 增大时，木块受
11、到的静摩擦力随之增大 C若木块静止，当 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 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 始终大小相等、方向相反，即静摩擦力大 小为 mg，方向竖直向上，当推力 F 增大时，物体仍然静止，故静摩擦力的大小不变，但最 大静摩擦力增大，故 A、C 正确，B 错误；当撤去 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 (多选)如图 5 所示，质量为 m 的物体在水平向左拉力 F1和水平向右拉力 F2作用下， 静止于水平地面上，已知物体与地面间的动摩擦因数为 ，则物体
12、所受摩擦力的大小 f 和方 向为( ) 图 5 AF1F2时，fF1F2，方向水平向右 BF1F2时，物体有向左滑动的趋势，故 f 方向为水平向右，根据平衡条件可知 fF1 F2，A 对；当 F1F2时，物体有向右滑动的趋势，故 f 方向为水平向左，同理可得，fF2 F1，B 错；当 F1F2时，物体受力平衡，无相对滑动趋势，故 f0，C 对；题中已知物体 处于静止状态，不会有滑动摩擦力产生，计算公式不成立，D 错 三、摩擦力的综合分析与计算 如图 6 所示，质量为 20 kg 的物体静止放在水平地面上，已知物体与水平地面间的最 大静摩擦力为 120 N，动摩擦因数是 0.5，物体的一端与一根
13、劲度系数为 4103 N/m 的水平 轻质弹簧相连(设弹簧的形变始终在弹性限度内，取 g10 m/s2)，问： 图 6 (1)将弹簧拉长 2 cm 时，地面对物体的摩擦力 f1多大？ (2)将弹簧拉长 4 cm 时，地面对物体的摩擦力 f2多大？ (3)物体在水平地面上做匀速直线运动时，弹簧形变量 x 多大？ 答案 (1)80 N (2)100 N (3)0.025 m 解析 (1)根据胡克定律 Fkx，当 x12 cm0.02 m 时， F141030.02 N80 N 由于拉力 F1小于最大静摩擦力，物体处于静止状态且具有向右滑动的趋势，此时地面对物体 的静摩擦力大小为 f180 N. (
14、2)当 x24 cm0.04 m 时， F241030.04 N160 N， 大于最大静摩擦力， 物体已经运动， 这时摩擦力为滑动摩擦力， 大小为 f2Nmg0.52010 N100 N. (3)当物体在水平地面上匀速运动时，物体受滑动摩擦力和弹簧拉力，弹簧拉力 Ff3mg 100 N，由 Fkx，解得 x 100 4103 m0.025 m. 计算摩擦力的思路 1根据拉力 F 和最大静摩擦力的大小关系判断物体受静摩擦力还是滑动摩擦力 2静摩擦力可用二力平衡求解，滑动摩擦力可用公式 fN 求解 1(对滑动摩擦力的理解)关于滑动摩擦力，下列说法正确的是( ) A滑动摩擦力与物体的重力成正比 B受
15、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)(多选)如图 7 所示，人握住旗杆匀速上爬，则下列说法正确的是( ) 图 7 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
16、C手握旗杆的力越大，人受到的摩擦力越大 D若人匀速滑下，则人受到的摩擦力为滑动摩擦力，大小等于匀速上爬的摩擦力 答案 BD 解析 人匀速上爬，处于平衡状态，则人所受摩擦力与重力大小相等、方向相反手握旗杆 的力增加，但人所受摩擦力不变，始终等于重力大小，选项 B 正确，选项 A、C 错误；当匀 速滑下时，人受到的摩擦力为滑动摩擦力，且仍与重力等大、反向，选项 D 正确 3 (摩擦力的计算)如图 8 所示， 在 0.1 的水平面上有一个向右运动的物体， 质量为 20 kg， 在运动过程中， 还受到一个水平向左的大小为 10 N 的拉力的作用， 则物体受到的滑动摩擦力 为(g 取 10 N/kg)(
17、 ) 图 8 A10 N，向右 B10 N，向左 C20 N，向右 D20 N，向左 答案 D 解析 fNmg20 N，方向与相对运动方向相反，即向左，故选项 D 正确 4(摩擦力的计算)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，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 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 f1F160 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大小相等，则有水 平推力 F2f2NG78 N. (3)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.