素養(yǎng)提升課(三)-摩擦力的綜合分析-2024-2025學年高一物理必修第一冊(人教版)配套課件

素養(yǎng)提升課(三)摩擦力的綜合分析第三章相互作用——力1．進一步理解摩擦力，掌握滑動摩擦力和靜摩擦力的區(qū)別。2．知道摩擦力可以發(fā)生突變，并能解決摩擦力的突變問題。學習任務(wù)探究1

摩擦力的理解與分析1．靜摩擦力與滑動摩擦力對比探究重構(gòu)·關(guān)鍵能力達成名稱靜摩擦力滑動摩擦力定義兩個具有相對運動趨勢的物體間在接觸面上產(chǎn)生的阻礙相對運動趨勢的力兩個具有相對運動的物體間在接觸面上產(chǎn)生的阻礙相對運動的力名稱靜摩擦力滑動摩擦力產(chǎn)生條件(1)接觸面粗糙(2)接觸處有壓力(3)兩物體間有相對運動趨勢(1)接觸面粗糙(2)接觸處有壓力(3)兩物體間有相對運動大小(1)靜摩擦力為被動力，與正壓力無關(guān)，滿足0<Ff≤Ffm(2)最大靜摩擦力Ffm大小與正壓力大小有關(guān)Ff＝μFN方向與受力物體相對運動趨勢的方向相反與受力物體相對運動的方向相反作用效果總是阻礙物體間的相對運動趨勢總是阻礙物體間的相對運動2．分析計算摩擦力時的四點注意(1)首先分清摩擦力的性質(zhì)，因為一般只有滑動摩擦力才能利用公式F＝μFN計算，靜摩擦力通常只能根據(jù)物體的運動狀態(tài)求解。(2)公式F＝μFN中，F(xiàn)N為兩接觸面間的壓力，與物體的重力沒有必然關(guān)系，不一定等于物體的重力。(3)滑動摩擦力的大小與物體速度的大小無關(guān)，與接觸面面積的大小也無關(guān)。(4)摩擦力的方向與物體間的相對運動或相對運動趨勢方向相反，但與物體的實際運動方向可能相同、可能相反，也可能不共線。角度1兩類摩擦力的理解【典例1】關(guān)于摩擦力，下列說法正確的是(

)A．物體受到靜摩擦力作用時，一定處于靜止狀態(tài)B．只有運動的物體才有可能受滑動摩擦力作用C．具有相對運動的兩物體間一定存在摩擦力作用D．摩擦力的方向可能與物體運動方向相同√D

[運動的物體也可能受靜摩擦力，比如在水平路面上，汽車啟動時，車廂地板上的物體會受到靜摩擦力作用，A錯誤；靜止的物體也可以受到滑動摩擦力，如物體在地面上滑動時，地面雖靜止，地面仍受到滑動摩擦力，B錯誤；如果發(fā)生相對運動的兩物體接觸面光滑，也沒有摩擦力，C錯誤；摩擦力的方向可能與運動方向相同，如放在傳送帶上的物體，其在摩擦力的作用下運動，則受到的摩擦力與運動方向相同，D正確。]角度2摩擦力的計算【典例2】如圖所示，重為800N的沙發(fā)放在水平地面上，體重600N的小王至少要用96N的水平力推沙發(fā)，才能使沙發(fā)從原地開始運動。沙發(fā)開始運動以后，小王用80N的水平力推沙發(fā)，就可以使沙發(fā)保持勻速直線運動。以下說法正確的是(

)A．沙發(fā)與地面之間的動摩擦因數(shù)為0.12B．若用90N的水平力推這個靜止的沙發(fā)，則此時沙發(fā)所受的摩擦力大小為80NC．若用96N的水平力推這個已經(jīng)在運動的沙發(fā)，則此時沙發(fā)所受的摩擦力大小為96ND．小王盤腿坐在沙發(fā)上，小李用140N的水平力推已經(jīng)在運動的沙發(fā)，可使小王和沙發(fā)保持勻速運動√

[跟進訓練]1．在中學秋季田徑運動會上，李好同學奮力拼搏，勇奪男子100m冠軍，如圖為該同學奔跑途中的兩個瞬間，用Ff1、Ff2分別表示該同學在圖甲、乙兩瞬間所受到的摩擦力，則關(guān)于Ff1、Ff2的方向，以下說法正確的是(

