高中物理人教版必修1學(xué)案 摩擦力3

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111 3.3摩擦力 班級(jí)________姓名________學(xué)號(hào)_____ 學(xué)習(xí)目標(biāo): 1． 知道滑動(dòng)摩擦產(chǎn)生的條件，會(huì)正確判斷滑動(dòng)摩擦力的方向。 2． 會(huì)用公式F=μFN計(jì)算滑動(dòng)摩擦力的大小，知道影響動(dòng)摩擦因數(shù)的大小因素。 3． 知道靜摩擦力的產(chǎn)生條件，能判斷靜摩擦力的有無(wú)以及大小和方向。 4． 理解最大靜摩擦力。能根據(jù)二力平衡條件確定靜摩擦力的大小。 學(xué)習(xí)重點(diǎn):1、滑動(dòng)摩擦力產(chǎn)生的條件及規(guī)律，并會(huì)用F摩＝μFN解決具體問(wèn)題。 2、靜摩擦力產(chǎn)生的條件及規(guī)律，正確理解最大靜摩擦力的概念。 學(xué)習(xí)難點(diǎn): 1、正壓力FN的確定。 2、靜摩擦力的有無(wú)、大小的判定。 主要內(nèi)容: 一、摩擦力 一個(gè)物體在另一個(gè)物體上滑動(dòng)時(shí)，或者在另一個(gè)物體上有滑動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)我們會(huì)感到它們之間有相互阻礙的作用，這就是摩擦，這種情況下產(chǎn)生力我們就稱為摩擦力。固體、液體、氣體的接觸面上都會(huì)有摩擦作用。 二、滑動(dòng)摩擦力 1． 產(chǎn)生：一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面上相對(duì)于另一個(gè)物體發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，另一個(gè)物體阻礙它相對(duì)滑動(dòng)的力稱為滑動(dòng)摩擦力。 2． 產(chǎn)生條件：相互接觸、相互擠壓、相對(duì)運(yùn)動(dòng)、表面粗糙。 ①兩個(gè)物體直接接觸、相互擠壓有彈力產(chǎn)生。 摩擦力與彈力一樣屬接觸作用力，但兩個(gè)物體直接接觸并不擠壓就不會(huì)出現(xiàn)摩擦力。擠壓的效果是有壓力產(chǎn)生。壓力就是一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體表面的垂直作用力，也叫正壓力，壓力屬?gòu)椓?，可依上一?jié)有關(guān)彈力的知識(shí)判斷有無(wú)壓力產(chǎn)生。 ②接觸面粗糙。當(dāng)一個(gè)物體沿另一物體表面滑動(dòng)時(shí)，接觸面粗糙，各凹凸不平的部分互相嚙合，形成阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力，即為摩擦力。凡題中寫(xiě)明“接觸面光滑”、“光滑小球”等，統(tǒng)統(tǒng)不考慮摩擦力(“光滑”是一個(gè)理想化模型)。 ③接觸面上發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 特別注意：“相對(duì)運(yùn)動(dòng)”與“物體運(yùn)動(dòng)”不是同一概念，“相對(duì)運(yùn)動(dòng)”是指受力物體相對(duì)于施力物體(以施力物體為參照物)的位置發(fā)生了改變；而“物體的運(yùn)動(dòng)”一般指物體相對(duì)地面的位置發(fā)生了改變。 3．方向：總與接觸面相切，且與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反。 這里的“相對(duì)”是指相互接觸發(fā)生摩擦的物體，而不是相對(duì)別的物體?；瑒?dòng)摩擦力的方向跟物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反，但并非一定與物體的運(yùn)動(dòng)方向相反。 【例一】如圖，某時(shí)刻木塊正在以3m/s的速度在以5m/s速度向右傳送的傳送帶上向右運(yùn)動(dòng)，試判斷： （1） 木塊的運(yùn)動(dòng)方向。 （2） 木塊相對(duì)于傳送帶的運(yùn)動(dòng)方向。 （3） 木塊所受滑動(dòng)摩擦力的方向。 4．大?。号c壓力成正比 F＝μFN ① 壓力FN與重力G是兩種不同性質(zhì)的力，它們?cè)诖笮∩峡梢韵嗟龋部梢圆坏?，也可以毫無(wú)關(guān)系，用力將物塊壓在豎直墻上且讓物塊沿墻面下滑，物塊與墻面間的壓力就與物塊重力無(wú)關(guān)，不要一提到壓力，就聯(lián)想到放在水平地面上的物體，認(rèn)為物體對(duì)支承面的壓力的大小一定等于物體的重力。 ②μ是比例常數(shù)，稱為動(dòng)摩擦因數(shù)，沒(méi)有單位，只有大小，數(shù)值與相互接觸的______、接觸面的______程度有關(guān)。