高中物理 第3章 摩擦力學(xué)案 滬科版必修

學(xué)案4摩擦力學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1.知道摩擦力的定義及分類.2.理解靜摩擦力和滑動摩擦力的產(chǎn)生條件.3.會判斷摩擦力的方向及計算摩擦力的大小.4.了解最大靜摩擦力的概念一、滑動摩擦力1定義：當(dāng)一個物體跟另一個物體有相對滑動時，在它們的接觸面上產(chǎn)生的摩擦力，叫做滑動摩擦力2方向：總是跟物體的相對運動的方向相反，始終阻礙著物體間的相對運動3大?。河霉奖硎緁N，其中N表示壓力的大小，是一個沒有單位的比例系數(shù)，叫做動摩擦因數(shù)，它的數(shù)值跟相互接觸的兩個物體的材料性質(zhì)、表面狀況(粗糙程度、干濕情況等)有關(guān)二、靜摩擦力1定義：物理學(xué)中，把物體間有相對滑動趨勢時產(chǎn)生的摩擦力，叫做靜摩擦力2方向：總是跟物體間相對滑動趨勢方向相反3最大靜摩擦力：隨著外力的增大，靜摩擦力也增大，但靜摩擦力的增大是有一定限度的，靜摩擦力的最大值fmax叫做最大靜摩擦力4靜摩擦力的大?。簝晌矬w間實際發(fā)生的靜摩擦力f在0與fmax之間變化.一、靜摩擦力問題設(shè)計1把木塊放在水平桌面上，用彈簧測力計沿水平方向向右拉木塊，如圖1所示圖1當(dāng)測力計的示數(shù)為1 N時，木塊沒有動；逐漸增大拉力到2 N 時，木塊仍靜止；繼續(xù)增大拉力到4 N時，木塊開始移動，此時拉力突然變小到3.8 N，此后木塊勻速運動，拉力保持3.8 N不變(1)木塊受到的拉力為1 N時，有相對桌面運動的趨勢但沒有運動，說明什么呢？(2)隨著外力的增大，靜摩擦力有什么變化？(3)靜摩擦力在哪里產(chǎn)生？沿什么方向？答案(1)說明桌面對木塊施加一個與拉力方向相反的、大小也為1 N的力，這個力就是桌面對木塊的靜摩擦力1 / 12(2)靜摩擦力的大小隨著外力的增大而增大，但有一個最大值(3)靜摩擦力產(chǎn)生在相對靜止但有相對運動趨勢的物體之間靜摩擦力的方向與接觸面相切，與物體相對運動趨勢的方向相反2.在礦山、碼頭、工廠中多用傳送帶將貨物由低處傳送到高處如圖2所示，傳送帶勻速轉(zhuǎn)動，貨物和傳送帶相對靜止圖2(1)傳送帶靠什么力把貨物送到高處？此力方向如何？(2)只有靜止的物體才受靜摩擦力嗎？靜摩擦力總是阻礙物體的運動嗎？答案(1)靜摩擦力靜摩擦力的方向沿斜面向上(與物體運動方向相同)(2)不是靜摩擦力發(fā)生在兩個相對靜止的物體之間，物體本身可以運動靜摩擦力阻礙的是相對運動趨勢，并不總是阻礙物體的運動靜摩擦力也可以是動力要點提煉1靜摩擦力產(chǎn)生的條件(1)物體相互接觸且相互擠壓(2)接觸面粗糙(3)兩物體間相對靜止但有相對運動趨勢注意兩物體是“相對靜止”，并不是靜止2靜摩擦力的方向總是沿著接觸面，并且跟物體間相對運動趨勢的方向相反注意(1)與“相對運動趨勢的方向相反”，并不是與“運動方向”相反(2)靜摩擦力的效果是阻礙物體間的相對運動趨勢，并不是阻礙物體的運動3靜摩擦力的大小(1)靜摩擦力具有被動性，即其大小總隨迫使物體發(fā)生相對運動的外力的變化而變化，與正壓力大小無關(guān)(填“有關(guān)”或“無關(guān)”)(2)靜摩擦力有一個最大值，即最大靜摩擦力fmax，靜摩擦力的范圍是0<ffmax.