《物理鲁科必修1：4.3《摩擦力》》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理鲁科必修1：4.3《摩擦力》（44页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第3节节摩擦力摩擦力目标导航目标导航1.知道滑动摩擦力产生的条件，会判断滑动摩知道滑动摩擦力产生的条件，会判断滑动摩擦力的方向擦力的方向2通过实验探究滑动摩擦力的大小跟什么有通过实验探究滑动摩擦力的大小跟什么有关关(重点重点)3知道静摩擦力产生的条件，会判断静摩擦知道静摩擦力产生的条件，会判断静摩擦力的方向力的方向(难点难点)4通过实验探究静摩擦力的大小通过实验探究静摩擦力的大小(重点重点)新新知知初初探探自自学学导导引引1静摩擦力与滑静摩擦力与滑动动摩擦力摩擦力滑滑动动摩擦力摩擦力静摩擦力静摩擦力定定义义当两个物体彼此接当两个物体彼此接触和触和挤压挤压并并发发生生_时时，在，在接触面上接触
2、面上产产生的一生的一种阻种阻碍碍_的的力力当两个彼此接触、当两个彼此接触、挤挤压压的物体之的物体之间间没有没有发发生相生相对对滑滑动动，但具有，但具有相相对对滑滑动动的的_时时，接触面上会，接触面上会产产生生一种阻一种阻碍碍_趋趋势势的的力力相相对对滑滑动动相相对对滑滑动动趋势趋势相相对对滑滑动动滑滑动动摩擦力摩擦力静摩擦力静摩擦力产产生生条件条件(1)两物两物体体_且且_ (2)接触接触面面_(3)有有_滑滑动动(1)两物两物体体_且且_(2)接触接触面面_(3)有相有相对对滑滑动动_方向方向总总与接触与接触面面_，并并且与物体且与物体的的_运运动动方方向向_总总与接触面相切，并与接触面相切
3、，并且且与与_运运动趋势动趋势的方的方向向_大小大小f_，N为为正正压压力，力，为动为动摩擦因数，摩擦因数，值值与与接触面接触面的的_及及_有有关关0ffmax，fmax为为最大最大静摩擦力，静摩擦力，fmax与两与两物体物体间间的的压压力力成成_，并与接触面并与接触面的性的性质质有关有关接触接触挤压挤压粗糙粗糙相相对对接触接触挤压挤压粗糙粗糙趋势趋势相切相切相相对对相反相反相相对对相反相反N材料材料粗糙程度粗糙程度正比正比想一想想一想擦擦黑黑板板时时，黑黑板板受受到到的的是是静静摩摩擦擦力力还还是是滑滑动动摩摩擦擦力力？方方向向是是怎怎样样的的？把把板板擦擦按按在在黑黑板板上上,板板擦擦受受
4、到到的的摩摩擦擦力力多多大大？增增大大压压力力，摩摩擦擦力力如何如何变变化？化？提提示示：黑黑板板受受到到的的是是滑滑动动摩摩擦擦力力，方方向向与与板板擦擦运运动动方方向向相相同同；由由平平衡衡条条件件可可知知：板板擦擦受受到到的的摩摩擦擦力力大大小小为为mg，压压力力增增大大时时，摩摩擦擦力大小不力大小不变变2摩擦力的摩擦力的调调控控(1)减减 小小 摩摩 擦擦 力力 的的 方方 法法 ： 减减 小小 物物 体体 表表 面面_或或改改变变接接触触面面的的_来来改改变变动动摩摩擦因数；擦因数；变变_摩擦摩擦为为_摩擦摩擦(2)增增 大大 摩摩 擦擦 力力 的的 方方 法法 ： 增增 大大 物物
