2018-2019高中物理 第3章 力與相互作用 3.3 摩擦力學(xué)案 滬科版必修1.doc

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3．3　摩擦力 [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(dòng)摩擦力的產(chǎn)生條件.3.會(huì)判斷摩擦力的方向及計(jì)算摩擦力的大小.4.了解最大靜摩擦力的概念． 一、滑動(dòng)摩擦力 [問題設(shè)計(jì)] 1.用力將黑板擦(毛較長)在黑板上滑動(dòng)，觀察毛刷的彎曲方向．如圖1所示，毛刷為什么向后彎曲？ 圖1 答案　因?yàn)槊⑺芑瑒?dòng)摩擦力的方向沿板面，與板擦運(yùn)動(dòng)方向相反． 2．把手按在桌面上，用力向前滑動(dòng)，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(dòng)摩擦力的公式． 答案　手受到向后的阻力(滑動(dòng)摩擦力)．感覺手受到向后的阻力(滑動(dòng)摩擦力)增大．滑動(dòng)摩擦力大小隨著壓力的增大而增大．f＝μN(yùn). [要點(diǎn)提煉] 1．定義：當(dāng)一個(gè)物體跟另一個(gè)物體有相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，在它們的接觸面上產(chǎn)生的摩擦力，叫做滑動(dòng)摩擦力． 2．滑動(dòng)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(duì)運(yùn)動(dòng)． 3．滑動(dòng)摩擦力的方向 總是沿著接觸面，并且與相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反． 注意　(1)與“相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反”，并不是與“運(yùn)動(dòng)方向”相反． (2)滑動(dòng)摩擦力的效果是阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并不是阻礙物體的運(yùn)動(dòng)． 4．滑動(dòng)摩擦力的大小 滑動(dòng)摩擦力的大小跟壓力成正比． 公式：f＝μN(yùn)，μ為動(dòng)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)”)，跟物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度大小無關(guān)(填“有關(guān)”或“無關(guān)”)． [延伸思考] 如圖2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(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻的速度分別為vA＝1 m/s，vB＝2 m/s.請(qǐng)分別分析A、B兩物體受到的滑動(dòng)摩擦力的方向．滑動(dòng)摩擦力一定阻礙物體的運(yùn)動(dòng)嗎？ 圖2 答案　以B為參考系，A相對(duì)B向左運(yùn)動(dòng)，A受到B向右的滑動(dòng)摩擦力f1； 以A為參考系，B相對(duì)于A向右運(yùn)動(dòng)，所以B受到A向左的滑動(dòng)摩擦力f2. B對(duì)A的摩擦力與A的運(yùn)動(dòng)方向相同，是動(dòng)力． A對(duì)B的摩擦力與B的運(yùn)動(dòng)方向相反，是阻力． 所以滑動(dòng)摩擦力可以與物體運(yùn)動(dòng)方向相反，也可以與物體運(yùn)動(dòng)方向相同，可以是阻力，也可以是動(dòng)力． 二、靜摩擦力 [問題設(shè)計(jì)] 1．把木塊放在水平桌面上，用彈簧測力計(jì)沿水平方向向右拉木塊，如圖3所示． 圖3 當(dāng)測力計(jì)的示數(shù)為1 N時(shí)，木塊沒有動(dòng)；逐漸增大拉力到2 N 時(shí)，木塊仍靜止；繼續(xù)增大拉力到4 N時(shí)，木塊開始移動(dòng)，此時(shí)拉力突然變小到3.8 N，此后木塊勻速運(yùn)動(dòng)，拉力保持3.8 N不變． (1)木塊受到的拉力為1 N時(shí)，有相對(duì)桌面運(yùn)動(dòng)的趨勢但沒有運(yùn)動(dòng)，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(duì)木塊施加一個(gè)與拉力方向相反的、大小也為1 N的力，這個(gè)力就是桌面對(duì)木塊的靜摩擦力． (2)靜摩擦力的大小隨著外力的增大而增大，但有一個(gè)最大值． (3)靜摩擦力產(chǎn)生在相對(duì)靜止但有相對(duì)滑動(dòng)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(duì)滑動(dòng)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4所示，傳送帶勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，貨物和傳送帶相對(duì)靜止． 圖4 (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(yùn)動(dòng)嗎？ 答案　(1)靜摩擦力．