教科版高中物理必修第一冊第3章相互作用第3節(jié)摩擦力課件

第3節(jié)摩擦力第三章內(nèi)容索引010203自主預(yù)習(xí)·新知導(dǎo)學(xué)合作探究·釋疑解惑課堂小結(jié)04隨堂練習(xí)課標定位1.知道滑動摩擦力的產(chǎn)生條件。2.能運用滑動摩擦力公式來計算滑動摩擦力,會判斷滑動摩擦力的方向。3.認識靜摩擦的規(guī)律,知道靜摩擦力的變化范圍及其最大值,知道最大靜摩擦力略大于滑動摩擦力。4.會根據(jù)物體的平衡條件簡單地計算摩擦力的大小。素養(yǎng)闡釋1.通過對摩擦力概念的理解,形成物理觀念。2.通過對具體情境中摩擦力的分析,形成科學(xué)思維。3.根據(jù)摩擦力的探究方案獲得數(shù)據(jù),分析獲得兩類摩擦力的性質(zhì),掌握科學(xué)探究方法。自主預(yù)習(xí)·新知導(dǎo)學(xué)一、認識滑動摩擦力1.定義:兩個物體相互接觸并擠壓,當它們沿接觸面發(fā)生相對滑動時,每個物體的接觸面上都會受到對方施加的阻礙相對運動的力,這種力叫作滑動摩擦力。2.方向:總是沿著接觸面,并且跟物體的相對運動方向相反。二、研究滑動摩擦力的大小1.結(jié)論:滑動摩擦力f的大小跟壓力N成正比,也就是跟兩個物體表面間的垂直作用力成正比,即f=μN。其中比例系數(shù)μ叫作動摩擦因數(shù),它的大小與兩個接觸面的材料、粗糙程度等情況有關(guān)。2.很多雪橇采用鋼制滑板,說一下用鋼制滑板的原因。提示:(1)鋼制滑板耐磨;(2)鋼與冰的動摩擦因數(shù)小。三、認識靜摩擦力1.概念:存在于兩個相對靜止的物體間的摩擦力。2.作用:阻礙相對運動的發(fā)生。3.方向:總是沿著接觸面,并且跟物體相對運動趨勢的方向相反。四、靜摩擦力的大小及最大靜摩擦力1.最大靜摩擦力:靜摩擦力的最大值,用f靜max表示,其大小等于物體將要發(fā)生相對運動時的摩擦力。2.靜摩擦力的大小:物體之間實際發(fā)生的靜摩擦力f靜在0與最大靜摩擦力f靜max之間,即0<f靜≤f靜max。3.最大靜摩擦力的特點:最大靜摩擦力與物體之間的正壓力N成正比,與接觸面的材料及粗糙程度有關(guān)。實際情況中,最大靜摩擦力比滑動摩擦力略大。4.大力士能夠拉動汽車,則:(1)大力士要把空載汽車和滿載的同輛汽車拉動,哪種情況更容易?(2)同一輛汽車將要拉動時的拉力與運動起來時的拉力哪個大?(3)大力士將空載汽車和滿載的同輛汽車拉動后,哪種情況更省力?提示:(1)把空載汽車拉動更容易,因前者最大靜摩擦力較小。(2)前者拉力較大。(3)空載時更省力。因為滑動摩擦力大小與正壓力成正比?！舅伎加懻摗?/p>

1.判斷下列說法的正誤。(1)摩擦力總是阻礙物體的運動或運動趨勢。(

)(2)摩擦力一定產(chǎn)生于兩個相互接觸的物體間。(

)(3)靜摩擦力的方向總是與物體運動的方向相反。(

)(4)靜摩擦力的大小隨外力的增大而增大。(

)(5)最大靜摩擦力大小略大于滑動摩擦力大小。(

)(6)滑動摩擦力方向可能與物體運動的方向相同。(

)(7)摩擦力的大小與正壓力成正比。(

)(8)只有靜止的物體才能受到靜摩擦力的作用。(

)×√××√√××2.分析以下問題:(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。如圖所示,毛刷為什么向后彎曲?

(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?說明什么?提示:(1)毛刷向后彎曲,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)手受到向后的阻力(滑動摩擦力),滑動摩擦力大小隨著壓力的增大而增大,并與正壓力成正比,f=μN。3.按如圖所示實驗裝置做一做。

(1)木塊受到的摩擦力和彈簧測力計示數(shù)有什么關(guān)系?(2)在木塊上添加重物,增大木塊對木板的壓力時,摩擦力如何變化?(3)在木板上鋪一塊(較粗糙的)毛巾,摩擦力如何變化?提示:(1)大小相等,方向相反;(2)變大;(3)變大。合作探究·釋疑解惑知識點一滑動摩擦力【問題引領(lǐng)】

