1、第第 3 3 节节 摩擦力摩擦力 第第 1 1 课时课时 摩擦力的理解摩擦力的理解 学习目标要求 核心素养和关键能力 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。 1.科学思维 通过自己动手实验，培 养学生分析问题、解决 问题的思维能力。 2.关键能力 物理建模能力。 一、滑动摩擦力 1定义：当两个物体彼此接触和挤压，并发生相对滑动时，在接触面上就会产 生阻碍相对滑动的力，这种力称为滑动摩擦力。 2方向：总
2、是与接触面相切，并与物体相对运动的方向相反。 3大小 (1)公式：fN，其中 N 表示接触面上压力的大小， 为动摩擦因数。 (2)动摩擦因数 跟相互接触的两个物体的材料及接触面的情况(如粗糙、干湿程 度)有关，没有单位。 【判一判】 (1)只要两个物体之间有弹力产生，又有相对运动，两个物体之间就一定存在滑 动摩擦力。() (2)滑动摩擦力一定存在于两个运动的物体之间。() (3)静止的物体受到的摩擦力可能是滑动摩擦力。() 二、静摩擦力 1定义：当两个彼此接触、挤压的物体之间没有发生相对运动，但具有相对运 动的趋势时， 接触面上会产生一种阻碍相对运动趋势的力， 这种力称为静摩擦力。 2 方向：
3、 静摩擦力的方向总是与接触面相切， 并且与相对运动趋势的方向相反。 特别提醒： “相对运动趋势”是指一个物体相对于与它接触的另一个物体有运动 的可能，但还未发生相对运动。 3大小 随外力的变化而变化，当水平拉力增大到某一值时，物体就要滑动，此时静摩擦 力达到最大值， 这个最大值称为最大静摩擦力。 静摩擦力的取值范围为 0ffmax。 【判一判】 (1)静摩擦力就是静止物体受到的摩擦力。() (2)静摩擦力方向一定与物体的相对运动趋势方向相反。() (3)静摩擦力的大小与正压力成正比。 () 三、摩擦力的调控 1改变物体间的压力，可以调控物体之间的摩擦力。 2改变相互接触的材料，可以调控物体之间
4、的摩擦力。 探究 1 滑动摩擦力产生的条件、大小和方向 情境导入 按如图所示实验装置做一做：用力拉动木板，使之在桌面上滑动。 (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 归纳拓展 1滑动摩擦力产生的条件 (1)两物体相互接触；(2)两物体间有弹力；(3)接触面粗糙；(4)两物体间有相对运 动。 注意：有弹力，不一定有摩擦力；有摩擦力，一定有弹力 2滑动摩擦力的方向及判断方法 (1)方向：沿接触面与物体相对运动的方向相反。 (
5、2)判断方法 选研究对象(受滑动摩擦力作用的物体)。 选跟研究对象接触的物体为参考系。 找出研究对象相对参考系的运动方向。 滑动摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反。 3作用效果：总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。 注意：滑动摩擦力可以是动力，也可以是阻力。 4滑动摩擦力大小的计算方法 (1)公式法：由 fN 计算，其中 N 是正压力，其大小不一定等于物体的重力。 (2)二力平衡法：物体做匀速直线运动或静止时(有相对运动)，根据二力平衡条件 求解。 【例 1】 (多选)如图所示，A 为长木板，上表面粗糙，在水平面上以速度
6、v1向右 匀速运动，物块 B 在木板 A 的上面以速度 v2向右匀速运动，下列判断正确的是 ( ) A若 v1v2，A、B 之间无滑动摩擦力 B若 v1v2，B 受到 A 所施加的向右的滑动摩擦力 C若 v1v2，B 受到 A 所施加的向右的滑动摩擦力 D若 v1v2，A 受到 B 所施加的向右的滑动摩擦力 答案 AB 解析 因为 A、 B 两物体均做速直线运动， 若 v1v2， A、 B 之间无相对运动， A、 B 之间无滑动摩擦力，A 正确；若 v1v2，B 相对 A 往左运动，所以 A 对 B 的滑 动摩擦力向右，B 对 A 的摩擦力向左，B 正确，D 错误；若 v1v2，B 相对 A