(3)靜摩擦力的大小一般根據(jù)平衡條件求解如圖3中水平力F1 N、2 N、3 N時物塊沒有運動，靜摩擦力大小分別為1 N、2 N、3 N.圖3延伸思考產(chǎn)生靜摩擦力的條件之一是“兩物體之間有相對運動趨勢”那么，何為“相對運動趨勢”？如何判斷“相對運動趨勢”的方向？答案“相對運動趨勢”是指一個物體相對于與它接觸的另一個物體有運動的可能，但還處于相對靜止?fàn)顟B(tài)例如用力推木箱，木箱未動，但木箱有相對地面向前的運動趨勢“相對運動趨勢的方向”是指假設(shè)接觸面光滑時，物體將要發(fā)生相對運動的方向如圖，物體靜止在粗糙斜面上，假設(shè)斜面光滑時，物體將沿斜面下滑，即物體靜止時，相對(斜面)運動趨勢的方向是沿斜面向下二、滑動摩擦力 問題設(shè)計1.用力將黑板擦(毛較長)在黑板上滑動，觀察毛刷的彎曲方向如圖4所示，毛刷為什么向后彎曲？圖4答案因為毛刷所受滑動摩擦力的方向沿板面，與板擦運動方向相反2把手按在桌面上，用力向前滑動，手有什么感覺？增大手與桌面的壓力，感覺有什么不同？這說明什么？閱讀課本，寫出滑動摩擦力的公式答案手受到向后的阻力(滑動摩擦力)感覺手受到向后的阻力(滑動摩擦力)增大滑動摩擦力大小隨著壓力的增大而增大fN.要點提煉1滑動摩擦力產(chǎn)生的條件(1)兩物體相互接觸且相互擠壓(2)接觸面粗糙(3)兩物體間有相對運動2滑動摩擦力的方向總是沿著接觸面，并且與相對運動的方向相反注意(1)與“相對運動的方向相反”，并不是與“運動方向”相反(2)滑動摩擦力的效果是阻礙物體間的相對運動，并不是阻礙物體的運動3滑動摩擦力的大小滑動摩擦力的大小跟壓力成正比公式：fN，為動摩擦因數(shù)，取決于相互接觸的兩物體的材料和接觸面的粗糙程度，與接觸面的面積無關(guān)(填“有關(guān)”或“無關(guān)”)延伸思考如圖5所示，物體A疊放在置于光滑水平面的木板B上，兩物體都沿著水平方向向右運動，某時刻的速度分別為vA1 m/s，vB2 m/s.請分別分析A、B兩物體受到的滑動摩擦力的方向滑動摩擦力一定阻礙物體的運動嗎？圖5答案以B為參考系，A相對B向左運動，A受到B向右的滑動摩擦力f1；以A為參考系，B相對于A向右運動，所以B受到A向左的滑動摩擦力f2.B對A的摩擦力與A的運動方向相同，是動力A對B的摩擦力與B的運動方向相反，是阻力所以滑動摩擦力可以與物體運動方向相反，也可以與物體運動方向相同，可以是阻力，也可以是動力一、對摩擦力概念的理解例1關(guān)于摩擦力的產(chǎn)生，下列說法中正確的是()A相互壓緊的粗糙物體間一定有摩擦力B有相對運動或有相對運動趨勢的物體間一定有摩擦力C相互壓緊并運動的物體間一定有摩擦力作用D只有相互壓緊和發(fā)生相對運動(或有相對運動趨勢)的物體間才可能有摩擦力的作用解析要產(chǎn)生摩擦力，首先要有彈力，其次要接觸面不光滑，還要有相對運動或有相對運動趨勢，故只有D正確答案D二、滑動摩擦力例2裝修工人在搬運材料時施加一個水平拉力將其從水平臺面上拖出，如圖6所示，則在勻速拖出的過程中()圖6A材料與平臺之間的接觸面積逐漸減小，摩擦力逐漸減小B材料與平臺之間的接觸面積逐漸減小，拉力逐漸減小C平臺對材料的支持力逐漸減小，摩擦力逐漸減小D材料與平臺之間的動摩擦因數(shù)不變，支持力也不變，因而工人拉力也不變答案D解析勻速拉動的過程只能持續(xù)到重心離開臺面的瞬間，材料的重心在臺面上，故材料對臺面的壓力不變，故材料受到的支持力不變，故C錯誤；而在拉動過程中動摩擦因數(shù)不變，由fN可知摩擦力是不變的，故A、B錯誤；因為材料做勻速直線運動，摩擦力不變，所以工人的拉力是不變的，故D正確例3質(zhì)量為2 kg的物體靜止在水平地面上，如圖7所示，物體與地面間的動摩擦因數(shù)為0.5，最大靜摩擦力與滑動摩擦力視為相等，給物體一水平推力F.