在通常情況下，μ<1。 ③計(jì)算公式表明：滑動(dòng)摩擦力F的大小只由μ和FN共同決定，跟物體的運(yùn)動(dòng)情況、接觸面的大小等無(wú)關(guān)。 5．滑動(dòng)摩擦力的作用點(diǎn)：在兩個(gè)物體的接觸面上的受力物體上。 【例二】在東北的林場(chǎng)中，冬季常用馬拉的雪橇運(yùn)木材，雪橇有兩個(gè)與冰面接觸的鋼制滑板．如果冰面是水平的，雪橇和所裝的木材的總質(zhì)量是5.0t（噸），滑板與冰面間的動(dòng)摩擦因數(shù)是0.027，馬要在水平方向上用多大的力才能拉著雪橇在冰道上勻速前進(jìn)？ 問(wèn)題：1. 相對(duì)運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)有什么區(qū)別？請(qǐng)舉例說(shuō)明。 2．壓力FN的值一定等于物體的重力嗎？請(qǐng)舉例說(shuō)明。 3．滑動(dòng)摩擦力的大小與物體間的接觸面積有關(guān)嗎？ 4．滑動(dòng)摩擦力的大小跟物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度有關(guān)嗎？ 三、靜摩擦力 1． 產(chǎn)生：兩個(gè)物體滿足產(chǎn)生摩擦力的條件，有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，物體間所產(chǎn)生的阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力叫靜摩擦力。 2． 產(chǎn)生條件： ①兩物體直接接觸、相互擠壓有彈力產(chǎn)生； ②接觸面粗糙； ③兩物體保持相對(duì)靜止但有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。 所謂“相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)”，就是說(shuō)假設(shè)沒(méi)有靜摩擦力的存在，物體間就會(huì)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。比如物體靜止在斜面上就是由于有靜摩擦力存在；如果接觸面光滑．沒(méi)有靜摩擦力，則由于重力的作用，物體會(huì)沿斜面下滑。 跟滑動(dòng)摩擦力條件的區(qū)別是： 3． 大?。簝晌矬w間實(shí)際發(fā)生的靜摩擦力F在零和最大靜摩擦力Fmax之間 0＜F≤Fmax 實(shí)際大小可根據(jù)二力平衡條件判斷。 4． 方向：總跟接觸面相切，與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)相反 ①所謂“相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向”，是指假設(shè)接觸面光滑時(shí)，物體將要發(fā)生的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向。比如物體靜止在粗糙斜面上，假?zèng)]沒(méi)有摩擦，物體將沿斜面下滑，即物體靜止時(shí)相對(duì)(斜面)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向是沿斜面向下，則物體所受靜摩擦力的方向沿斜面向上，與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反。 ②判斷靜摩擦力的方向可用假設(shè)法。其操作程序是： A．選研究對(duì)象----受靜摩擦力作用的物體； B．選參照物體----與研究對(duì)象直接接觸且施加靜摩擦力的物體； C．假設(shè)接觸面光滑，找出研究對(duì)象相對(duì)參照物體的運(yùn)動(dòng)方向即相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向 D．確定靜摩擦力的方向一一與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反 ③靜摩擦力的方向與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反，但并非一定與物體的運(yùn)動(dòng)方向相反。 5．靜摩擦力的作用點(diǎn)：在兩物體的接觸面受力物體上。 【例三】下述關(guān)于靜摩擦力的說(shuō)法正確的是：（ ） A. 靜摩擦力的方向總是與物體運(yùn)動(dòng)方向相反； B．靜摩擦力的大小與物體的正壓力成正比； C．靜摩擦力只能在物體靜止時(shí)產(chǎn)生； D．靜摩擦力的方向與接觸物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)相反． 