人教版物理必修一3.4《摩擦力》ppt课件.ppt

第三章 相互作用 学案 4 　摩擦力 目标定位 1. 知道摩擦力的定义及分类 . 2. 理解静摩擦力和滑动摩擦力的产生条件 . 3. 会判断摩擦力的方向及计算摩擦力的大小 . 4. 了解最大静摩擦力的概念 . 知识探究 自我检测 一、静摩擦力 问题设计 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 1 所示 . 知识探究 图 1 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 . (1) 木块受到拉力 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　 说明桌面对木块施加一个与拉力方向相反的、大小也为 1 N 的力，这个力就是桌面对木块的静摩擦力 . (2) 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 . (3) 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 . 2. 在矿山、码头、工厂中多用传送带将货物 由低处传送到高处 . 如图 2 所示，传送带匀速 转动，货物和传送带相对静止 . (1) 传送带靠什么力把货物送到高处？此力方向如何？ 图 2 答案　 静摩擦力 . 静摩擦力的方向沿斜面向上 ( 与物体运动方向相同 ). (2) 只有静止的物体才受静摩擦力吗？静摩擦力总是阻碍物体的运动吗？ 答案　 不是 . 静摩擦力发生在两个相对静止的物体之间，物体本身可以运动 . 静摩擦力阻碍的是相对运动趋势，并不总是阻碍物体的运动 . 静摩擦力也可以是动力 . 要点提炼 1 . 定义：两个物体之间只有 ，而没有 时产生的摩擦力叫做静摩擦力 . 2 . 静摩擦力产生的条件 (1) 物体相互接触且相互挤压 . (2) 接触面 . (3) 两物体间相对静止但有 . 注意 　两物体是 “ 相对静止 ” ，并不是静止 . 相对运动的趋势 相对运动 粗糙 相对运动趋势 3 . 静摩擦力的方向 总是沿着 ，并且跟物体间 的方向相反 . 注意　 (1) 与 “ 相对运动趋势的方向相反 ” ，并不是与 “ 运动方向 ” 相反 . (2) 静摩擦力的效果是阻碍物体间的相对运动趋势，并不是阻碍物体的运动 . 接触面 相对运动趋势 4 . 静摩擦力的大小 (1) 静摩擦力的大小总随迫使物体发生相对运动的外力的变化而变化，与正压力大小 ( 填 “ 有关 ” 或 “ 无关 ” ) . (2) 静摩擦力有一个最大值，即最大静摩擦力 F max ，静摩擦力的范围是 . (3) 静摩擦力的大小一般根据平衡条件求解 . 如图 3 中水平力 F ＝ 1 N 、 2 N 、 3 N 时物块没 有运动，静摩擦力大小分别为 N 、 N 、 N. 图 3 无关 0< F ≤ F max 1 2 3 延伸思考 产生静摩擦力的条件之一是 “ 两物体之间有相对运动趋势 ” . 那么，何为 “ 相对运动趋势 ” ？如何判断 “ 相对运动趋势 ” 的方向？ 答案　 “ 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，但还处于相对静止状态 . 例如用力推木箱，木箱未动，但木箱有相对地面向前的运动趋势 . “ 相对运动趋势的方向 ” 是指假设接触面光滑时，物体将要发生相对运动的方向 . 如图，物体静止在粗糙斜面上，假设斜面光滑时，物体将沿斜面下滑，即物体静止时，相对 ( 斜面 ) 运动趋势的方向是沿斜面向下 . 二、滑动摩擦力 问题设计 1. 用力将黑板擦 ( 毛较长 ) 在黑板上滑动，观察 毛刷的弯曲方向 . 如图 4 所示，毛刷为什么向后 弯曲？ 图 4 答案　 因为毛刷所受滑动摩擦力的方向沿板面，与板擦运动方向相反 . 2 . 把手按在桌面上，用力向前滑动，手有什么感觉？增大手与桌面的压力，感觉有什么不同？这说明什么？阅读课本，写出滑动摩擦力的公式 . 答案　 手受到向后的阻力 ( 滑动摩擦力 ). 感觉手受到向后的阻力 ( 滑动摩擦力 ) 增大 . 