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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33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fN.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，并且與相對運(yùn)動(dòng)的方向相反注意(1)與“相對運(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：fN，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vA1 m/s，vB2 m/s.請分別分析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A的摩擦力與A的運(yùn)動(dòng)方向相同，是動(dòng)力A對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)生在相對靜止但有相對滑動(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)兩物體間相對靜止但有相對滑動(dòng)趨勢注意兩物體是“相對靜止”，并不是靜止3靜摩擦力的方向總是沿著接觸面，并且跟物體間相對滑動(dòng)趨勢的方向相反注意(1)與“相對滑動(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0ffmax.(3)靜摩擦力的大小一般根據(jù)平衡條件求解如圖5中水平力F1 N、2 N、3 N時(shí)物塊沒有運(yùn)動(dòng)，靜摩擦力大小分別為1 N、2 N、3 N.圖5延伸思考產(chǎn)生靜摩擦力的條件之一是“兩物體之間有相對滑動(dòng)趨勢”那么，何為“相對滑動(dòng)趨勢”？如何判斷“相對滑動(dòng)趨勢”的方向？答案“相對滑動(dòng)趨勢”是指一個(gè)物體相對于與它接觸的另一個(gè)物體有滑動(dòng)的可能，但還處于相對靜止?fàn)顟B(tài)例如用力推木箱，木箱未動(dòng)，但木箱有相對地面向前的滑動(dòng)趨勢“相對滑動(dòng)趨勢的方向”是指假設(shè)接觸面光滑時(shí)，物體將要發(fā)生相對滑動(dòng)的方向如圖，物體靜止在粗糙斜面上，假設(shè)斜面光滑時(shí)，物體將沿斜面下滑，即物體靜止時(shí)，相對(斜面)滑動(dòng)趨勢的方向是沿斜面向下一、對摩擦力概念的理解例1關(guān)于摩擦力的產(chǎn)生，下列說法中正確的是()A相互壓緊的粗糙物體間一定有摩擦力B有相對運(yùn)動(dòng)或有相對運(yùn)動(dòng)趨勢的物體間一定有摩擦力C相互壓緊并運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)(或有相對運(yùn)動(dòng)趨勢)的物體間才可能有摩擦力的作用解析要產(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(yùn)動(dòng)或有相對運(yùn)動(dòng)趨勢，故只有D正確答案D二、滑動(dòng)摩擦力例2裝修工人在搬運(yùn)材料時(shí)施加一個(gè)水平拉力將其從水平臺(tái)面上拖出，如圖6所示，則在勻速拖出的過程中()圖6A材料與平臺(tái)之間的接觸面積逐漸減小，摩擦力逐漸減小B材料與平臺(tái)之間的接觸面積逐漸減小，拉力逐漸減小C平臺(tái)對材料的支持力逐漸減小，摩擦力逐漸減小D材料與平臺(tái)之間的動(dòng)摩擦因數(shù)不變，支持力也不變，因而工人拉力也不變解析勻速拉動(dòng)的過程只能持續(xù)到重心離開臺(tái)面的瞬間，材料的重心在臺(tái)面上，故材料對臺(tái)面的壓力不變，故材料受到的支持力不變，故C錯(cuò)誤；而在拉動(dòng)過程中動(dòng)摩擦因數(shù)不變，由fN可知摩擦力是不變的，故A、B錯(cuò)誤；因?yàn)椴牧献鰟蛩僦本€運(yùn)動(dòng)，摩擦力不變，所以工人的拉力是不變的，故D正確答案D三、靜摩擦力例3(多選)如圖7所示，一質(zhì)量為m的木塊靠在粗糙的豎直墻壁上，且受到水平力F的作用，下列說法正確的是()圖7A若木塊靜止，則木塊受到的靜摩擦力大小等于mg，方向豎直向上B若木塊靜止，當(dāng)F增大時(shí)，木塊受到的靜摩擦力隨之增大C若木塊靜止，當(dāng)F增大時(shí)，最大靜摩擦力隨之增大D若開始時(shí)木塊靜止，當(dāng)撤去F，木塊沿墻壁下滑時(shí)，木塊不受摩擦力作用答案ACD解析若木塊靜止，則木塊受到的靜摩擦力與mg平衡，大小為mg，方向豎直向上，故A正確，B錯(cuò)誤；最大靜摩擦力與正壓力成正比，故C正確；當(dāng)撤去F時(shí)，墻壁與木塊間無彈力，則木塊不受摩擦力作用，故D正確四、摩擦力的計(jì)算例4質(zhì)量為2 kg的物體靜止在水平地面上，如圖8所示，物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力視為相等，給物體一水平推力F.(取g10 N/kg)圖8(1)當(dāng)推力大小為5 N時(shí)，地面對物體的摩擦力是多大？(2)當(dāng)推力大小為12 N時(shí)，地面對物體的摩擦力是多大？(3)物體運(yùn)動(dòng)過程中突然把推力去掉，此時(shí)地面對物體的摩擦力是多大？解析在地面上，Nmg，則滑動(dòng)摩擦力(即最大靜摩擦力fmax)大小為fmaxNmg0.5210 N10 N.(1)當(dāng)推力F5 N時(shí)，F(xiàn)fmax，物體滑動(dòng)則地面對物體的滑動(dòng)摩擦力的大小f滑Nmg10 N.(3)物體運(yùn)動(dòng)過程中突然把推力去掉，地面對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)相互接觸；相互擠壓；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)有相對運(yùn)動(dòng)趨勢有相對運(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0f2f3 Bf1f2f3Cf1f2F2時(shí)，fF1F2，方向水平向右BF1F2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fF1F2，A對；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)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F113 N，F(xiàn)26 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F(xiàn)NG0.240 N8 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FF1F27 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)g10 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kxmg，所以有k N/m1 000 N/m.(2)要使書恰好能勻速運(yùn)動(dòng)，則kxmg得0.3.