1、第二节 研究摩擦力,第三章 研究物体间的相互作用,学习目标 1.理解静摩擦力和滑动摩擦力的产生条件. 2.会判断摩擦力的方向及计算摩擦力的大小. 3.了解最大静摩擦力的概念.,内容索引,自主预习 预习新知 夯实基础,重点探究 启迪思维 探究重点,达标检测 检测评价 达标过关,物理生活与建模 “功”“过”各半的摩擦力,自主预习,一、滑动摩擦力 1.定义：在滑动摩擦中，物体间产生的阻碍物体 的作用力，叫做滑动摩擦力. 2.方向：总是与物体相对滑动的方向 ，与它们的接触面 . 3.大小：滑动摩擦力f的大小跟垂直接触面的压力(正压力)FN成 . 4.公式：f ，为动摩擦因数，它与相互接触的两个物体的材
2、料和接触面的粗糙程度 (填“有关”或“无关”).,相对滑动,相反,相切,正比,FN,有关,二、研究静摩擦力 1.定义：当物体具有 时，物体间产生的摩擦叫做静摩擦，这时产生的摩擦力叫做静摩擦力. 2.方向：总与接触面 ，并与物体相对运动趋势的方向 . 3.最大静摩擦力 定义：物体所受到的静摩擦力有一个最大限度，这个最大值叫做最大静摩擦力.,相对滑动趋势,相切,相反,答案,即学即用 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)两个相对静止的物体之间一定有静摩擦力作用.( ) (3)摩擦力的方向不可能与物体的运动方向相同.( ) (4)物体所受的滑动
3、摩擦力与物体的重力成正比.( ),答案,2.已知木箱重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，木箱所受桌面的摩擦力大小为_ N.,40,40,80,重点探究,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.,答案,(1)木块受到的摩擦力大小和弹簧测力计示数有什么关系？ 答案 相等,图1,(2)在木块上添加重物，增大木块对木板的压力时，摩擦
4、力如何变化？ 答案 增大 (3)在木板上铺一块较粗糙的毛巾，摩擦力如何变化？ 答案 增大,答案,2.(1)如图2所示，在光滑水平地面上，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.(A、B接触面粗糙),答案,图2,答案 如图所示,(2)滑动摩擦力总是阻碍物体的运动吗？,答案,答案 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阻力，也可能是动力.,知识深化 1.滑动摩擦力的产生条件 (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. 2.滑动摩擦力的方向 与相对运动方向相反，与物体的运动方
5、向无直接关系，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 由公式fFN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正压力，它不一定等于重力，FN的大小可以与重力G大小相等，也可以不等. (2)动摩擦因数的大小由接触面的材料和接触面的粗糙程度决定，与FN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.,例1 下列有关滑动摩擦力的说法中，正确的是 A.有压力一定有滑动摩擦力 B.有滑动摩擦力一定有压力 C.滑动摩擦力方向一定与物体的运动方向相反 D.只有运动物体才受滑动摩擦力 解析 产生滑动摩擦力的条件有三个：正压力(相互接触
6、且挤压)、接触面粗糙、发生相对滑动，缺一不可.由产生条件可知，A错误，B正确. 滑动摩擦力方向与物体相对运动方向相反，C错误. 滑动摩擦力发生于相对滑动的两物体之间，两个物体中可能有一个相对地面是静止的，故D错误.,答案,解析,二、静摩擦力,导学探究 (1)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.,木块受到拉力为1 N时，有相对桌面运动的趋势但没有运动，说明什么呢？ 答案 说
7、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. 随着外力的增大，静摩擦力有什么变化？ 答案 静摩擦力的大小随着外力的增大而增大，但有一个最大值. 静摩擦力在哪里产生？沿什么方向？ 答案 静摩擦力产生在相对静止但有相对运动趋势的相互接触的物体之间.静摩擦力的方向与接触面相切，与物体相对运动趋势的方向相反.,答案,(2)如图4所示，物体随倾斜传送带斜向上匀速运动.,图4,写出物体所受静摩擦力的方向. 答案 静摩擦力方向沿传送带向上. 只有静止的物体才受静摩擦力吗？ 答案 不是.运动的物体也可能受静摩擦力. 静摩擦力一定是阻力吗？ 答案 不是.静摩擦力可能