(取g10 N/kg)圖7(1)當(dāng)推力大小為5 N時，地面對物體的摩擦力是多大？(2)當(dāng)推力大小為12 N時，地面對物體的摩擦力是多大？(3)物體運動過程中突然把推力去掉，此時地面對物體的摩擦力是多大？解析在地面上，Nmg，則滑動摩擦力(即最大靜摩擦力fmax)大小為fmaxNmg0.5×2×10 N10 N.(1)當(dāng)推力F5 N時，F(xiàn)<fmax，物體靜止，則由二力平衡知：地面對物體的靜摩擦力的大小f靜F5 N.(2)當(dāng)推力F12 N時，f>fmax，物體滑動則地面對物體的滑動摩擦力的大小f滑Nmg10 N.(3)物體運動過程中突然把推力去掉，地面對物體的摩擦力為滑動摩擦力，其大小f滑10 N.答案(1)5 N(2)10 N(3)10 N三、靜摩擦力例4如圖8所示，有一重力不計的方形容器，被水平力F壓在豎直的墻面上處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)緩慢地向容器內(nèi)注水，直到將容器剛好盛滿為止，在此過程中容器始終保持靜止，則下列說法中正確的是()圖8A容器受到的摩擦力不變B容器受到的摩擦力逐漸增大C水平力F可能不變D水平力F必須逐漸增大解析容器處于平衡狀態(tài)，在豎直方向上重力與摩擦力平衡，盛滿水前墻面對容器的靜摩擦力一直增大，如果一直沒有達(dá)到正壓力F作用下的最大靜摩擦力，則水平力F可能不變，選項B、C正確答案BC摩擦力的比較靜摩擦力滑動摩擦力說明產(chǎn)生條件相同點相互接觸；相互擠壓；接觸面粗糙最大靜摩擦力比滑動摩擦力稍大；在有些計算中可認(rèn)為滑動摩擦力等于最大靜摩擦力不同點有相對運動趨勢有相對運動力的三要素大小不同點被動力，與壓力無關(guān)，大小為0<ffmax與壓力成正比，公式fN方向相同點與運動方向無直接關(guān)系，可與運動方向同向，也可與運動方向反向或者成某一夾角；與接觸面相切；與同一接觸面上的彈力方向垂直不同點與相對運動趨勢方向相反與相對運動方向相反作用點相同點在接觸面上，作力的圖示時，可根據(jù)等效原理畫到物體的重心上1.(滑動摩擦力的理解)以下關(guān)于滑動摩擦力的說法中，正確的是()A滑動摩擦力的方向總是與物體的運動方向相反B滑動摩擦力總是阻礙物體的運動C滑動摩擦力的方向總是與物體的相對運動方向相反D兩個相互接觸的物體發(fā)生相對滑動時，它們都要受到滑動摩擦力的作用答案C解析滑動摩擦力的方向總是與物體的相對運動方向相反，但與物體的運動方向既可能相同，也可能相反，既可能促進(jìn)物體的運動，也可能阻礙物體的運動，A、B錯誤，C正確摩擦力的產(chǎn)生必須具備三個條件，兩個相互接觸的物體發(fā)生相對滑動時，接觸面間相互擠壓和粗糙的條件不一定具備，此時物體間不一定有摩擦力，D錯誤2(靜摩擦力)置于水平地面上的物體在沿水平方向的拉力作用下，仍處于靜止，則物體所受靜摩擦力的大小()A與壓力成正比B等于水平拉力C小于滑動摩擦力D在物體上疊放另一物體，該物體受到的靜摩擦力不變答案BD解析靜摩擦力的產(chǎn)生取決于使物體產(chǎn)生相對運動趨勢的外力的作用，也就是等于平行于接觸面切線方向的外力的大小，與壓力大小無關(guān)；最大靜摩擦力比滑動摩擦力稍大，無法判斷此時的靜摩擦力是否小于滑動摩擦力，故B、D正確3(摩擦力大小的計算)用20 