如圖所示,物體A、B接觸面粗糙,用水平向左的拉力F把物體B拉出。

(1)把物體B拉出的過程中,物體A受的是靜摩擦力還是滑動摩擦力?(2)物體A所受的滑動摩擦力可以通過彈簧測力計測出來嗎?(3)物體B受幾個摩擦力?提示:(1)A相對于B發(fā)生了運動,所以A受B的摩擦力為滑動摩擦力。(2)可以。因為物體A在水平方向受兩個力,彈簧測力計的拉力和B對A的摩擦力,而A保持靜止,所以這兩個力平衡;即彈簧測力計拉力的大小等于滑動摩擦力的大小。(3)物體B的下表面與接觸面都是粗糙的,B的上下表面都要受到摩擦力,即受2個摩擦力作用且都是滑動摩擦,摩擦力的方向都向右,阻礙B的運動?！練w納提升】

1.滑動摩擦力產(chǎn)生的條件(1)兩物體相互接觸且有擠壓。(2)物體間的接觸面粗糙。(3)兩物體間發(fā)生相對運動。2.滑動摩擦力的大小的計算方法(1)公式法:根據(jù)公式f=μN計算。(2)二力平衡法:根據(jù)二力平衡條件求解。3.N的理解N是指兩個物體表面間的壓力,稱為正壓力(垂直于接觸面的力),是彈力,它不一定等于物體的重力,許多情況下需結(jié)合物體的平衡條件等加以確定。4.μ的理解μ是動摩擦因數(shù),沒有單位。它的大小與相互接觸的兩個物體的材料、接觸面的粗糙程度有關(guān),與物體的受力情況、運動狀態(tài)、接觸面積的大小均無關(guān)。5.滑動摩擦力的方向總是沿著接觸面的切線方向,且與相對運動的方向相反。注意:滑動摩擦力的方向與“相對運動”方向相反,但與運動方向可以相同,可以相反,滑動摩擦力可以是動力,也可以是阻力。【典型例題】

【例題1】

自由長度為17cm的輕質(zhì)彈簧,勁度系數(shù)k=2000N/m,用其對水平面上重200N的物體施加水平彈力。當彈簧長度為21cm時,物體恰能在水平面上做勻速直線運動。所有操作均在彈簧彈性限度內(nèi),求:(1)物體與水平面間的動摩擦因數(shù)。(2)當物體在水平方向保持靜止,且彈簧長度為15cm時,物體受到的摩擦力多大?(3)如果在物體水平向右直線運動時,突然使彈簧長度維持為16cm,在繼續(xù)向右滑行階段,物體受到的摩擦力的大小和方向如何?答案:(1)0.4

(2)40N

(3)80N,方向水平向左解析:(1)將彈簧的長度單位由cm換算為m,17

cm=0.17

m,21

cm=0.21

m勻速運動時,滑動摩擦力大小等于此時的彈簧彈力,有f1=F1根據(jù)胡克定律可知F1=kx1其中x1=0.21

m-0.17

m=0.04

m根據(jù)滑動摩擦力公式可知f1=μmg聯(lián)立解得μ=0.4。(2)15

cm=0.15

m此時物體受到靜摩擦力作用,有f2=F2根據(jù)胡克定律可知F2=kx2其中x2=0.17

m-0.15

m=0.02

m聯(lián)立解得靜摩擦力為f2=40

N。(3)物體向右滑行,受到滑動摩擦力作用,有f3=μmg=80

N,方向水平向左。【變式訓(xùn)練1】

(原創(chuàng))某同學(xué)在學(xué)習(xí)了滑動摩擦力后,設(shè)計了一個測量兩張紙之間的動摩擦因數(shù)的實驗:如圖所示,在木塊A與木板B上貼上待測的紙,B木板水平固定,沙桶通過細線與木塊A相連,調(diào)節(jié)沙桶中沙的重量,使木塊A勻速向左運動,測出沙桶和沙的總質(zhì)量m,以及木塊A和上面貼紙的質(zhì)量m'。(1)用以上方法測兩紙間的動摩擦因數(shù)μ,μ的表達式是

。

(2)該同學(xué)為什么要把紙貼在木塊A和木板B上,而不直接測量兩張紙間的滑動摩擦力?(3)在實際操作中,發(fā)現(xiàn)要保證木塊A做勻速運動較困難,請你對這個實驗作一改進來克服這一困難。①你設(shè)計的改進方案是什么?②根據(jù)你的方案,得出的動摩擦因數(shù)的表達式是

;

③根據(jù)你的方案要添加的器材有

。

解析:(1)木塊A受到沙桶拉力F=mg與滑動摩擦力f作用,A做勻速直線運動,處于平衡狀態(tài),由平衡條件得f=F=mg因為f=μN=μm'g,所以動摩擦因數(shù)(2)因為一張紙的重力太小,兩張紙間的滑動摩擦力太小,不便于進行實驗,把紙帶貼在木塊與木板上,增大了紙間的壓力,增大了摩擦力,易于進行實驗,便于測出摩擦力。(3)實驗中需要再添加一個彈簧測力計,如圖所示,用彈簧測力計把木塊A固定在豎直墻壁上,用沙桶拉動木板B運動,讀出彈簧測力計的示數(shù)F,A、B間的滑動摩擦力f=F,f=μN=μm'g,則動摩擦因數(shù)知識點二靜摩擦力【問題引領(lǐng)】