靜摩擦力的方向沿斜面向上(與物體運(yùn)動(dòng)方向相同)． (2)不是．靜摩擦力發(fā)生在兩個(gè)相對(duì)靜止的物體之間，物體本身可以運(yùn)動(dòng)． 靜摩擦力阻礙的是相對(duì)滑動(dòng)趨勢，并不總是阻礙物體的運(yùn)動(dòng)．靜摩擦力也可以是動(dòng)力． [要點(diǎn)提煉] 1．定義：物理學(xué)中，把物體間有相對(duì)滑動(dòng)趨勢時(shí)產(chǎn)生的摩擦力，叫做靜摩擦力． 2．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(duì)靜止但有相對(duì)滑動(dòng)趨勢． 注意　兩物體是“相對(duì)靜止”，并不是靜止． 3．靜摩擦力的方向 總是沿著接觸面，并且跟物體間相對(duì)滑動(dòng)趨勢的方向相反． 注意　(1)與“相對(duì)滑動(dòng)趨勢的方向相反”，并不是與“運(yùn)動(dòng)方向”相反．(2)靜摩擦力的效果是阻礙物體間的相對(duì)滑動(dòng)趨勢，并不是阻礙物體的運(yùn)動(dòng)． 4．靜摩擦力的大小 (1)靜摩擦力具有被動(dòng)性，即其大小總隨迫使物體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)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(gè)最大值，即最大靜摩擦力fmax，靜摩擦力的范圍是0fmax，物體滑動(dòng)．則地面對(duì)物體的滑動(dòng)摩擦力的大小f滑＝μN(yùn)＝μmg＝10 N. (3)物體運(yùn)動(dòng)過程中突然把推力去掉，地面對(duì)物體的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力，其大小f滑′＝10 N. 答案　(1)5 N　(2)10 N　(3)10 N 摩擦力的比較 靜摩擦力 滑動(dòng)摩擦力 說明 產(chǎn)生條件 相同點(diǎn) ①相互接觸；②相互擠壓；③接觸面粗糙 最大靜摩擦力比滑動(dòng)摩擦力稍大；在有些計(jì)算中可認(rèn)為滑動(dòng)摩擦力等于最大靜摩擦力 不同點(diǎn) 有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢 有相對(duì)運(yùn)動(dòng) 力的三要素 大小 不同點(diǎn) 被動(dòng)力，與壓力無關(guān)，大小為 0f2>f3 B．f1＝f2＝f3 C．f1F2時(shí)，f＝F1－F2，方向水平向右 B．F1F2時(shí)，物體有向左的運(yùn)動(dòng)趨勢，故f方向?yàn)樗较蛴?，根?jù)平衡條件可知f＝F1－F2，A對(duì)；當(dāng)F121 N后，摩擦力為滑動(dòng)摩擦力，大小為20 N，木箱與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝＝0.2，選項(xiàng)A、D正確． 12．如圖7所示，一重為40 N的木塊原來靜止在水平桌面上，某瞬間在水平方向上同時(shí)受到兩個(gè)方向相反的力F1、F2的作用，其中F1＝13 N，F(xiàn)2＝6 N．已知木塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，求： 圖7 (1)木塊所受的摩擦力的大小和方向； (2)當(dāng)只將F1撤去時(shí)，木塊受到的摩擦力的大小和方向； (3)若撤去的力不是F1而是F2，求木塊受到的摩擦力的大小和方向． 答案　(1)7 N　水平向左　(2)6 N　水平向右 (3)8 N　水平向左 解析　當(dāng)木塊運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的滑動(dòng)摩擦力為F滑＝μFN＝μG＝0.240 N＝8 N，故木塊受到桌面的最大靜摩擦力為8 N. (1)加上F1、F2后，F(xiàn)1和F2相當(dāng)于一個(gè)方向向右的力F＝F1－F2＝7 N．由于F小于最大靜摩擦力，故木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，則木塊受到桌面靜摩擦力的作用，大小為7 N，方向水平向左． (2)將F1撤去后，由于F2小于最大靜摩擦力，故木塊仍然保持靜止．由二力平衡知識(shí)知，木塊受到的靜摩擦力大小等于F2，即大小為6 N，方向水平向右． (3)撤掉F2后，由于F1大于最大靜摩擦力，則木塊受到的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力，大小為8 N，方向水平向左． 13．有一種圓珠筆，內(nèi)部有一根小彈簧．如圖8所示，筆桿豎直放置，在圓珠筆尾部的按鈕上放一個(gè)200 g的砝碼，砝碼靜止時(shí)，彈簧壓縮量為2 mm.現(xiàn)用這支圓珠筆水平推一本平放在桌面上質(zhì)量為800 g的書，當(dāng)按鈕壓縮量為2.4 mm(未超過彈簧的彈性限度)時(shí)，這本書恰好勻速運(yùn)動(dòng)．g＝10 m/s2，試求： 圖8 (1)筆內(nèi)小彈簧的勁度系數(shù)； (2)書與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)大小． 答案　(1)1 000 N/m　(2)0.3 解析　(1)由于砝碼處于靜止，則kx＝mg， 所以有k＝＝ N/m＝1 000 N/m. (2)要使書恰好能勻速運(yùn)動(dòng)，則kx′＝μm′g 得μ＝＝＝0.3.