)A．Ff1向后，F(xiàn)f2向后 B．Ff1向前，F(xiàn)f2向前C．Ff1向前，F(xiàn)f2向后

D．Ff1向后，F(xiàn)f2向前√C

[當該同學奔跑途中，后腳用力向后蹬，人才向前運動，正是由于地面給后腳有個向前的靜摩擦力，使運動員能向前運動。而當前腳向前跨時，正是由于地面給前腳有個向后的靜摩擦力，否則運動員會向前滑動。所以前腳受到地面的向后的靜摩擦力。]2．如圖所示，質(zhì)量為m的物塊和質(zhì)量為M的木板疊放在水平地面上，物塊在拉力F作用下在木板上向右滑行，木板始終處于靜止狀態(tài)，物塊與木板間動摩擦因數(shù)為μ1，木板與地面間動摩擦因數(shù)為μ2，那么下列說法正確的是(

)A．物塊受到的摩擦力大小一定為FB．物塊對木板的摩擦力方向水平向左C．地面對木板的摩擦力是水平向左的靜摩擦力D．地面對木板的摩擦力大小一定是μ2(M＋m)g√C

[物塊在拉力F作用下在木板上向右滑行，木板始終處于靜止狀態(tài)，物塊運動的情況不清楚，當物塊勻速運動時物塊受到的摩擦力大小為F，A錯誤；物塊相對木板向右運動，則木板相對物塊向左運動，木板受到物塊的滑動摩擦力方向水平向右，B錯誤；木板受到物塊的滑動摩擦力方向水平向右，木板始終處于靜止狀態(tài)，則地面對木板的摩擦力是水平向左的靜摩擦力，C正確；木板受到物塊的滑動摩擦力為μ1mg

，木板始終處于靜止狀態(tài)，則地面對木板的摩擦力大小一定是μ1mg，D錯誤。]探究2

摩擦力的突變問題摩擦力的突變問題，無論怎樣變化，其本質(zhì)就是靜摩擦力和滑動摩擦力大小或方向的變化分析問題，以下是摩擦力突變的常見情況：分類說明案例圖示靜－靜“突變”物體在摩擦力和其他力作用下處于平衡狀態(tài)，當作用在物體上的其他力發(fā)生突變時，如果物體仍能保持靜止狀態(tài)，則物體受到的靜摩擦力的大小或方向?qū)l(fā)生“突變”在水平力F作用下物體靜止于斜面，F(xiàn)突然增大時物體仍靜止，則所受靜摩擦力大小或方向?qū)ⅰ巴蛔儭?/p>

分類說明案例圖示靜－動“突變”物體在摩擦力和其他力作用下處于靜止狀態(tài)，當其他力變化時，如果物體不能保持靜止狀態(tài)，則物體受到的靜摩擦力將“突變”為滑動摩擦力放在粗糙水平面上的物體，水平作用力F從零逐漸增大，物體開始滑動時，物體受到地面的摩擦力由靜摩擦力“突變”為滑動摩擦力

分類說明案例圖示動－靜“突變”物體在摩擦力和其他力作用下做減速運動，突然停止滑行時，物體將不受摩擦力作用，或受到的滑動摩擦力“突變”為靜摩擦力滑塊以速度v0沖上斜面做減速運動，當?shù)竭_某位置靜止時，滑動摩擦力“突變”為靜摩擦力

分類說明案例圖示動－動“突變”某物體相對于另一物體滑動的過程中，若突然相對運動方向變了，則滑動摩擦力方向發(fā)生“突變”水平傳送帶的速度v1大于滑塊的速度v2，滑塊受到的滑動摩擦力方向向右，當傳送帶突然被卡住停止傳動時滑塊受到的滑動摩擦力方向“突變”為向左

【典例3】小張同學利用如圖甲所示的裝置研究物塊受到的摩擦力情況。質(zhì)量為4kg的物塊放置在粗糙的長木板上，通過輕繩與固定在水平實驗操作臺上的力傳感器連接?，F(xiàn)用水平向左的力F將長木板從物塊下面拉出，傳感器記錄的FT-t圖像如圖乙所示。下列說法正確的是(

)A．2.5～3.5s內(nèi)物塊受到的是滑動摩擦力B．長木板受到的摩擦力總是水平向右C．物塊與長木板間的動摩擦因數(shù)約為0.25D．向左拉長木板的F-t圖線和圖乙的圖線相同√

方法總結(jié)

物體受到的外力發(fā)生變化時，物體受到的摩擦力就有可能發(fā)生突變。解決這類問題的關(guān)鍵：正確對物體進行受力分析和運動狀態(tài)分析，從而找到物體摩擦力的突變“臨界點”。[跟進訓練]3．如圖所示為一同學從t＝0時刻起逐漸增加水平推力推動箱子過程中三個時刻(t1、t2、t3)的漫畫圖。假設(shè)t1時刻同學對箱子的推力為5N，t2時刻推力為10N，t3時刻推力為15N。下列說法正確的是(