【例四】用水平推力F把重為G的黑板擦緊壓在豎直的墻面上靜止不動(dòng)，不計(jì)手指與黑板擦之間的摩擦力，當(dāng)把推力增加到2F時(shí)，黑板擦所受的摩擦力大小是原來(lái)的幾倍？ 四、滑動(dòng)摩擦力和靜摩擦力的比較 滑動(dòng)摩擦力 靜摩擦力 符號(hào)及單位 產(chǎn)生原因 表面粗糙有擠壓作用的物體間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí) 表面粗糙有擠壓作用的物體間具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí) 摩擦力用f表示 單位：牛頓 簡(jiǎn)稱：牛 符號(hào)：N 大小 f=μN(yùn) 始終與外力沿著接觸面的分量相等 方向 與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反 與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)相反 問(wèn)題：1. 摩擦力一定是阻力嗎？ 2．靜摩擦力的大小與正壓力成正比嗎？ 3．最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力嗎？ 課堂訓(xùn)練: 1．關(guān)于滑動(dòng)摩擦力，下列說(shuō)法正確的是：（ ） A、物體在支持面上的滑動(dòng)速度越大，滑動(dòng)摩擦力也一定越大； B、滑動(dòng)摩擦力的方向一定與物體相對(duì)支持面的滑動(dòng)方向相反； C、接觸面的滑動(dòng)摩擦系數(shù)越大，滑動(dòng)摩擦力也越大； D、滑動(dòng)摩擦力的方向與物體運(yùn)動(dòng)方向相反。 2．用100N的力在水平方向勻速推動(dòng)重500N的箱子，那么接觸面的滑動(dòng)摩擦力是多大？μ值為多大？ 3．重100N的物體，靜止在粗糙水平面上，物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0．2，當(dāng)物體受到一個(gè)大小為 10N，方向水平向右的力作用時(shí)，水平面對(duì)物體的摩擦力大小和方向是：（ ） A．10N，水平向左； B． 10N，水平向右； C．20N，水平向左； D．20N，水平向右． 4．如圖，木塊放在水平桌面上，在水平方向其受到三個(gè)力即F1、F2和摩擦力作用，木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，其中F1=10N，F(xiàn)2=2N。此時(shí)水平桌面對(duì)木塊的靜摩擦力為多少？方向如何？若撤去力F1，木塊將怎樣運(yùn)動(dòng)，桌面對(duì)木塊的摩擦力將如何變化 ？ 課后作業(yè): 1．下列關(guān)于摩擦力的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是( ) A．兩個(gè)相對(duì)靜止物體間一定有靜摩擦力作用．B．受靜摩擦力作用的物體一定是靜止的． C．靜摩擦力對(duì)物體總是阻力． D．有摩擦力一定有彈力 2．下列說(shuō)法中不正確的是( ) A．物體越重，使它滑動(dòng)時(shí)的摩擦力越大，所以摩擦力與物重成正比． B. 由μ=f/N可知,動(dòng)摩擦因數(shù)與滑動(dòng)摩擦力成正比,與正壓力成反比． C．摩擦力的方向總是與物體的運(yùn)動(dòng)方向相反． D．摩擦力總是對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)起阻礙作用． 3．如圖所示，一個(gè)重G=200N的物體，在粗糙水平面上向左運(yùn)動(dòng)，物體和水平面間的摩擦因數(shù)μ=0.1，同時(shí)物體還受到大小為10N、方向向右的水平力F作用，則水平面對(duì)物體的摩擦力的大小和方向是( ) A．大小是10N，方向向左．B．大小是10N，方向向右． C．大小是20N，方向向左．D．大小是20N，方向向右． 4．粗糙的水平面上疊放著A和B兩個(gè)物體，A和B間的接觸面也是粗糙的，如果用水平力F拉B，而B(niǎo)仍保持靜止，則此時(shí)( ) A．B和地面間的靜摩擦力等于F，B和A間的靜摩擦力也等于F． B．B和地面間的靜摩擦力等于F，B和A間的靜摩擦力等于零． C．B和地面間的靜摩擦力等于零，B和A間的靜摩擦力也等于零． D．B和地面間的靜摩擦力等于零，B和A間的靜摩擦力等于F． 5．一木塊重G=30N，按圖中四種方法放置時(shí)施加的外力分別為F1=10N，F(xiàn)2=20N，F(xiàn)3=30N，F(xiàn)4=40N，則木塊與接觸面之間的壓力分別為N1=______，N2=______，N3＝______，N4=______． 6．在水平桌面上放一塊重G=200N的木塊，木塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2，設(shè)桌面對(duì)木塊的最大靜摩擦力近似等于滑動(dòng)摩擦力，則分別用水平拉力F1=15N、F2=30N、F3=80N拉木塊時(shí)，木塊受到的摩擦力分別為f1=______，f2=______，f3=______． 