1、第三节第三节 摩擦力摩擦力 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.滑动摩擦：两个相互接触并有挤压的物体之间发生相对运动时，产生的摩擦. 2.滑动摩擦力 (1)定义：在滑动摩擦中，在接触面上产生的阻碍物体相对运动的作用力. (2)方向：总是与物体相对运动的方向相反，与它们的接触面相切. (3)大小： 滑动摩擦力的大小 f 跟压力 FN成正比，还跟接触面的性质有关. 公式：fFN.
2、动摩擦因数 ：与接触面的材料和粗糙程度有关. 二、静摩擦力 1.定义：当两个相互接触的物体之间具有相对运动趋势时，物体间产生的摩擦叫作静摩擦，这时产生的摩擦 力叫作静摩擦力. 2.方向：总是与物体相对运动趋势的方向相反，与它们的接触面相切. 3.最大静摩擦力：静摩擦力的最大值.在数值上等于物体刚刚开始运动时所需的最小拉力. 4.静摩擦力的大小：两物体间实际发生的静摩擦力 f 在 0 和最大静摩擦力 fmax之间，即 0f静fmax. 三、摩擦力的应用 1.有益的摩擦靠增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力. 2.有害的摩擦通过安装滚珠、加入润滑油等来减小摩擦. 1.判断下列说法的正误. (1)有相对
3、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，两木箱在水平桌面上一起以 15 m/s 的速度运动时，下面木箱所受桌面 的摩擦力大小
4、为 N. 答案 40 20 80 一、滑动摩擦力 导学探究 按如图 1 所示实验装置做一做：用力拉动木板，使之在水平桌面上滑动. 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 知识深化 1.滑动摩擦力产生的条件 (1)两物体相互接触挤压(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
5、相同，也可能相反. 3.滑动摩擦力的大小 (1)公式法：根据公式 fFN计算. 正压力 FN是物体与接触面间的压力，不一定等于物体的重力，FN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(匀速直线运动或静止)时，根据二力平衡条件求解. 深度思考 1.滑动摩擦力总是阻力吗？ 答案 滑动摩擦力总是阻碍物体间的相对运动，但不一定阻碍物体的运动.当摩擦力的方向与物体的运动方 向相同时，它是物体运动的动力；当摩擦力的方向与物体的运动方向相反时，它是物体运动的阻力. 2.静止的物体可以受到滑动摩擦力吗？
6、答案 可以.如图所示，B 板被抽出时，静止的 A 物体受到向左的滑动摩擦力. (多选)如图 2， 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，关于桌布和鱼缸所受滑动摩擦力的方向，下列说法正确的是( ) 图 2 A.桌布对鱼缸的滑动摩擦力方向向左 B.桌布对鱼缸的滑动摩擦力方向向右 C.鱼缸对桌布的滑动摩擦力方向向左 D.鱼缸对桌布的滑动摩擦力方向向右 答案 BC 解析 鱼缸相对桌布向左运动，桌布对鱼缸的滑动摩擦力方向向右，故选项 A 错误，B 正确；桌布相对鱼 缸向右运动，鱼缸对桌布的滑动摩擦力方向向左，故选项 C 正确，D 错误. 针对训练 1 有关
7、滑动摩擦力，下列说法中正确的是( ) 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，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 fFN，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. 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. 当测力计的示
8、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， 木块开始运动，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？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
9、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，与使物体产生相对运动趋势的外力方向相反. 说明 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. 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. 深度思考 受静摩擦力作用的物体一定处于静止状态吗？ 答案 静摩擦力发生在相对静止的两物体
10、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，如图所示，物体随传送带匀速上升时. 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与平行于接触面的力有关，因此 D 错误. 针对训练 2
11、下列有关静摩擦力的说法正确的是( ) A.同一接触面上的弹力和摩擦力一定相互平行 B.静摩擦力与压力成正比 C.静摩擦力的方向可能与运动方向垂直 D.静摩擦力的方向与物体运动方向一定相反 答案 C 解析 同一接触面上的弹力和摩擦力相互垂直，故 A 错误；静摩擦力的大小与压力无关，故 B 错误；静摩 擦力的方向可与运动方向成任意角度，故 C 正确；静摩擦力的方向与物体运动方向无关，但一定与相对运 动趋势方向相反，故 D 错误. 三、摩擦力大小的计算 质量为 3.0 kg 的空木箱，放置在水平地面上，沿水平方向施加拉力，当拉力 F18.0 N 时，木箱静 止；当拉力 F210.3 N 时，木箱做匀
12、速直线运动(g 取 9.8 m/s2)，求： (1)木箱与地面间的动摩擦因数； (2)木箱在 F18.0 N 的拉力作用下受到的摩擦力的大小； (3)木箱在 F316.0 N 的水平拉力作用下，受到的摩擦力的大小. 答案 (1)0.35 (2)8.0 N (3)10.3 N 解析 (1)当拉力 F210.3 N 时，木箱做匀速直线运动，木箱水平方向受到拉力 F2和滑动摩擦力 f1，根据二 力平衡条件有：f1F210.3 N 木箱放在水平地面上，则 FNmg.木箱与地面间的动摩擦因数为 f1 FN 联立解得 0.35. (2)当拉力 F18.0 N 时， 木箱静止， 木箱水平方向所受到的静摩擦力
13、 f2与 F1二力平衡， 则有： f2F18.0 N. (3)当拉力 F316.0 N 时，木箱将在地面上滑动，此时木箱所受到的摩擦力为滑动摩擦力，由第(1)问可以知 道，f3f110.3 N. 摩擦力大小的计算思路 1首先要判定是静摩擦力还是滑动摩擦力. 2对于静摩擦力：物体处于匀速直线运动或静止状态时，可以根据二力平衡条件求解，也可以用其他方法 求解以后会学习. 3对于滑动摩擦力：根据公式法或二力平衡条件求解. 针对训练 3 如图 4 所示，质量为 20 kg 的物体静止在水平地面上，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，物体的一端与一根劲度系数为 4
14、103 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 4 (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 拉力 F1小于最大静摩擦力，物体具有向右运动的趋势，此时地面对物体的静摩擦力大小为 f180 N. (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 f2FN mg0.52010 N100 N. (3)当物体在水平地面上做匀速直线运动时，物体受滑动摩擦力，滑动摩擦力和弹簧拉力为一对平衡力，即 弹簧拉力 Fmg100 N，由 Fkx，解得 x 100 4103 m0.025 m.