5、 体体 表表 面面_或或改改变变接接触触面面的的_来来改改变变动动摩摩擦因数；擦因数；变变_摩擦摩擦为为_摩擦摩擦粗糙程度粗糙程度材料材料滑滑动动滚动滚动粗糙程度粗糙程度材料材料滚动滚动滑滑动动要要点点探探究究讲讲练练互互动动学案导引学案导引1滑动摩擦力和静摩擦力的产生条件有什滑动摩擦力和静摩擦力的产生条件有什么不同？么不同？2摩擦力的方向一定和物体的运动方向相摩擦力的方向一定和物体的运动方向相反吗？反吗？3摩擦力一定是阻力吗？摩擦力一定是阻力吗？要点一要点一滑滑动动摩擦力摩擦力1对滑动摩擦力产生条件的理解对滑动摩擦力产生条件的理解(1)摩擦力是接触力两个物体直接接触、相摩擦力是接触力两个物体
6、直接接触、相互挤压有弹力产生才可能有摩擦力互挤压有弹力产生才可能有摩擦力(2)接触面粗糙当一个物体沿另一物体表面接触面粗糙当一个物体沿另一物体表面滑动时，接触面粗糙，各凹凸不平的部分互滑动时，接触面粗糙，各凹凸不平的部分互相啮合，形成阻碍相对运动的力，即为摩擦相啮合，形成阻碍相对运动的力，即为摩擦力凡题中写明力凡题中写明“接触面光滑接触面光滑”、“光滑小球光滑小球”等，就不考虑摩擦力等，就不考虑摩擦力“光滑光滑”是一个理想化是一个理想化模型，在实际中并不存在，它不同于生活中模型，在实际中并不存在，它不同于生活中的形容接触面摩擦力很小的的形容接触面摩擦力很小的“光滑光滑”(3)两物体间有相对运动
7、两物体间有相对运动“相对运动相对运动”与与“物物体运动体运动”不是同一概念不是同一概念“相对运动相对运动”是指受力是指受力物体相对于施力物体物体相对于施力物体(以施力物体为参考系以施力物体为参考系)的位置发生了改变；而的位置发生了改变；而“物体的运动物体的运动”一般指一般指物体相对地面的位置发生了改变所以静止物体相对地面的位置发生了改变所以静止的物体也可能受到滑动摩擦力作用，例如擦的物体也可能受到滑动摩擦力作用，例如擦黑板时静止的黑板受到的是黑板擦对它的滑黑板时静止的黑板受到的是黑板擦对它的滑动摩擦力动摩擦力2对滑动摩擦力方向的理解对滑动摩擦力方向的理解(1)滑动摩擦力的方向总与接触面相切，且
8、与滑动摩擦力的方向总与接触面相切，且与相对运动方向相反，跟物体的运动的方向没相对运动方向相反，跟物体的运动的方向没有关系有关系(2)滑动摩擦力的方向与接触面相切，而弹力滑动摩擦力的方向与接触面相切，而弹力与接触面垂直，因此滑动摩擦力方向一定与与接触面垂直，因此滑动摩擦力方向一定与弹力方向垂直弹力方向垂直3滑动摩擦力大小的计算滑动摩擦力大小的计算(1)公式法：根据公式公式法：根据公式fN计算计算公式中的公式中的N是两个物体表面间的压力，称为是两个物体表面间的压力，称为正压力正压力(垂直于接触面的力垂直于接触面的力)，性质上属于弹力，性质上属于弹力,它不是物体的重力，许多情况下需结合物体的它不是物
9、体的重力，许多情况下需结合物体的平衡条件等加以确定平衡条件等加以确定式中的式中的为动摩擦因数，与材料和接触面的为动摩擦因数，与材料和接触面的粗糙程度有关，与接触面的大小无关粗糙程度有关，与接触面的大小无关滑动摩擦力滑动摩擦力f的大小与物体的运动速度无关的大小与物体的运动速度无关,与接触面的大小也无关与接触面的大小也无关(2)二二力力平平衡衡法法：物物体体处处于于平平衡衡状状态态(匀匀速速、静止静止)时，根据二力平衡条件求解时，根据二力平衡条件求解特特别别提提醒醒：“相相对对”指指的的是是相相互互接接触触的的两两个个物物体体之之间间的的相相对对滑滑动动，即即研研究究对对象象相相对对与与其其接接触