滑动摩擦力大小随着压力的增大而增大 . F ＝ μF N . 要点提炼 1 . 定义：当一个物体在另一个物体表面滑动时，会受到另一个物体 的力，这种力叫做滑动摩擦力 . 2 . 滑动摩擦力产生的条件 (1) 两物体相互接触且 . (2) 接触面 . (3) 两物体间有 . 阻碍它滑动 相互挤压 粗糙 相对运动 3 . 滑动摩擦力的方向 总是沿着 ，并且与 的方向相反 . 注意 　 (1) 与 “ 相对运动的方向相反 ” ，并不是与 “ 运动方向 ” 相反 . (2) 滑动摩擦力的效果是阻碍物体间的相对运动，并不是阻碍物体的运动 . 接触面 相对运动 4 . 滑动摩擦力的大小 滑动摩擦力的大小跟 成正比 . 公式： F ＝ μF N ， μ 为动摩擦因数，取决于相互接触的两物体的 和接触面的粗糙程度，与接触面的面积 ( 填 “ 有关 ” 或 “ 无关 ” ) ，与物体间相对运动的速度大小 ( 填 “ 有关 ” 或 “ 无关 ” ) . 压力 材料 无关 无关 典 例精析 一、对摩擦力概念的理解 例 1 　关于摩擦力的产生，下列说法中正确的是 ( 　　 ) A . 相互压紧的粗糙物体间一定有摩擦力 B . 有相对运动或有相对运动趋势的物体间一定有摩擦力 C . 相互压紧并运动的物体间一定有摩擦力作用 D . 只有相互压紧和发生相对运动 ( 或有相对运动趋势 ) 的物 体间才可能有摩擦力的作用 解析　 要产生摩擦力，首先要有弹力，其次要接触面不光滑，还要有相对运动或有相对运动趋势，故只有 D 正确 . 答案　 D 二、静摩擦力 例 2 　如图 5 所示，有一重力不计的方形容器，被水平力 F 压在竖直的墙面上处于静止状态，现缓慢地向容器内注水，直到将容器刚好盛满为止，在此过程中容器始终保持静止，则下列说法中正确的是 ( 　　 ) A . 容器受到的摩擦力不变 B . 容器受到的摩擦力逐渐增大 C . 水平力 F 可能不变 D . 水平力 F 必须逐渐增大 图 5 解析　 容器处于平衡状态，在竖直方向上重力与摩擦力平衡，盛满水前墙面对容器的静摩擦力一直增大，如果一直没有达到正压力 F 作用下的最大静摩擦力，则水平力 F 可能不变，选项 B 、 C 正确 . 答案　 BC 三、滑动摩擦力 例 3 　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，如图 6 所示， 则在匀速拖出的过程中 ( 　　 ) 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 而工人拉力也不变 图 6 解析　 匀速拉动的过程只能持续到重心离开台面的瞬间，材料的重心在台面上，故材料对台面的压力不变，故材料受到的支持力不变，故 C 错误； 而在拉动过程中动摩擦因数不变，由 F ＝ μF N 可知摩擦力是不变的，故 A 、 B 错误； 因为材料做匀速直线运动，摩擦力不变，所以工人的拉力是不变的，故 D 正确 . 答案　 D 例 4 　质量为 2 kg 的物体静止在水平地面上，如 图 7 所示，物体与地面间的动摩擦因数为 0.5 ， 最大静摩擦力与滑动摩擦力视为相等，给物体一水平推力 F .( 取 g ＝ 10 N/kg) (1) 当推力大小为 5 N 时，地面对物体的摩擦力是多大？ (2) 当推力大小为 12 N 时，地面对物体的摩擦力是多大？ (3) 物体运动过程中突然把推力去掉，此时地面对物体的摩擦力是多大？ 图 7 解析　 在地面上， F N ＝ mg ，则滑动摩擦力 ( 即最大静摩擦力 F max ) 大小为 F max ＝ μF N ＝ μmg ＝ 0.5 × 2 × 10 N ＝ 10 N. (1) 当推力 F ＝ 5 N 时， F < F max ，物体静止，则由二力平衡知：地面对物体的静摩擦力的大小 F 静 ＝ F ＝ 5 N. (2) 当推力 F ＝ 12 N 时， F > F max ，物体滑动，则地面对物体的滑动摩擦力的大小 F 滑 ＝ μF N ＝ μmg ＝ 10 N. (3) 物体运动过程中突然把推力去掉，地面对物体的摩擦力为滑动摩擦力，其大小 F 滑 ′ ＝ 10 N. 