N的水平力在水平地面上拉重60 N的物體時，物體恰能被拉動；物體運動后只需18 N的拉力即可使物體做勻速直線運動該物體靜止在水平地面上，若用15 N的水平力拉該物體，物體受到的摩擦力大小為_；若用30 N的水平力拉該物體，物體受到的摩擦力大小為_；物體與地面間的動摩擦因數(shù)為_答案15 N18 N0.3解析水平力為20 N時恰能拉動物體，說明最大靜摩擦力fmax20 N若用F115 N的力拉物體，由于F1<fmax，故物體不會相對于地面滑動，物體受靜摩擦力的作用，由二力平衡得物體此時受到的摩擦力f靜F115 N，又因為物體運動后只需18 N的拉力即可使物體做勻速直線運動，故f滑18 N，當(dāng)用F230 N的力拉物體時，F(xiàn)2>fmax，物體受滑動摩擦力，大小為f滑18 N又由f滑N得0.3.題組一對摩擦力的理解1下列關(guān)于摩擦力的說法，正確的是()A作用在物體上的滑動摩擦力只能使物體減速，不可能使物體加速B作用在物體上的靜摩擦力只能使物體加速，不可能使物體減速C作用在物體上的滑動摩擦力既可能使物體減速，也可能使物體加速D作用在物體上的靜摩擦力既可能使物體加速，也可能使物體減速答案CD解析摩擦力的方向可能與物體運動方向相同，也可能與物體運動方向相反，但一定是與物體相對運動方向或相對運動趨勢方向相反當(dāng)滑動摩擦力的方向與物體的運動方向相同時，使物體加速，選項A錯誤，C正確；當(dāng)靜摩擦力的方向與物體的運動方向相反時，使物體減速，選項B錯誤，D正確2關(guān)于摩擦力與彈力的關(guān)系，下列說法正確的是()A有彈力一定有摩擦力B有摩擦力一定有彈力C彈力越大，摩擦力越大D摩擦力越大，彈力一定越大答案B解析根據(jù)摩擦力和彈力產(chǎn)生的特點可知，有摩擦力一定有彈力，但有彈力不一定有摩擦力，A錯，B對；彈力越大，摩擦力不一定越大，同理，摩擦力越大，彈力也不一定越大，C、D錯題組二滑動摩擦力3關(guān)于滑動摩擦力，下列說法正確的是()A壓力越大，滑動摩擦力越大B壓力不變，動摩擦因數(shù)不變，接觸面積越大，滑動摩擦力越大C壓力不變，動摩擦因數(shù)不變，速度越大，滑動摩擦力越大D動摩擦因數(shù)不變，壓力越大，滑動摩擦力越大答案D解析由滑動摩擦力計算式fN知，兩物體間滑動摩擦力的大小只與動摩擦因數(shù)及壓力N有關(guān)，與接觸面積及兩物體間的相對運動速度無關(guān)4關(guān)于動摩擦因數(shù)，下列說法正確的是()A兩接觸面間壓力越大，動摩擦因數(shù)越大B兩物體間滑動摩擦力越大，動摩擦因數(shù)越大C兩物體間的動摩擦因數(shù)與滑動摩擦力成正比，與兩物體間的壓力成反比D兩物體間的動摩擦因數(shù)是由兩物體的材料和接觸面的粗糙程度等決定的，與滑動摩擦力和正壓力的大小無關(guān)答案D5如圖1所示，把兩本書一頁一頁地交叉對插，然后兩手各抓住一本書的書脊用力對拉，平時隨手很容易移動的兩本書竟會變得像用強(qiáng)力膠粘在一起似的，難舍難分，關(guān)于其中的原因下列說法正確的是()圖1A增大了