10、触的的物物体体是是滑滑动动的的因因此此，受受滑滑动动摩摩擦擦力力的的物物体体不不一一定定运运动动，但但是是相相对对与与之之接接触触的的物物体一定是运体一定是运动动的的 以下关于滑动摩擦力的说法中，正以下关于滑动摩擦力的说法中，正确的是确的是()A滑动摩擦力的方向总是与物体的运动方滑动摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反向相反B滑动摩擦力总是阻碍物体的运动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滑动摩擦力的方向总是与物体的相对运动方向相反动方向相反D两个互相接触且挤压的物体发生相对运两个互相接触且挤压的物体发生相对运动时，它们都要受到滑动摩擦力的作用动时，它们都要受到滑动
11、摩擦力的作用例例1【思路流程思路流程】【精精讲讲精精析析】滑滑动动摩摩擦擦力力总总是是阻阻碍碍物物体体间间的的相相对对运运动动，与与物物体体相相对对运运动动的的方方向向相相反反，故故A、B错错，C对对；产产生生滑滑动动摩摩擦擦力力的的条条件件有有三三个个：接接触触面面粗粗糙糙、有有弹弹力力、有有相相对对运运动动，故故D错错【答案答案】C变式训练变式训练解析：选解析：选D.是描述两个接触面性质的物理是描述两个接触面性质的物理量，量，的大小取决于两个接触面的粗糙程度的大小取决于两个接触面的粗糙程度,与滑动摩擦力与滑动摩擦力f，与正压力，与正压力N都没有关系，故都没有关系，故选选D.学案导引学案导引
12、1相对静止的物体可能受摩擦力吗？相对静止的物体可能受摩擦力吗？2静摩擦力的方向一定和物体的运动方向相反静摩擦力的方向一定和物体的运动方向相反吗？吗？3静摩擦的大小与哪些因素有关？静摩擦的大小与哪些因素有关？要点二要点二静摩擦力静摩擦力1定义定义当两个彼此接触、挤压的物体之间没有发生当两个彼此接触、挤压的物体之间没有发生相对滑动，但具有相对滑动的趋势时，接触相对滑动，但具有相对滑动的趋势时，接触面上会产生一种阻碍相对滑动趋势的力，这面上会产生一种阻碍相对滑动趋势的力，这种力叫做静摩擦力种力叫做静摩擦力2产生条件产生条件(1)两物体相互接触且相互挤压，即接触面之两物体相互接触且相互挤压，即接触面之
13、间有弹力间有弹力(2)接触面不光滑接触面不光滑(3)两物体的接触面之间有相对滑动趋势两物体的接触面之间有相对滑动趋势所所谓谓“相相对对运运动趋势动趋势”，是，是指假指假设设接触面光滑接触面光滑时时，没有，没有静摩擦力的存在，物体静摩擦力的存在，物体间间就就会会发发生生相相对对运运动动如如图图所所示示，物物体体静静止止在在粗粗糙糙斜斜面面上上，如如果果接接触触面面光光滑滑，没没有有静静摩摩擦擦力力,则则由由于于重重力力的的作作用用，物物体体会会沿沿斜斜面面下下滑滑由由于于物物体体静静止止时时相相对对运运动动趋趋势势的的方方向向是是沿沿斜斜面面向向下下，则则物物体体所所受受静静摩摩擦擦力力的的方方
