1、第三章相互作用力 2 摩擦力 一、滑动摩擦力 【思考】 如图,在接触面相同的情况下,滑动摩擦力的 大小跟压力的大小存在怎样的关系? 基础梳理 提示:滑动摩擦力的大小跟压力的大小成正比。 1.滑动摩擦力的内涵要素: (1)接触情况:两个物体相互_。 (2)运动情况:两个物体沿接触面发生_。 (3)性质:每个物体的接触面上所受到的对方施加的 _的力。 (4)方向:总是沿着接触面,并且跟物体_ _。 接触并挤压 相对运动 阻碍相对运动 相对运动的方 向相反 2.滑动摩擦力的大小: (1)文字表述:滑动摩擦力的大小跟压力的大小_。 (2)数学表达式:Ff= _。 成正比 F压 二、静摩擦力 1.静摩擦
2、力的内涵要素: (1)接触情况:两个物体相互_。 (2)运动情况:两个物体沿接触面具有_。 (3)性质:每个物体的接触面上所受到的对方施加的 _的力。 接触并挤压 相对运动趋势 阻碍相对运动趋势 (4)方向:总是沿着接触面,并且跟物体_ _。 相对运动趋势 的方向相反 2.静摩擦力的大小及最大静摩擦力: (1)静摩擦力的大小特点:只要物体间没有产生相对运 动,静摩擦力的大小就随着外力的增大而_,并与外 力保持_。 增大 大小相等 (2)最大静摩擦力:物体即将发生_时受到的摩 擦力。 (3)静摩擦力大小范围:_。 (4)下列因素与最大静摩擦力大小有关的是_。 外力的大小物体间正压力的大小 接触面
3、的粗糙程度接触面的材料 相对运动 0200 N 所以拉不动。 答案:拉不动,原因见解析 【补偿训练】 1.物体A、B间接触面粗糙,如图所示,物体A在拉力 Fa、Fb作用下做匀速运动,下列关于A、B物体所受滑动 摩擦力的说法正确的是 () A.图甲中A、B所受滑动摩擦力的方向都跟物体的运动 方向相反 B.图甲中A、B所受滑动摩擦力都是阻力 C.由图乙可知,受滑动摩擦力的物体不一定是运动的 D.图甲、乙中拉力Fa、Fb相等 【解析】选C。图甲中物体A所受滑动摩擦力方向向左, 与运动方向相反,物体B所受滑动摩擦力方向向右,作为 动力使物体向右运动,二者方向相同,A、B错误;图乙 中,B物体虽受滑动摩
4、擦力,但不运动,C正确。由 F=FN,而FN=mg,但是两物体A、B质量不一定相等,所以 Fa、Fb不一定相等,D错误。 2.利用图示装置来测定A、B间的动摩擦因数。A、B两 个物体叠放在一起,A的右面用不计重力的弹簧测力计 连在墙上,此时测力计是水平的。请分析: (1)需要测量的量有_。 (2)A、B间动摩擦因数的表达式_。 【解析】物体A保持静止,受重力、支持力、弹簧的拉 力FT和滑动摩擦力Ff,根据平衡条件,有:Ff=FT FN=G 又Ff=FN 计算得出 所以需要测量的物理量有:弹簧测力计的示数FT,A物体 的重力G。 答案:(1)弹簧测力计的示数FT,A物体的重力G (2) 三认识静
5、摩擦力 1.“相对静止”的两种情况: (1)两个物体都静止。 (2)两个物体速度相同: 速度相同的匀速直线运动。 初速度和加速度相同的变速运动。 2.“阻碍”的含义: (1)阻碍的对象:“阻碍”说明了静摩擦力的作用效果, 阻碍的是物体间的相对运动趋势,而不一定是物体的运 动。 (2)静摩擦力方向与运动方向的关系。 方向相同:作为动力。 方向相反:作为阻力。 方向不共线。 【思考讨论】 (1)将货物看成质点,请分析货物所受静摩擦力的方 向与其运动趋势方向是否共线,为什么?(模型建构) 提示:静摩擦力方向沿斜面向上,货物运动趋势方向向 上,所以两者不共线。 (2)将货物看成质点,请分析图中静摩擦力