8、是阻力，也可能是动力.,答案,知识深化 静摩擦力 1.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.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，也可与运动方向相反或成某一夹角.,3.大小 (1)范围：0ffmax. (2)计算：物体匀速运动或静止时，根据二力平衡条件求解. (3)静摩擦力大小与压力无关，最大静摩擦力与正压力成正比.,例2 关于静摩擦力的说法，正确的是 A.两个相对静止的物体间一定有静摩擦力的作用 B.受静摩擦力作用的物体一定是静止的 C.物体间压力一定时，静摩擦力的大小可以变化，但
9、有一个限度 D.静摩擦力一定是阻力 解析 当两个物体有相对运动趋势时才有可能产生静摩擦力，A错； 受静摩擦力作用的物体有可能是运动的，比如人正常走路时，受到的就是静摩擦力，B错； 物体间压力一定时，静摩擦力的大小可以变化，但有一个限度，这个限度就是最大静摩擦力，C对； 静摩擦力可能是阻力也可能是动力，D错.,答案,解析,例3 (多选)如图5所示，一质量为m的木块靠在粗糙的竖直墙壁上，且受到水平力F的作用，下列说法正确的是,答案,解析,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
10、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,图5,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，故A正确，B错误； 最大静摩擦力与正压力成正比，故C正确； 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.,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. 3.物体静止或匀速直线运动时，静摩擦力的大小可由平衡条件求得.,三、摩擦力大小的计算,例4 如图6所示，一重为40 N的木
11、块原来静止在水平桌面上，某瞬间在水平方向上同时受到两个方向相反的力F1、F2的作用，其中F113 N，F26 N.已知木块与桌面间的动摩擦因数为0.2，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求：,图6,(1)木块所受的摩擦力的大小和方向； 答案 7 N 水平向左,答案,解析,解析 当木块运动时受到的滑动摩擦力为fFNG0.240 N8 N，故木块受到桌面的最大静摩擦力为8 N. 加上F1、F2后，F1和F2相当于一个方向向右的力FF1F27 N.由于F小于最大静摩擦力，故木块处于静止状态，则木块受到桌面静摩擦力的作用，大小为7 N，方向水平向左.,答案,解析,(2)当将F1撤去时，木块受到的摩擦力的大
12、小和方向；,答案 6 N 水平向右,解析 将F1撤去后，由于F2小于最大静摩擦力，故木块仍然保持静止.由二力平衡知识知，木块受到的静摩擦力大小等于F2，即大小为6 N，方向水平向右.,(3)若撤去的力不是F1而是F2，求木块受到的摩擦力的大小和方向. 答案 8 N 水平向左 解析 撤去F2后，由于F1大于最大静摩擦力，则木块受到的摩擦力为滑动摩擦力，大小为8 N，方向水平向左.,求解物体受到的摩擦力大小时，要先判断物体受到的是静摩擦力还是滑动摩擦力，只有滑动摩擦力才能用fFN来计算.,达标检测,1,2,3,1.(对滑动摩擦力的理解)装修工人在搬运材料时施加一个水平拉力将其从水平台面上拖出(材料
13、重心未离开台面)，如图7所示，则在匀速拖出的过程中,答案,解析,4,图7,A.材料与平台之间的接触面积逐渐减小，摩擦力逐渐减小 B.材料与平台之间的接触面积逐渐减小，拉力逐渐减小 C.平台对材料的支持力逐渐减小，摩擦力逐渐减小 D.材料与平台之间的动摩擦因数不变，支持力也不变，因而工人的拉力 也不变,解析 匀速拉动的过程只能持续到重心离开台面的瞬间，物体的重心在台面上，故物体对台面的压力不变，故物体受到的支持力不变，C错误； 而在拉动过程中动摩擦因数不变，由fFN可知摩擦力是不变的，A错误； 因为物体做匀速直线运动，摩擦力不变，所以工人的拉力是不变的，B错误，D正确.,1,2,3,4,2.(对