摩擦的接觸面積B增大了動摩擦因數(shù)C增加了摩擦力的個數(shù)D以上說法都不對答案C解析摩擦力的大小只和壓力及動摩擦因數(shù)有關(guān)，和接觸面積沒有關(guān)系，把兩本書一頁一頁地交叉對插后，每頁間的動摩擦因數(shù)沒有改變，但每頁間都有摩擦力作用，拉開兩本書的力等于一本書每頁受到的摩擦力的和，相當(dāng)于增加了摩擦力的個數(shù)，C項正確題組三靜摩擦力6關(guān)于靜摩擦力，下列說法中正確的是()A兩個表面粗糙的物體，只要直接接觸就會產(chǎn)生靜摩擦力B靜摩擦力總是阻礙物體的運動C靜摩擦力的方向跟物體間相對運動趨勢的方向相反D兩個物體之間的靜摩擦力總是一個定值答案C解析由于靜摩擦力產(chǎn)生在彼此直接接觸且相互擠壓、接觸面粗糙又有相對運動趨勢的物體之間，所以A錯誤；靜摩擦力的作用是阻礙物體間的相對運動趨勢，方向與物體間相對運動趨勢的方向相反，不能說成阻礙物體的運動，所以B錯誤，C正確；兩物體間靜摩擦力的大小隨物體所受外力的變化而變化，因此D錯誤7.如圖5所示，質(zhì)量為m的物體在水平向左拉力F1和水平向右拉力F2作用下，靜止于水平地面上，已知物體與地面間的動摩擦因數(shù)為，則物體所受摩擦力f的大小和方向為()圖5AF1>F2時，fF1F2，方向水平向右BF1<F2時，fF2F1，方向水平向右CF2F1，f0D根據(jù)摩擦力計算公式可知，f為定值mg答案AC解析當(dāng)F1>F2時，物體有向左的運動趨勢，故f方向為水平向右，根據(jù)平衡條件可知fF1F2，A對；當(dāng)F1<F2時，物體有向右的運動趨勢，故f方向為水平向左，同理可得，fF2F1，B錯；當(dāng)F1F2時，物體受力平衡，無相對運動趨勢，故f0，C對；題中已知物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，不會有滑動摩擦力產(chǎn)生，計算公式不成立，D錯題組四綜合應(yīng)用8如圖6所示，一質(zhì)量為m的木塊靠在豎直粗糙的墻壁上，且受到水平力F的作用，已知木塊與墻壁間的動摩擦因數(shù)為，下列說法正確的是()圖6A若木塊靜止，則木塊受到的靜摩擦力大小等于mg，方向豎直向上B若木塊靜止，當(dāng)F增大時，木塊受到的靜摩擦力隨之增大C若木塊沿墻壁向下運動， 則墻壁對木塊的摩擦力大小為FD若開始時木塊靜止，當(dāng)撤去F，木塊沿墻壁下滑時，木塊不受滑動摩擦力作用答案ACD解析若木塊靜止，則木塊受到的靜摩擦力與重力平衡，大小為mg，方向豎直向上，故A正確，B錯誤；木塊沿墻壁向下運動，墻對木塊的摩擦力大小為NF，故C正確；當(dāng)撤去F時，墻與木塊間無彈力，則木塊不受摩擦力作用，故D正確9如圖7所示為表面粗糙的傾斜皮帶傳輸裝置，皮帶的傳動速度保持不變物體被無初速度地放在皮帶的底端A上，開始時物體在皮帶上滑動，當(dāng)它到達(dá)位置B后就不再相對皮帶滑動，而是隨皮帶一起勻速運動，直至傳送到頂端C，在傳送過程中，物體受到的摩擦力()在AB段為沿皮帶向上的滑動摩擦力在AB段為沿皮帶向下的滑動摩擦力在BC段不受靜摩擦力在BC段受沿皮帶向上的靜摩擦力圖7A B C D答案B解析在AB段，物體相對皮帶向下滑動，受到沿皮帶向上的滑動摩擦力，對；在BC段，物體相對皮帶有向下滑的趨勢，受到沿皮帶向上的靜摩擦力，對，故B項正確 希望對大家有所幫助，多謝您的瀏覽！