7、向 右运动，A 对 B 的滑动摩擦力向左，C 错误。 【例 2】 (2021 杭州余杭第二高级中学高一开学考试)有一种圆珠笔，内部有一 根小弹簧。如图所示，当笔杆竖直放置时，在圆珠笔尾部的按钮上放一个 200 g 的砝码，砝码静止时，弹簧压缩量为 2 mm。现用这支圆珠笔水平推一本放在桌 面上质量为 800 g 的书，当按钮压缩量为 2.4 mm(未超过弹簧的弹性限度)时，这 本书恰好匀速运动。(g 取 10 m/s2)试求： (1)笔内小弹簧的劲度系数； (2)书与桌面间的动摩擦因数大小。 答案 (1)1 000 N/m (2)0.3 解析 (1)由于砝码处于静止，根据平衡条件有 kxmg，
8、解得 k1 000 N/m。 (2)要使书恰好能匀速运动，根据平衡条件有 kxmg，解得0.3。 探究 2 静摩擦力产生的条件、大小和方向 情境导入 如图所示，把木块放在水平长木板上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块，在弹簧 测力计的指针下轻塞一个小纸团(可以作为指针到达最大位置的标记)，它可以随 指针移动。拉力 F 逐渐增大，木块保持静止，直到拉力达到某一数值时木块开 始移动，观察弹簧测力计示数及其变化情况。 (1)随着外力的增大，静摩擦力大小变化吗？若变化，如何变化？ (2)木块开始移动时弹簧测力计的示数有何特点？ (3)若在木块上增加砝码，木块开始移动时弹簧测力计的示数如何变化？由此得 出什
9、么结论？ 答案 (1)由二力平衡知，随着外力的增大，静摩擦力大小发生变化，相应增大。 (2)木块开始移动时弹簧测力计的示数达到最大，即最大静摩擦力。静摩擦力的 数值存在一个范围，即 0ffmax。 (3)弹簧测力计的示数增大。最大静摩擦力随正压力的增大而增大。 归纳拓展 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趋势。 2静摩擦力的有无判断两法 (1)条件判断法：接触面之间有压力、粗糙且有相对运动趋势。 (2)假设法 3静摩擦力的方向 (1)方向：与相对运动趋势方向相反，与物体运动方向无直接关系，既可与运动 方向相同，也可与
10、运动方向相反或成某一夹角。 注意：静摩擦力可能为动力，也可能为阻力。 (2)判定静摩擦力方向的方法 假设法：假设接触面是光滑的，判断物体将向哪个方向滑动。从而确定相对 运动趋势的方向，进而判断出静摩擦力的方向。 状态法： 当物体受力处于平衡状态时， 根据二力平衡， 判断出静摩擦力的方向。 4静摩擦力的大小 (1)范围：0ffmax。 注意：一般情况下，最大静摩擦力 fmax略大于滑动摩擦力，为分析问题方便，可 认为二者相等。 (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，最大静摩擦力与正压力成正比。 【例 3】 如图所示，小张把毛刷置于平整的水
11、平桌面上，并在毛刷把手上加了 斜向左下方的作用力，毛刷相对桌面静止，下列说法正确的是( ) A毛刷对桌面有沿桌面向右的摩擦力 B毛刷对桌面有斜向左下方的弹力 C桌面对毛刷有竖直向上的弹力 D桌面对毛刷有沿桌面向左的摩擦力 答案 C 解析 由图可知，毛刷有向左的运动趋势，所以桌面对毛刷有向右的摩擦力，根 据力的相互性可知，毛刷对桌面有沿桌面向左的摩擦力，故 A、D 错误；毛刷与 桌面属于面面接触，弹力垂直于接触面，则毛刷对桌面的弹力竖直向下，故 B 错误； 桌面对毛刷的弹力垂直接触面指向竖直方向，所以桌面对毛刷有竖直向上 的弹力，故 C 正确。 【例 4】 (2020 江苏如皋市高一上教学质量调
12、研)如图所示，质量 m30 kg 的沙 发，放置在水平地面上，小红用平行于地面的水平力推沙发。当推力 F180 N 时，沙发静止；当推力 F2120 N 时，沙发做匀速运动，g10 m/s2。求： (1)沙发在 80 N 的推力作用下，受到的摩擦力的大小 f1； (2)沙发与地面间的动摩擦因数 ； (3)沙发在 140 N 推力作用下，受到的摩擦力的大小 f2。 答案 (1)80 N (2)0.4 (3)120 N 解析 (1)沙发在 80 N 的推力作用下处于静止，水平方向所受的静摩擦力 f1与推 力 F1平衡，有 f1F1，解得 f180 N。 (2)当推力 F2120 N 时，沙发做匀速