14、向向沿沿斜斜面面向向上，与物体相上，与物体相对对运运动趋势动趋势的方向相反的方向相反特特别别提提醒醒：以以上上三三个个条条件件同同时时满满足足时时，才才能能确定静摩擦力的存在确定静摩擦力的存在3方向方向(1)静摩擦力的方向总是跟接触面相切，并且静摩擦力的方向总是跟接触面相切，并且跟物体相对滑动趋势的方向相反跟物体相对滑动趋势的方向相反(2)两个物体保持相对静止，要判断其相对运两个物体保持相对静止，要判断其相对运动的趋势是比较困难的，一般采用化动的趋势是比较困难的，一般采用化“静静”为为“动动”的办法即先假定两物体间的接触面是光的办法即先假定两物体间的接触面是光滑的，判断出物体相对接触面的运动方
15、向，滑的，判断出物体相对接触面的运动方向，该运动方向即为物体相对运动趋势的方向，该运动方向即为物体相对运动趋势的方向，则物体受到的静摩擦力的方向与物体相对运则物体受到的静摩擦力的方向与物体相对运动趋势的方向相反动趋势的方向相反4大小大小(1)静摩擦力的大小是可以改变的，一般随外静摩擦力的大小是可以改变的，一般随外力的变化而变化，但有一个范围：力的变化而变化，但有一个范围：0ffmax.(2)最大静摩擦力最大静摩擦力最大静摩擦力最大静摩擦力fmax是指两物体接触面间静摩擦是指两物体接触面间静摩擦力的最大值，最大静摩擦力与这两个物体间的力的最大值，最大静摩擦力与这两个物体间的压力成正比，并与接触面
16、的性质有关压力成正比，并与接触面的性质有关最大静摩擦力一般比滑动摩擦力略大些，但无最大静摩擦力一般比滑动摩擦力略大些，但无特殊说明时，可以认为二者的数值是相等的特殊说明时，可以认为二者的数值是相等的 如图所示，如图所示，A、B两两物块竖直叠放在水平面上，物块竖直叠放在水平面上，今用水平力今用水平力F拉物块拉物块B，两物，两物块均静止，那么物块块均静止，那么物块A和和B是否受静摩擦力的是否受静摩擦力的作用？作用？【思维点拨思维点拨】本题可采用假设法判断静摩擦本题可采用假设法判断静摩擦力是否存在既可用条件法判断，也可用力的力是否存在既可用条件法判断，也可用力的作用效果法判断作用效果法判断例例2【精
17、精讲讲精精析析】假假设设A受受到到静静摩摩擦擦力力作作用用，该该摩摩擦擦力力方方向向一一定定与与接接触触面面相相切切，即即沿沿水水平平方方向向，根根据据力力的的作作用用效效果果可可知知，A物物块块在在静静摩摩擦擦力力的的作作用用下下不不可可能能处处于于静静止止状状态态，所所以以假假设设不成立不成立,即物即物块块A不受静摩擦力的作用不受静摩擦力的作用假假设设B与与地地面面间间是是光光滑滑的的，则则物物块块B在在拉拉力力F的的作作用用下下将将向向右右运运动动，即即物物块块B有有向向右右运运动动的的趋趋势势，故故B受受静静摩摩擦擦力力的的作作用用，且且静静摩摩擦擦力方向水平向左力方向水平向左【答答案
18、案】A不不受受静静摩摩擦擦力力B受受水水平平向向左左的的静摩擦力静摩擦力【易易错错警警示示】解解答答本本题题容容易易发发生生的的错错误误是是认认为为A、B间间存存在在静静摩摩擦擦力力，故故要要准准确确理理解解静静摩摩擦擦力力的的产产生生条条件件和和正正确确地地利利用用假假设设法法进进行行分析分析变式训练变式训练2.如图所示，物体如图所示，物体A放在斜面放在斜面上，处于静止状态，试判断物上，处于静止状态，试判断物体体A是否受到静摩擦力？是否受到静摩擦力？解析：假设斜面光滑，则物体解析：假设斜面光滑，则物体A将沿斜面下滑将沿斜面下滑,说明物体说明物体A在静止时，有相对斜面下滑的趋势在静止时，有相对