6、是动力还是 阻力,为什么?(模型建构) 提示:由于静摩擦力方向与货物运动方向相同,所以静 摩擦力是动力。 【典例示范】 中国书法是一种艺术。在楷书笔画中，长横的写法要 领如下：起笔时一顿，然后向右行笔，收笔时略向右 按，再向左上回带。该同学在水平桌面上平铺一张白 纸，为防止打滑，他在白纸的左侧靠近边缘处用镇纸 压住。则下列关于行笔过程中各物体的受力情况正确 的是 ( ) A.毛笔对纸的压力一定大于毛笔的重力 B.镇纸受到了向右的静摩擦力 C.白纸受到了3个摩擦力 D.桌面受到了向右的静摩擦力 【审题关键】 序号信息提取 白纸有相对桌面向右运动的趋势 白纸与桌面之间存在静摩擦力 镇纸与白纸之间存
7、在静摩擦力 【解析】选D。提笔写字时,手对毛笔有向上的作用力, 则毛笔对纸的压力不一定大于毛笔的重力,选项A错误; 镇纸相对白纸无运动趋势,则镇纸不受静摩擦力作用, 选项B错误;白纸受到笔的向右的滑动摩擦力,同时受到 桌面的向左的静摩擦力作用,选项C错误;桌面受到了白 纸向右的静摩擦力,选项D正确;故选D。 【规律方法】假设法判断静摩擦力方向的步骤 (1)选定研究对象(受静摩擦力作用的物体); (2)选跟研究对象接触的物体为参考系; (3)假设接触面光滑,找出研究对象相对参考系的运动 方向(即接触面不光滑,研究对象的相对运动趋势的方 向); (4)静摩擦力的方向与相对运动趋势的方向相反。 【素
8、养训练】 1.关于静摩擦力,下列说法中正确的是() A.两个表面粗糙的物体,只要直接接触就会产生静摩擦 力 B.静摩擦力总是阻碍物体的运动 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 【解析】选C。两个表面粗糙的物体,只要直接接触产 生弹性形变,且有相对运动或相对运动趋势,就会产生 静摩擦力,故A错误;静摩擦力的方向总是与物体的相对 运动趋势方向相反,故B错误,C正确;对于一个条件确定 的接触面而言,静摩擦力的大小是根据平衡条件来确 定,是变化的,而最大静摩擦力是一定的,故D错误。 2.在车站、商场、机场、展览馆和体育馆等人流集中 的地方,通常会安
9、装自动扶梯(图1)或自动人行道(图 2),当一人分别站在左面的自动扶梯与右面的自动人行 道从一楼匀速上到二楼的过程中,他所受的摩擦力对应 的是 () A.都受到沿斜面向上的摩擦力 B.都受到水平向右的摩擦力 C.在图1人不受摩擦力,图2人受到沿斜面向上的摩擦力 D.图1受到水平向右的摩擦力,图2不受摩擦力 【解析】选C。图1中扶梯对人有向上的支持力,当人匀 速运动时,人相对扶梯没有运动以及运动趋势,故人不 受摩擦力;图2中,自动人行道为斜面,人相对扶梯有向 下的运动趋势,故人受到沿自动人行道向上的摩擦力, 所以C选项是正确的,A、B、D错误。 【补偿训练】 如图所示,杆的上端用细绳吊在天花板上
10、的O点,下 端放在水平面上,且杆都处于静止状态,则地面对杆的 摩擦力方向向左的是() 【解析】选A。A中杆在拉力和重力的作用下有向右的 运动趋势,故杆受到向左的摩擦力,所以A选项是正确的 ;B中杆受到竖直向上的拉力,则杆只受竖直方向上的 力,水平方向没有外力作用,故杆不受摩擦力,故B错误 ;C中杆受向上的拉力,水平方向没有外力的作用,故杆 没有水平方向的作用,故没有摩擦力,故C错误;D中杆在 拉力的作用下,相对地面有向左的运动趋势,故杆受向 右的摩擦力,故D错误。 四科学探究:静摩擦力的大小随拉力的变化 1.实验原理: (1)状态分析:水平桌面上,受拉力作用的物块开始运动 前,处于静止状态。