13、运动，水平方向所受的滑动摩擦力 f 与推力 F2平衡，有 fF2，又 fmg，解得 0.4。 (3)沙发在 140 N 推力作用下受到的是滑动摩擦力，则 f2f，解得 f2120 N。 【针对训练】 (多选)中国制造 2025是国家实施强国战略第一个十年行动纲 领，智能机器制造是一个重要方向，其中智能机械臂已广泛应用于各种领域。如 图所示，一机械臂铁夹竖直夹起一个金属小球，小球在空中处于静止状态，铁夹 与球接触面保持竖直，则( ) A若增大铁夹对小球的压力，小球受到的摩擦力变大 B小球受到的摩擦力与重力大小相等 C机械手臂受到的摩擦力方向竖直向下 D若铁夹水平移动，小球受到的摩擦力变大 答案
14、BC 解析 对小球受力分析可知，小球受重力、两侧铁夹的弹力以及摩擦力作用，根 据平衡条件可知，小球在竖直方向上受到的摩擦力与重力大小相等，方向相反； 根据力的相互性可知，机械手臂受到的摩擦力方向竖直向下，故 B、C 正确；增 大铁夹对小球的压力，小球受到的摩擦力仍等于重力，大小不变，故 A 错误； 若水平移动铁夹，由于小球在竖直方向受力始终平衡，故摩擦力不变，故 D 错 误。 1(对静摩擦力的理解)下列有关静摩擦力的说法中正确的是( ) A只有静止的物体才受静摩擦力 B静摩擦力与压力成正比 C静摩擦力的方向可能与物体的运动方向垂直 D静摩擦力的方向一定与物体的运动方向相反 答案 C 解析 解此
15、题的关键是明确静摩擦力的方向与相对运动趋势方向相反。 受静摩擦 力作用的物体不一定静止，故 A 错误；静摩擦力的大小与压力大小不成正比(除 最大静摩擦力外)，它只与物体的运动状态及所受其他力的情况有关，B 错误； 静摩擦力的方向可与物体的运动方向成任意角度，C 正确；静摩擦力的方向与物 体的运动方向无关，但一定与物体的相对运动趋势方向相反，D 错误。 2(摩擦力方向的判断)如图所示，若小猫沿树匀速攀上和匀速下滑，它所受的 摩擦力分别是 f1和 f2，则( ) Af1向下，f2向上，且 f1f2 Bf1向下，f2向上，且 f1f2 Cf1向上，f2向上，且 f1f2 Df1向上，f2向下，且 f
16、1f2 答案 C 解析 由题意可知小猫向上、向下均做匀速运动，且小猫竖直方向上受重力、摩 擦力作用，故二力平衡，由重力的大小和方向可推断出摩擦力总是向上的，且大 小等于小猫的重力，选项 C 正确。 3(摩擦力的计算)如图甲所示，小孩用 80 N 的水平力推木箱不动，木箱此时受 到水平地面的摩擦力大小为 F1；如图乙所示，小孩用 100 N 的水平力恰能推动 木箱，此时木箱与水平地面间的摩擦力大小为 F2；如图丙所示，小孩把木箱推 动了，此时木箱与水平地面间摩擦力大小为 F3，若木箱对水平地面的压力大小 为 200 N， 木箱与水平地面间动摩擦因数为 0.45， 则 F1、 F2、 F3的大小分
17、别为( ) A80 N、80 N、90 N B80 N、80 N、45 N C80 N、100 N、90 N D80 N、100 N、45 N 答案 C 解析 小孩用 80 N 的水平力推木箱，木箱不动，由二力平衡得 F180 N；用至 少 100 N 的水平力推木箱，木箱才能被推动，则有最大静摩擦力 F2100 N；由 滑动摩擦力的表达式得 F3N90 N，故选项 C 正确。 4 (摩擦力的分析)(多选)(2020 北京航空航天大学附中高一上学期期末)用如图所 示装置研究摩擦力的变化规律，把木块放在水平长木板上，用弹簧测力计沿水平 方向拉木块，使拉力由零缓慢增大。下列说法正确的是( ) A木块开始运动前，摩擦力逐渐增大 B当拉力达到某一数值时木块开始移动，此时拉力会突然变小 C该实验装置可以记录最大静摩擦力的大小 D木块开始运动前，拉力小于摩擦力 答案 ABC 解析 木块开始运动前， 拉力与摩擦力平衡， 拉力逐渐增大， 则摩擦力逐渐增大， A 正确，D 错误；当摩擦力增大到最大静摩擦力，木块开始移动，静摩擦力变成 滑动摩擦力， 滑动摩擦力小于最大静摩擦力， 所以拉力会突然变小， B、 C 正确。