)A．箱子對地面的壓力就是箱子的重力B．t1時刻，箱子所受地面的摩擦力大于5NC．t2時刻，箱子所受合外力與t1時刻相同D．箱子與地面的滑動摩擦力一定為15N√C

[重力和壓力是兩種不同性質(zhì)的力，只能說箱子對地面的壓力大小等于箱子的重力，A錯誤；t1時刻，箱子沒動，水平方向由二力平衡可知，箱子所受地面的靜摩擦力等于5N，B錯誤；t2時刻和t1時刻箱子都處于平衡狀態(tài)，所受的合力均為零，C正確；t3時刻推力為15N，此時箱子動了，但不能確定箱子的運動狀態(tài)，故不能確定與地面的滑動摩擦力是否等于15N，D錯誤。]4．(多選)如圖甲所示，重為G的物體在水平向右的壓力F作用下靜止在豎直墻上，F(xiàn)隨時間t均勻減小，如圖乙所示。物體與墻之間的動摩擦因數(shù)為μ，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，物體始終靜止。設(shè)墻對物體的彈力為N、物體與墻的最大靜摩擦力為Fmax、物體受到的摩擦力為Ff，下列圖像能正確表示各力隨時間變化的是(

)A

B

C

D√√AB

[在水平方向上對物體分析可知，物體受到的墻的彈力一直與壓力大小相等，方向相反，故變化規(guī)律與F的規(guī)律相同，故A正確；最大靜摩擦力Fmax＝μF，故說明最大靜摩擦力也隨著壓力的減小而減小，故變化規(guī)律與F相同，故B正確；物體保持靜止，則說明物體處于平衡狀態(tài)，摩擦力大小一直等于重力，故C、D錯誤。]一、選擇題1．如圖甲所示的平板小車在搬運貨物方面有著廣泛的應(yīng)用，圖乙是某同學用平板小車運送貨物的原理圖，小車在拉力作用下由靜止向右滑行了一段距離x，同時車上的貨物A相對車向左滑行L，則下列說法正確的是(

)題號素養(yǎng)提升練(三)摩擦力的綜合分析3524687910111A．物體A受到的摩擦力為阻力，方向水平向左B．物體A受到的摩擦力為阻力，方向水平向右C．物體A受到的摩擦力為動力，方向水平向左D．物體A受到的摩擦力為動力，方向水平向右題號3524687910111D

[因為物體A相對小車向左滑動，那么物體A受到小車向右的滑動摩擦力的作用，物體A相對地面是向右運動的，即滑動摩擦力的方向與物體A的運動方向相同，所以是動力，故選項D正確。]√2．一物塊m在水平力F拉動下，沿靜止的水平傳送帶由左端勻速運動到右端，如圖甲所示，這時物塊所受摩擦力為Ff1；現(xiàn)開動機械讓傳送帶向左勻速傳動，再次將同樣的物塊m由傳送帶的左端勻速拉動到右端，這時物塊所受摩擦力大小為Ff2，如圖乙所示。則Ff1、Ff2的大小關(guān)系滿足(

)題號234568791011√1A．Ff1＝Ff2B．Ff1<Ff2C．Ff1>Ff2D．上述三種情況都有可能A

[兩種情景下，物塊與傳送帶之間均為滑動摩擦力，只是相對速度不同；由滑動摩擦力的計算公式Ff＝μFN可知，滑動摩擦力的大小與相對速度的大小無關(guān)，故選A。]題號23456879101113．(多選)如圖所示，A、B兩長方體物塊疊放在水平地面上，物塊A受到水平向右的力F作用，兩物塊均處于靜止狀態(tài)，下列說法正確的是(

)A．A、B之間沒有摩擦力B．A、B之間有摩擦力C．地面對B有水平向右的摩擦力D．地面對B有水平向左的摩擦力題號324568791011√1√BD

[以A物塊為研究對象進行受力分析，其處于靜止狀態(tài)，受到水平向右的力F作用，A物塊有向右運動的趨勢，則A、B之間有摩擦力，A錯誤，B正確；對整體進行受力分析，兩物塊均處于靜止狀態(tài)，在水平方向上整體受到向右的拉力，有向右運動的趨勢，則地面對B有向左的摩擦力，D正確。]題號32456879101114．一塊質(zhì)量為1kg、長為0.4m的勻質(zhì)長木板放在固定的水平桌面上，已知木板與桌面間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.2，重力加速度g取10m/s2，當用水平力F＝3N推木板，使它經(jīng)過如圖所示的位置時，桌面對木板的摩擦力為(