14、静摩擦力的理解)关于静摩擦力与弹力的关系，下列说法正确的是 A.有弹力一定有静摩擦力 B.有静摩擦力一定有弹力 C.弹力越大，静摩擦力越大 D.静摩擦力越大，弹力一定越大 解析 静摩擦力的产生条件之一是接触面间有弹力，但还需另两个条件同时具备，即接触面粗糙和物体间存在相对运动趋势，才会有静摩擦力，所以说，有静摩擦力一定有弹力，但有弹力不一定有静摩擦力，A错，B对； 静摩擦力大小与弹力大小无关，C、D错.,答案,解析,1,2,3,4,3.(静摩擦力的大小)如图8所示，质量为m的木块放在粗糙的水平地面上，木块与地面间的动摩擦因数为0.5，水平推力F作用于木块上，但未把木块推动，则在选项图中反映木块
15、受到的静摩擦力f随水平推力F变化的关系图线是,答案,解析,1,2,3,4,图8,解析 推而未动，故摩擦力fF，所以A正确.,4.(滑动摩擦力的大小及计算)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，木箱做匀速直线运动，求：(g取9.8 N/kg) (1)木箱与地面间的动摩擦因数；,1,2,3,4,答案 0.35,解析 当拉力F210.3 N时，木箱匀速运动，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，则有木箱对地面压力大小等于木箱的重力，即FNmg 根据
16、滑动摩擦力公式fFN，则木箱与地面间的动摩擦因数为 联立解得0.35.,答案,解析,(2)木箱在8.0 N的拉力作用下受到的摩擦力的大小； 答案 8.0 N 解析 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f2与F1是一对平衡力，则有：f2F18.0 N. (3)木箱在12.0 N水平拉力作用下，受到的摩擦力的大小. 答案 10.3 N 解析 当拉力F312.0 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.,1,2,3,4,答案,解析,“功”“过”各半的摩擦力,1.生活中的摩擦力 摩擦力在我们的生活中无处不在.踢
17、出去的足球会慢慢停下来，是由于受到摩擦力的作用.用力推一辆汽车，没有推动，也是由于摩擦力的作用.火车头对车厢的拉力来源于火车车轮和铁轨之间的摩擦力.传送带把货物运往高处的过程中，货物受到一个沿斜面向上的静摩擦力的作用，以阻碍货物向下滑的运动趋势.,2.摩擦力的利与弊 人走路要利用鞋底与地面间的摩擦，为了增大摩擦，鞋底上有凹凸不平的花纹，使接触面粗糙些.要使制动后的汽车快点停下来，就要利用轮胎与地面间的摩擦力，下雪天路滑，摩擦力小，刹车时不容易停住，因而发生交通事故.为了减少这类事故的发生，人们在轮胎上弄了凹凸不平的花纹，在下雪时还在马路上撒上灰渣，以增大摩擦，防止车子打滑.以上都是有益摩擦对人
18、们的帮助，所以我们要合理利用并要想办法增大这些有益摩擦.,事物都是一分为二的，有时候摩擦力也确实给我们增加了一些麻烦，如在现代汽车中，20%的功率要用来克服摩擦；飞机上的活塞式发动机因摩擦损耗的功率要占10%，就是最先进的涡轮喷气发动机也要为克服摩擦损耗2%的功率.因此，减小这些摩擦所带来的损耗，是我们需要一直研究的问题. 由以上可以看出，摩擦力可能是物体运动的阻力，也可能是物体运动的动力.上述足球运动过程中受到的摩擦力是足球运动的阻力，而传送带将货物运到高处的过程中，货物受到的摩擦力便是货物运动的动力.,典题 如图9所示，在平直公路上有一辆汽车，车厢中装有一木箱.试判断下列情况中，木箱所受摩
19、擦力的方向，并说明摩擦力是动力还是阻力. (1)汽车由静止加速运动时(木箱和车厢无相对滑动)；,答案 木箱受到向前的静摩擦力，动力,解析 木箱随汽车一起由静止加速运动时，假设二者的接触面是光滑的，木箱将相对于汽车向后滑动，实际上两者无相对滑动，说明木箱有相对汽车向后滑动的趋势，所以木箱受到向前的静摩擦力，是木箱运动的动力.,答案,解析,图9,(2)汽车刹车时(二者无相对滑动)；,答案 木箱受到向后的静摩擦力，阻力 解析 汽车刹车时，速度减小，假设木箱与汽车 的接触面是光滑的，则木箱将相对于汽车向前滑动，实际木箱没有滑动，说明有相对汽车向前滑动的趋势，所以木箱受到向后的静摩擦力，是木箱运动的阻力.,(3)汽车匀速运动时(二者无相对滑动)；,答案 木箱与汽车间没有摩擦力 解析 木箱随汽车一起匀速运动时，二者无相对滑动，也无相对滑动趋势，木箱与汽车间没有摩擦力.,答案,解析,(4)汽车刹车，木箱在车上向前滑动时；,答案 木箱受到向后的滑动摩擦力，阻力 解析 汽车刹车，木箱相对汽车向前滑动，所以木箱受到向后的滑动摩擦力，是木箱运动的阻力.,(5)汽车在匀速行驶过程中突然加速，木箱在车上滑动时.,答案 木箱受到向前的滑动摩擦力，动力 解析 汽车在匀速行驶过程中突然加速，木箱相对汽车向后滑动，所以木箱受到向前的滑动摩擦力，是木箱运动的动力.,答案,解析,