11、(2)二力平衡:根据二力平衡,物块所受静摩擦力大小与 弹簧测力计的拉力相等。 2.实验设计: (1)选用弹簧测力计,获得静摩擦力大小的数据。 (2)根据弹簧测力计示数的变化情况,分析静摩擦力大 小的变化规律。 (3)在物块上添加砝码,改变压力,研究静摩擦力的变化 规律。 (4)观察记录物块刚开始滑动时,弹簧测力计示数的变 化情况。 (5)比较两种情况下,弹簧测力计所显示的最大静摩擦 力大小与压力的关系。 (6)分析用力学传感器代替弹簧测力计得到的F -t图 像,归纳静摩擦力的变化规律。 3.实验结论: (1)静摩擦力随外力的增大而增大,且其增大有一个限 度。 (2)最大静摩擦力比滑动摩擦力略大
12、。 【思考讨论】 请设计实验方案,使静摩擦力大小的变化情况清晰地 显示出来。(科学探究) 提示:可采用如图所示的方案,将木块固定。两者开始 相对滑动前弹簧测力计的示数为静摩擦力大小。 【典例示范】 在探究静摩擦力变化的规律及滑动摩擦力规律的实 验中,特设计了如图甲所示的演示装置,力传感器A与计 算机连接,可获得力随时间变化的规律。将力传感器固 定在光滑水平桌面上,测力端通过细绳与一滑块相连 (调节传感器高度可使细绳水平),滑块放在较长的小车 上,小车一端连接一根轻绳并跨过光滑的定滑轮系一只 空沙桶(调节滑轮可使桌面上部细绳水平),整个装置处 于静止状态。实验开始时打开传感器同时缓慢向沙桶 里倒
13、入沙子,小车运动起来,立即停止倒沙子,若力传感 器采集的图像如图乙所示,则结合该F -t图像,请分析 以下问题。(g取10 N/kg) (1)空桶的重力为_。 (2)滑块与小车之间的最大静摩擦力的大小为_。 (3)若已知滑块的重力为G=9 N,则滑块与桌面间的动摩 擦因数为_。 【解析】(1)t=0时刻,传感器显示拉力为2 N,则滑块受 到的摩擦力为静摩擦力,由二力平衡可知,其大小为2 N,对车与空沙桶受力分析可知空沙桶的重力也等于2 N 。 (2)由图像可知,t=5 s时摩擦力达到最大值,即最大静 摩擦力为3.5 N。 (3)小车启动,说明带有沙的沙桶重力等于3.5 N,此时 摩擦力立即变为
14、滑动摩擦力,最大静摩擦力略大于滑动 摩擦力,故摩擦力突变为3 N的滑动摩擦力。若已知滑 块的重力G=9 N,由二力平衡可求出滑块对小车的压力 FN=G,由 可得动摩擦因数 答案:(1)2 N(2)3.5 N(3) 【素养训练】 1.用如图所示装置演示“静摩擦力”的大小。当重物 连同盘的总重力为2 N时,弹簧测力计显示拉力示数为 8 N。现往盘中加砝码,当盘与砝码总重力为12 N时,弹 簧测力计示数为 () A.12 NB.8 NC.4 ND.20 N 【解析】选B。加砝码前,木块处于静止状态,受力分析 知木块受到的静摩擦力大小为F=8 N-2 N=6 N,方向向 右,同时说明木块与桌面间的最大
15、静摩擦力至少为6 N 。当加砝码后,即绳中拉力改变后,水平方向假设木块 不动,其所受摩擦力大小为F=12 N-8 N=4 N,小于最 大静摩擦力,故木块仍静止,弹簧测力计示数仍为8 N。 2.如图所示,重为200 N的A木块放在水平桌面上静止不 动,桌面与木块之间的动摩擦因数=0.1。现将重为 15 N的B物体通过轻质细绳,跨过定滑轮与A木块连接在 一起,则水平桌面与A之间的摩擦力大小为_N。 当B物体的重量变为30 N,则水平桌面与A之间的摩擦力 大小变为_N。(设最大静摩擦力等于滑 动摩擦力) 【解析】重为200 N的A木块放在水平桌面上静止不动, 桌面与木块之间的动摩擦因数=0.1。则滑