7．一塊長(zhǎng)l、質(zhì)量為m的均勻木板，放在水平桌面上，木板與桌面間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ．當(dāng)木板受到水平推力F向右運(yùn)動(dòng)伸出桌面1／3時(shí)，木板受到的摩擦力等于______． *8．如圖所示，A、B兩物體均重G=10N，各接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ=0.3，同時(shí)有F=1N的兩個(gè)水平力分別作用在A和B上，則地面對(duì)B的摩擦力等于______，B對(duì)A的摩擦力等于______． *9．如圖所示，在兩塊相同的豎直木板A、B間有重為30N的物體．用兩個(gè)大小均為F=100N的水平力壓木板，物體與兩木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為f=0.2．求： (1)當(dāng)物體不動(dòng)時(shí)，物體與木板A間的摩擦力大小是多少? (2)若用豎直向上的力將物體拉出來(lái)，所需拉力的最小值是多少? 閱讀材料: 從經(jīng)典力學(xué)到相對(duì)論的發(fā)展 　 在以牛頓運(yùn)動(dòng)定律為基礎(chǔ)的經(jīng)典力學(xué)中，空間間隔(長(zhǎng)度)S、時(shí)間t和質(zhì)量m這三個(gè)物理量都與物體的運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)。一根尺靜止時(shí)這樣長(zhǎng)，當(dāng)它運(yùn)動(dòng)時(shí)還是這樣長(zhǎng)；一只鐘不論處于靜止?fàn)顟B(tài)還是處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，其快慢保持不變；一個(gè)物體靜止時(shí)的質(zhì)量與它運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量一樣。這就是經(jīng)典力學(xué)的絕對(duì)時(shí)空觀。到了十九世紀(jì)末，面對(duì)高速運(yùn)動(dòng)的微觀粒子發(fā)生的現(xiàn)象，經(jīng)典力學(xué)遇到了困難。在新事物面前，愛(ài)因斯坦打破了傳統(tǒng)的絕對(duì)時(shí)空觀，于1905年發(fā)表了題為《論運(yùn)動(dòng)物體的電動(dòng)力學(xué)》的論文，提出了狹義相對(duì)性原理和光速不變?cè)?，?chuàng)建了狹義相對(duì)論。狹義相對(duì)論指出：長(zhǎng)度、時(shí)間和質(zhì)量都是隨運(yùn)動(dòng)速度變化的。長(zhǎng)度、時(shí)間和質(zhì)量隨速度變化的關(guān)系可用下列方程來(lái)表示：,（通稱“尺縮效應(yīng)”）、（通稱“鐘慢效應(yīng)”）、（通稱“質(zhì)—速關(guān)系”） 上列各式里的v是物體運(yùn)動(dòng)的速度，C是真空中的光速，l0和l分別為在相對(duì)靜止和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中沿速度v的方向測(cè)得的物體長(zhǎng)度；t0和t分別為在相對(duì)靜止和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中測(cè)得的時(shí)間； m0和 m分別為在相對(duì)靜止和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中測(cè)得的物體質(zhì)量。 但是，當(dāng)宏觀物體的運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)小于光速時(shí)(v＜＜C)，則上面的一些結(jié)果就變?yōu)閘≈l0、t≈t0、m≈m0，因而對(duì)于宏觀低速運(yùn)動(dòng)的物體，使用牛頓定律來(lái)處理問(wèn)題，還是足夠精確的。 繼狹義相對(duì)論之后，1915年愛(ài)因斯坦又建立了廣義相對(duì)論，指出空間——時(shí)間不可能離開(kāi)物質(zhì)而獨(dú)立存在，空間的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)取決于物體的分布，使人類對(duì)于時(shí)間、空間和引力現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)大大深化了?！蔼M義相對(duì)論”和“廣義相對(duì)論”統(tǒng)稱為相對(duì)論。 111