答案　 (1)5 N (2)10 N (3)10 N 课堂要点小结 摩擦力的比较   静摩擦力 滑动摩擦力 说明 产生条件 相同点 ① 相互接触； ② 相互挤压； ③ 接触面粗糙 最大静摩擦力比滑动摩擦力稍大；在有些计算中可认为滑动摩擦力等于最大静摩擦力 不同点 有相对运动趋势 有相对运动   静摩擦力 滑动摩擦力 说明 力的三要素 大小 不同点 被动力，与压力无关，大小为 0< F ≤ F max 与压力成正比，公式 F ＝ μF N 最大静摩擦力比滑动摩擦力稍大；在有些计算中可认为滑动摩擦力等于最大静摩擦力 方向 相同点 ① 与运动方向无直接关系，可与运动方向同向，也可与运动方向反向或者成某一夹角； ② 与接触面相切； ③ 与同一接触面上的弹力方向垂直   静摩擦力 滑动摩擦力 说明 力的三要素 方向 不同点 与相对运动趋势方向相反 与相对运动方向相反 最大静摩擦力比滑动摩擦力稍大；在有些计算中可认为滑动摩擦力等于最大静摩擦力 作用点 相同点 在接触面上，作力的图示时，可根据等效原理画到物体的重心上 1 2 3 4 1.( 静摩擦力 ) 置于水平地面上的物体在沿水平方 向的拉力作用下，仍处于静止，则物体所受静摩擦力的大小 ( 　　 ) A . 与压力成正比 B . 等于水平拉力 C . 小于滑动摩擦力 D . 在物体上叠放另一物体，该物体受到的静摩擦力不变 自我检测 1 2 3 4 解析　 静摩擦力的产生取决于使物体产生相对运动趋势的外力的作用，也就是等于平行于接触面切线方向的外力的大小，与压力大小无关，故 B 、 D 正确 . 答案　 BD 1 2 3 4 2 . ( 静摩擦力 ) 用手握住瓶子，使瓶子在竖直方向悬空 静止，如图 8 所示 . 关于瓶子所受的摩擦力 , 下列说法 正确的是 ( 　　 ) A . 握力越大，摩擦力越大 B . 只要瓶子不动，摩擦力的大小就与握力的大小无关 C . 如果握力加倍，则摩擦力的方向由向下变成向上 D . 手越干越粗糙，摩擦力越大 图 8 1 2 3 4 解析　 只要瓶子静止，根据二力平衡的知识，瓶子在竖直方向上受到的静摩擦力与重力总是等大反向，与握力大小无关 . B 项正确 . 答案　 B 1 2 3 4 3 . ( 滑动摩擦力的理解 ) 以下关于滑动摩擦力的说法中，正确的是 ( 　　 ) A . 滑动摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反 B . 滑动摩擦力总是阻碍物体的运动 C . 滑动摩擦力的方向总是与物体的相对运动方向相反 D . 两个相互接触的物体发生相对滑动时，它们都要受到 滑动摩擦力的作用 1 2 3 4 解析　 滑动摩擦力的方向总是与物体的相对运动方向相反，但与物体的运动方向既可能相同，也可能相反，既可能促进物体的运动，也可能阻碍物体的运动， A 、 B 错误， C 正确 . 摩擦力的产生必须具备三个条件，两个相互接触的物体发生相对滑动时，接触面间相互挤压和粗糙的条件不一定具备，此时物体间不一定有摩擦力， D 错误 . 答案　 C 1 2 3 4 4 . ( 摩擦力大小的计算 ) 用 20 N 的水平力在水平地面上拉重 60 N 的物体时，物体恰能被拉动；物体运动后只需 18 N 的拉力即可使物体做匀速直线运动 . 该物体静止在水平地面上，若用 15 N 的水平力拉该物体，物体受到的摩擦力大小为 ________ ；若用 30 N 的水平力拉该物体，物体受到的摩擦力大小为 ________ ；物体与地面间的动摩擦因数为 ________ . 1 2 3 4 解析　 水平力为 20 N 时恰能拉动物体，说明最大静摩擦力 F max ＝ 20 N . 若用 F 1 ＝ 15 N 的力拉物体，由于 F 1 < F max ，故物体不会相对于地面滑动，物体受静摩擦力的作用，由二力平衡得物体此时受到的摩擦力 F 静 ＝ F 1 ＝ 15 N ，又因为物体运动后只需 18 N 的拉力即可使物体做匀速直线运动，故 F 滑 ＝ 18 N ，当用 F 2 ＝ 30 N 的力拉物体时， F 2 > F max ，物体受滑动摩擦力，大小 为 F 滑 ＝ 18 N . 又由 F 滑 ＝ μF N 得 μ ＝ ＝ 0.3. 答案　 15 N 　 18 N 　 0.3