16、动摩擦力 大小为Ff=FN=0.1200 N=20 N,因为重为15 N的B物 体,拉力为15 N小于滑动摩擦力,因此水平桌面与A之间 是静摩擦力,则大小为15 N;当B物体的重量变为30 N, 拉力大于滑动摩擦力,因此水平桌面与A之间是滑动摩 擦力,其大小为20 N。 答案:1520 【补偿训练】 1.研究滑动摩擦力大小的实验装置如图所示,木块 和木板叠放于水平桌面上,弹簧测力计水平固定,通过 水平细绳与木块相连。用缓慢增大的力拉动木板,使之 在桌面上滑动(木块始终未脱离木板)。弹簧测力计示 数稳定后() A.由于木块相对桌面静止,弹簧测力计示数与木板的运 动状态有关 B.由于木块相对桌面静
17、止,弹簧测力计示数一定等于木 板受到的拉力 C.由于木板相对桌面运动,弹簧测力计示数一定小于木 板受到的拉力 D.由于木板相对桌面运动,弹簧测力计示数一定大于木 板受到的滑动摩擦力 【解析】选C。当弹簧测力计示数稳定后,木块相对地 面静止,弹簧测力计的拉力等于木块受到的滑动摩擦力, 这个力的大小与木板的运动状态无关。对木板进行受 力分析,水平方向上受到向右的拉力和向左的木块的摩 擦力、向左的桌面的摩擦力,木板向右运动,且力缓慢 增大,向右的力大于等于向左的力,故拉力一定大于木 块受到的摩擦力,即大于弹簧测力计的拉力,故C项正确。 2.(多选)如图所示,用大小相等、方向相反且在同一水 平面上的两
18、个力FN挤压同样的木板,木板中间夹着两块 同样的砖,砖和木板均保持静止。下述结论正确的是 () A.两砖间有弹力 B.两砖间没有摩擦力 C.FN越大,板和与之相接触的砖之间的摩擦力越大 D.FN越大,每块砖所受各力的合力越大 【解析】选A、B。设每一块砖的重力为G,一侧木板对 砖的摩擦力大小为f1,两块砖之间的摩擦力大小为f2。 根据平衡条件得:对整体,有:2f1=2G,得f1=G。对左侧 砖,有:f1+f2=G。解得f2=0。即两砖间摩擦力为零,而且 这个结果与FN无关,B正确,C错误;两砖始终受力平衡, 合力为零,且两砖之间有相互挤压的力,A正确,D错误。 故选A、B。 3.如图所示,静止
19、在水平面上的物体,所受重力为200 N,物体和水平面之间的动摩擦因数=0.1,最大静摩擦 力等于滑动摩擦力大小。求下列两种情况中的摩擦力: (1)给物体施加一个向左、大小为10 N的水平拉力。 (2)给物体施加一个向左、大小为30 N的水平拉力。 【解析】物体所受最大静摩擦力大小为: Ffm=FN=0.1200 N=20 N。 (1)当F1=10 N20 N时,物体向左滑动,则物体所受摩擦 力为滑动摩擦力,故: Ff2=Ffm=20 N ,方向水平向右 答案:(1)10 N,方向水平向右 (2)20 N,方向水平向右 【拓展例题】考查内容:摩擦力与图像的结合 【典例】如图甲所示,某同学用水平绳拉放在平台 上的行李包,一直没有拉动,通过手上的弹簧测力计测 出拉力F与时间t的关系如图乙所示,则行李包与地面的 摩擦力的大小对应的关系图是() 【解析】选A。该同学没有拉动行李包,说明行李包与 平台间的摩擦力是静摩擦力,此时静摩擦力等于拉力。 【课堂回眸】 谢谢 观观看 谢谢