19、斜面下滑的趋势,故物体故物体A受到斜面受到斜面B的静摩擦力的静摩擦力答案：答案：A受静摩擦力受静摩擦力 用用20 N的水平力在水平地面上拉重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；物体运动的物体时，物体恰能被拉动；物体运动后只需后只需18 N的拉力即可使物体做匀速直线运的拉力即可使物体做匀速直线运动动.该物体静止在水平地面上，若用该物体静止在水平地面上，若用15 N的水的水平力拉该物体平力拉该物体,物体受到的摩擦力大小为多少物体受到的摩擦力大小为多少？若用？若用30 N的水平力拉该物体，物体受到的的水平力拉该物体，物体受到的摩擦力大小为多少？物体与地面间的动摩擦摩擦力大小为多
20、少？物体与地面间的动摩擦因数为多少？因数为多少？例例例例3 3【精精讲讲精精析析】水水平平力力为为20 N时时恰恰能能拉拉动动，说说明最大静摩擦力明最大静摩擦力fmax20 N.若若用用F115 N的的力力拉拉物物体体，由由于于F1fmax，故故物物体体不不会会相相对对于于地地面面滑滑动动，物物体体受受静静摩摩擦擦力力的的作作用用，由由二二力力平平衡衡得得物物体体此此时时受受到到的的摩摩擦擦力力f静静F115 N，【答案答案】15 N18 N0.3【规规律律总总结结】计计算算摩摩擦擦力力时时，应应首首先先判判断断物物体体受受静静摩摩擦擦力力还还是是滑滑动动摩摩擦擦力力静静摩摩擦擦力力一一般般由
21、由二二力力平平衡衡知知识识求求解解滑滑动动摩摩擦擦力力由由fN求求解解，物物体体做做匀匀速速直直线线运运动动时时的的滑滑动动摩摩擦擦力力，也也可由平衡知可由平衡知识识求解求解变式训练变式训练3.如如图图所示，一所示，一轻质弹轻质弹簧簧的的劲劲度系数度系数为为500 N/m，一一端端固固定定于于质质量量为为10 kg的的物物体体A上上，通通过过该该轻轻质质弹弹簧簧用用一一水水平平力力F拉拉物物体体(取取重重力力加加速速度度g10 m/s2)(1)当当F11 N时时，物物体体未未动动，则则此此时时物物体体所所受受摩摩擦力多大？擦力多大？(2)当弹簧的伸长量为当弹簧的伸长量为4 cm时，物体恰好在水
22、时，物体恰好在水平面上做匀速直线运动，求物体与水平面间平面上做匀速直线运动，求物体与水平面间的动摩擦因数的动摩擦因数(3)当弹簧的伸长量为当弹簧的伸长量为6 cm时，物体受到的摩时，物体受到的摩擦力为多大？擦力为多大？答案：答案：(1)1 N(2)0.2(3)20 N热热点点示示例例创创新新拓拓展展动动摩擦因数的摩擦因数的测测量量经经典典案案例例(10分分)测测量量物物体体间间动动摩摩擦擦因因数数的的方方法法很很多多，现现提提供供长长木木板板、滑滑块块、弹弹簧簧测测力力计计等器材，供等器材，供选选用的装置如用的装置如图图甲、乙所示甲、乙所示(1)试试分分析析说说明明最最好好选选用用哪哪个个图图
23、示示装装置置进进行行实实验验，并并根根据据选选用用的的图图示示装装置置写写出出简简单单的的实实验验步步骤骤和和动动摩擦因数的表达式摩擦因数的表达式(2)若若要要测测量量纸纸与与木木板板之之间间的的动动摩摩擦擦因因数数，应应如何改如何改进进？【思路点思路点拨拨】解答本解答本题时应题时应把握以下两点：把握以下两点：(1)使使弹弹簧簧测测力力计计的的示示数数等等于于滑滑块块A、B间间的的摩摩擦力擦力(2)实验实验方案的方案的选择选择是解决是解决问题问题的关的关键键【解解题题样样板板】(1)选选图图甲甲所所示示实实验验装装置置进进行行实实验验较较好好原原因因是是：如如果果用用图图乙乙所所示示装装置置进