在礦山、碼頭、工廠中多用傳送帶將貨物由低處傳送到高處。如圖所示,傳送帶勻速轉(zhuǎn)動,貨物和傳送帶相對靜止。(1)傳送帶靠什么力把貨物送到高處的?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?提示:(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,并不總是阻礙物體的運動。靜摩擦力也可以是動力?！練w納提升】

1.靜摩擦力產(chǎn)生的條件(1)兩物體的接觸面是粗糙的。(2)兩物體存在相對運動趨勢。(3)兩物體在接觸面上有壓力(彈力)。2.靜摩擦力的方向(1)沿著接觸面,并且跟物體間相對運動趨勢的方向相反。(2)跟物體運動的方向可能相同,也可能相反。3.靜摩擦力的大小(1)大小的范圍:0<f≤fmax。(2)計算:物體處于平衡狀態(tài)(勻速運動或靜止)時,根據(jù)二力平衡條件求解。(3)最大靜摩擦力:最大靜摩擦力fmax略大于滑動摩擦力,一般情況下為分析問題方便,可認為二者相等?！镜湫屠}】

【例題2】

木塊A、B分別重50N和30N,它們與水平地面之間的動摩擦因數(shù)均為0.2;與A、B相連接的輕彈簧被壓縮了5cm,系統(tǒng)置于水平地面上靜止不動。已知彈簧的勁度系數(shù)為100N/m,用F=1N的恒力作用在木塊A上,如圖所示,力F作用后(

)A.木塊A所受摩擦力大小是4N,方向水平向右B.木塊A所受摩擦力大小是1N,方向水平向左C.木塊B所受摩擦力大小是9N,方向水平向左D.木塊B所受摩擦力大小是5N,方向水平向右答案:A解析:A、B與地面間的最大靜摩擦力分別為f靜maxA=μGA=0.2×50

N=10

N,f靜maxB=μGB=0.2×30

N=6

N根據(jù)胡克定律得,彈簧的彈力大小為F彈=kx=100×0.05

N=5

N當F=1

N時,F彈-F=4

N<f靜maxA,F彈<f靜maxB,所以兩物體都保持靜止狀態(tài)。則由平衡條件得:A所受摩擦力為fA=F彈-F=4

N,方向水平向右;B所受的摩擦力為fB=F彈=5

N,方向水平向左。由上分析可知,A正確,B、C、D錯誤。靜摩擦力有無及方向的判斷方法(1)平衡條件法:當相互接觸的兩物體處于靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)時,可根據(jù)二力平衡條件判斷靜摩擦力的存在與否及其方向。(2)假設(shè)法:利用假設(shè)法進行判斷時,可按以下思路進行分析:【變式訓(xùn)練2】(a)圖中小明用50N的水平力推木箱,沒推動,此時木箱受到的摩擦力為f1;(b)圖中小明用80N的水平力恰好能推動木箱,此時木箱受的摩擦力為f2;(c)圖中小明用100N的力把木箱推動了,此時木箱受到的摩擦力為f3。已知木箱對地面的壓力為300N,木箱與地面間動摩擦因數(shù)為0.25,則f1、f2、f3的大小分別為(

)A.0N,80N,100N B.0N,80N,75NC.50N,80N,100N D.50N,80N,75N答案:D解析:題圖(a)中用50

N的水平力推木箱,木箱不動,靜摩擦力與推力平衡,故f1=50

N;題圖(b)中,用80

N的水平力恰能推動木箱,故靜摩擦力達到最大值,即f2=80

N;題圖(c)中,小孩把木箱推動了,受滑動摩擦力,大小為f3=μN=0.25×300

N=75

N。綜上所述,D正確,A、B、C錯誤。課堂小結(jié)隨堂練習(xí)1.(摩擦力的產(chǎn)生條件)關(guān)于摩擦力的產(chǎn)生,下列說法正確的是(

)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答案:D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。2.(靜摩擦力的大小)(多選)智能機器制造是一個重要方向,其中智能機械臂已廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域。如圖所示,一機械臂鐵夾豎直夾起一個金屬小球,小球在空中處于靜止狀態(tài),鐵夾與球接觸面保持豎直,下列說法正確的是(

)A.若增大鐵夾對小球的壓力,小球受到的摩擦力變大B.若增大鐵夾對小球的壓力,小球受到的摩擦力不變C.機械手臂受到的摩擦力方向豎直向下D.若鐵夾水平緩慢移動且小球仍然相對鐵夾靜止,小球受到的摩擦力不變答案:BCD解析:對小球進行受力分析,如圖所示,小球處于平衡狀態(tài),根據(jù)力的平衡條件有f=mg,增大鐵夾對小球的壓力,