)A．3N

B．2N

C．1.5N

D．0.5N題號423568791011√1B

[因為木板被推動，所以木板受的摩擦力為滑動摩擦力，木板對桌面的壓力FN＝mg＝10N，所以桌面對木板的滑動摩擦力為Ff＝μFN＝2N。]5．用如圖所示裝置研究靜摩擦力，物塊放在水平桌面上，彈簧秤對物塊的拉力沿水平方向，逐漸增大拉力。當拉力小于10N時，物塊保持靜止，等于10N時，物塊剛剛開始運動，由此可知(

)A．物塊和桌面間的最大靜摩擦力是10NB．當彈簧秤的示數(shù)為5N時，物塊受到的摩擦力是15NC．當彈簧秤的示數(shù)為15N時，物塊受到的摩擦力是15ND．當彈簧秤的示數(shù)為15N時，物塊受到的摩擦力是0題號245368791011√1A

[物塊受重力、支持力、拉力和摩擦力；當拉力等于10N時，物塊剛剛開始運動，說明物塊和桌面間的最大靜摩擦力為10N，故A正確；當彈簧秤的示數(shù)為5N時，沒有拉動，物塊保持靜止，靜摩擦力為5N，故B錯誤；當彈簧秤的示數(shù)為15N時，物塊做加速運動，受到滑動摩擦力，由于動摩擦因數(shù)未知，所以滑動摩擦力無法求出，故C、D錯誤。]題號24536879101116．如圖所示，將一張A4紙(質(zhì)量可忽略不計)夾在物理習題冊內(nèi)，A4紙上方書頁總質(zhì)量為0.3kg，A4紙下方書頁總質(zhì)量為0.5kg，A4紙與書頁之間、書與桌面之間的動摩擦因數(shù)均為0.4，要把A4紙從書中拉出，拉力至少應(yīng)為(取g＝10m/s2)(

)A．4N

B．5.6N

C．2.4N

D．3.2N題號245368791011√1C

[習題冊受地面的最大靜摩擦力為：Fmax＝μ(m1＋m2)g＝0.4×(0.3＋0.5)×10＝3.2N；A4紙與書上、下兩個接觸面都有滑動摩擦力，則有Ff＝2μFN＝2×0.4×3N＝2.4N，拉出A4紙時，習題冊沒有動，當拉力等于摩擦力Ff時，拉力最小，所以有F＝2.4N，C正確。]題號24536879101117．(多選)如圖甲所示，一人用由零逐漸增大的水平力F推靜止于水平地面上質(zhì)量為10kg的木箱，木箱所受的摩擦力Ff與F的關(guān)系如圖乙所示，g取10m/s2，下列說法正確的是(

)A．木箱所受的最大靜摩擦力fm＝21NB．木箱所受的最大靜摩擦力fm＝20NC．木箱與地面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.21D．木箱與地面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.2題號245376891011√1√AD

[由題圖乙知木箱受的最大靜摩擦力為fm＝21N，故A正確，B錯誤；當木箱運動后受的是滑動摩擦力，大小為f＝μmg＝20N，解得μ＝0.2，故C錯誤，D正確。]題號24537689101118．用水平力F拉著一物體在水平地面上做勻速直線運動，從t＝0時刻起水平力F的大小隨時間均勻減小，到t1時刻F減小為零，則物體所受的摩擦力Ff隨時間t的變化圖像可能是如圖中的(

)題號245386791011√1A

B

C

DD

[由題意可知，物體在勻速運動，從t＝0時刻，拉力F開始均勻減小，t1時刻拉力減小為零，出現(xiàn)的摩擦力有兩種可能，一是當拉力為零時，物體仍在滑動，則受到的一直是滑動摩擦力，即大小不變；另一是當拉力為零前，物體已靜止，則先是滑動摩擦力，后是靜摩擦力，滑動摩擦力大小不變，而靜摩擦力的大小與拉力相等，而此時拉力小于滑動摩擦力大小。]題號24538679101119．如圖所示，一個質(zhì)量為m的物體A，向其施加一個水平方向的力F，使A沿豎直墻壁勻速下滑，若物體A與墻面間的動摩擦因數(shù)為μ，那么A物體與墻面間的摩擦力為(

)A．Ff＝μmg向上B．Ff＝mg向下C．Ff＝F向下D．Ff＝μF

向上題號924538671011√1D

[由于物體勻速下滑，因此在豎直方向上合外力為零，所以有mg＝Ff且方向向上。根據(jù)滑動摩擦力的大小有Ff＝μFN，F(xiàn)N＝F，因此有Ff＝μF且方向向上，所以A、B、C錯誤，D正確。]