24、进行行实实验验，必必须须匀匀速速拉拉动动弹弹簧簧测测力力计计，才才能能保保证证弹弹簧簧测测力力计计示示数数稳稳定定，而而“匀匀速速拉拉动动”是是很很难难控控制制的的如如果果用用图图甲甲所所示示装装置置进进行行实实验验,根根据据滑滑动动摩摩擦擦力力大大小小与与相相对对滑滑动动速速度度无无关关的的道道理理，拉拉动动长长木木板板的的速速度度无无论论均均匀匀还还是是不不均均匀匀，测测力力计计上上的的示示数数都都是是稳稳定定的的，这这就就使使得得实验实验易于操作，易于操作，可以减小实验误差实验的可以减小实验误差实验的【答案答案】见见解解题样题样板板【题题后后反反思思】实实验验中中选选用用的的长长木木板板
25、各各部部分分的的平平滑滑程程度度应应尽尽量量相相同同，另另外外要要掌掌握握好好读读数数的的时时机机名名师师讲讲坛坛精精品品资资源源误认为误认为“运运动动的物体的物体间间一定有摩擦力，一定有摩擦力，静止的物体静止的物体间间没有摩擦力没有摩擦力”产产生以上生以上错误认识错误认识的主要原因是没有理解摩的主要原因是没有理解摩擦力的定擦力的定义义，由定，由定义义可知，要可知，要产产生摩擦力，生摩擦力，必必须须同同时满时满足三个条件：足三个条件：(1)接触面粗糙；接触面粗糙；(2)两物体相互接触且存在两物体相互接触且存在弹弹力；力；(3)两物体两物体间间有相有相对对运运动动或有相或有相对对运运动动的的趋势
26、趋势所以两所以两物体接触面若是光滑的，物体接触面若是光滑的，则则两物体之两物体之间间不不论论怎怎样样运运动动，都不会有摩擦力存在另外，即，都不会有摩擦力存在另外，即使两物体使两物体间间接触面不光滑，接触面不光滑，“运运动动的物体的物体间间一定有摩擦力，静止一定有摩擦力，静止的物体间一定没有摩擦的物体间一定没有摩擦力力”的说法也是错误的，出现这种错误认识的的说法也是错误的，出现这种错误认识的原因是没有理解条件原因是没有理解条件(3)中的中的“有相对运动或有相对运动或有相对运动的趋势有相对运动的趋势”如图所示，如图所示，A、B两物两物体处于水平地面上，力体处于水平地面上，力F作用于作用于B上，则：
27、上，则：若物体若物体A、B均静止，则均静止，则A与与B之间没有摩擦力；之间没有摩擦力；B虽然静止虽然静止,但它与地面间有但它与地面间有“相对运动的趋势相对运动的趋势”,则存在与则存在与F等值反向的静摩擦力等值反向的静摩擦力若若A与与B做匀速直线运动，则做匀速直线运动，则A、B虽然都虽然都是运动的，但是运动的，但A、B之间无之间无“相对运动或相对相对运动或相对运动的趋势运动的趋势”，没有摩擦力；，没有摩擦力；B与地面间有与地面间有“相对运动相对运动”，存在滑动摩擦力，存在滑动摩擦力若在力若在力F作用下，作用下，A、B一起做变速运动，则一起做变速运动，则A、B均处于运动状态，且均处于运动状态，且A、B之间有之间有“相对相对运动的趋势运动的趋势”，存在静摩擦力；，存在静摩擦力；B与地面之间与地面之间有有“相对运动相对运动”，存在滑动摩擦力，存在滑动摩擦力同学们来学校和回家的路上要注意安全同学们来学校和回家的路上要注意安全
