高中物理必修一 3.3《摩擦力》教學(xué)案

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111學(xué)習(xí)目標(biāo): 1 知道滑動摩擦產(chǎn)生的條件，會正確判斷滑動摩擦力的方向。2 會用公式F=FN計(jì)算滑動摩擦力的大小，知道影響動摩擦因數(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、滑動摩擦力產(chǎn)生的條件及規(guī)律，并會用F摩FN解決具體問題。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、大小的判定。主要內(nèi)容:一、摩擦力一個(gè)物體在另一個(gè)物體上滑動時(shí)，或者在另一個(gè)物體上有滑動的趨勢時(shí)我們會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有摩擦作用。二、滑動摩擦力1 產(chǎn)生：一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面上相對于另一個(gè)物體發(fā)生相對滑動時(shí)，另一個(gè)物體阻礙它相對滑動的力稱為滑動摩擦力。2 產(chǎn)生條件：相互接觸、相互擠壓、相對運(yùn)動、表面粗糙。 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)物體對另一個(gè)物體表面的垂直作用力，也叫正壓力，壓力屬彈力，可依上一節(jié)有關(guān)彈力的知識判斷有無壓力產(chǎn)生。 接觸面粗糙。當(dāng)一個(gè)物體沿另一物體表面滑動時(shí)，接觸面粗糙，各凹凸不平的部分互相嚙合，形成阻礙相對運(yùn)動的力，即為摩擦力。凡題中寫明“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)。 接觸面上發(fā)生相對運(yùn)動。 特別注意：“相對運(yùn)動”與“物體運(yùn)動”不是同一概念，“相對運(yùn)動”是指受力物體相對于施力物體(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”一般指物體相對地面的位置發(fā)生了改變。 3方向：總與接觸面相切，且與相對運(yùn)動方向相反。 這里的“相對”是指相互接觸發(fā)生摩擦的物體，而不是相對別的物體?；瑒幽Σ亮Φ姆较蚋矬w的相對運(yùn)動的方向相反，但并非一定與物體的運(yùn)動方向相反。【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，試判斷：（1） 木塊的運(yùn)動方向。（2） 木塊相對于傳送帶的運(yùn)動方向。（3） 木塊所受滑動摩擦力的方向。4大小：與壓力成正比 FFN 壓力FN與重力G是兩種不同性質(zhì)的力，它們在大小上可以相等，也可以不等，也可以毫無關(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)為物體對支承面的壓力的大小一定等于物體的重力。是比例常數(shù)，稱為動摩擦因數(shù)，沒有單位，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，1。 計(jì)算公式表明：滑動摩擦力F的大小只由和FN共同決定，跟物體的運(yùn)動情況、接觸面的大小等無關(guān)。 5滑動摩擦力的作用點(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)？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，有相對運(yùn)動趨勢時(shí)，物體間所產(chǎn)生的阻礙相對運(yùn)動趨勢的力叫靜摩擦力。 2 產(chǎn)生條件：兩物體直接接觸、相互擠壓有彈力產(chǎn)生； 接觸面粗糙； 兩物體保持相對靜止但有相對運(yùn)動趨勢。 所謂“相對運(yùn)動趨勢”，就是說假設(shè)沒有靜摩擦力的存在，物體間就會發(fā)生相對運(yùn)動。比如物體靜止在斜面上就是由于有靜摩擦力存在；如果接觸面光滑沒有靜摩擦力，則由于重力的作用，物體會沿斜面下滑。跟滑動摩擦力條件的區(qū)別是：3 大小：兩物體間實(shí)際發(fā)生的靜摩擦力F在零和最大靜摩擦力Fmax之間0FFmax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，與相對運(yùn)動趨勢相反 所謂“相對運(yùn)動趨勢的方向”，是指假設(shè)接觸面光滑時(shí)，物體將要發(fā)生的相對運(yùn)動的方向。比如物體靜止在粗糙斜面上，假沒沒有摩擦，物體將沿斜面下滑，即物體靜止時(shí)相對(斜面)運(yùn)動趨勢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，與物體相對運(yùn)動趨勢的方向相反。 判斷靜摩擦力的方向可用假設(shè)法。其操作程序是： A選研究對象-受靜摩擦力作用的物體； B選參照物體-與研究對象直接接觸且施加靜摩擦力的物體； C假設(shè)接觸面光滑，找出研究對象相對參照物體的運(yùn)動方向即相對運(yùn)動趨勢的方向D確定靜摩擦力的方向一一與相對運(yùn)動趨勢的方向相反 靜摩擦力的方向與物體相對運(yùn)動趨勢的方向相反，但并非一定與物體的運(yùn)動方向相反。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)于靜摩擦力的說法正確的是：（ ） A. 靜摩擦力的方向總是與物體運(yùn)動方向相反； 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運(yùn)動的趨勢相反【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，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的幾倍？四、滑動摩擦力和靜摩擦力的比較滑動摩擦力靜摩擦力符號及單位產(chǎn)生原因表面粗糙有擠壓作用的物體間發(fā)生相對運(yùn)動時(shí)表面粗糙有擠壓作用的物體間具有相對運(yùn)動趨勢時(shí) 摩擦力用f表示單位：牛頓簡稱：牛 符號：N大小f=N始終與外力沿著接觸面的分量相等方向與相對運(yùn)動方向相反與相對運(yùn)動趨勢相反問題：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摩擦力嗎？ 課堂訓(xùn)練: 1關(guān)于滑動摩擦力，下列說法正確的是：（ ） A、物體在支持面上的滑動速度越大，滑動摩擦力也一定越大； B、滑動摩擦力的方向一定與物體相對支持面的滑動方向相反； C、接觸面的滑動摩擦系數(shù)越大，滑動摩擦力也越大；D、滑動摩擦力的方向與物體運(yùn)動方向相反。 2用100N的力在水平方向勻速推動重500N的箱子，那么接觸面的滑動摩擦力是多大？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摩擦因數(shù)為02，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)，水平面對物體的摩擦力大小和方向是：（ ） A10N，水平向左； B 10N，水平向右； C20N，水平向左； D20N，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，桌面對木塊的摩擦力將如何變化 ？課后作業(yè):1下列關(guān)于摩擦力的說法中錯(cuò)誤的是( )A兩個(gè)相對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靜摩擦力對物體總是阻力 D有摩擦力一定有彈力2下列說法中不正確的是( )A物體越重，使它滑動時(shí)的摩擦力越大，所以摩擦力與物重成正比B. 由=f/N可知,動摩擦因數(shù)與滑動摩擦力成正比,與正壓力成反比C摩擦力的方向總是與物體的運(yùn)動方向相反D摩擦力總是對物體的運(yùn)動起阻礙作用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，物體和水平面間的摩擦因數(shù)=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仍保持靜止，則此時(shí)( )AB和地面間的靜摩擦力等于F，B和A間的靜摩擦力也等于FBB和地面間的靜摩擦力等于F，B和A間的靜摩擦力等于零CB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DB和地面間的靜摩擦力等于零，B和A間的靜摩擦力等于F5一木塊重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，木塊與桌面間的動摩擦因數(shù)=0.2，設(shè)桌面對木塊的最大靜摩擦力近似等于滑動摩擦力，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，木板與桌面間動摩擦因數(shù)為當(dāng)木板受到水平推力F向右運(yùn)動伸出桌面13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，各接觸面間的動摩擦因數(shù)均為=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B的摩擦力等于_，B對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摩擦因數(shù)均為f=0.2求： (1)當(dāng)物體不動時(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，所需拉力的最小值是多少?閱讀材料: 從經(jīng)典力學(xué)到相對論的發(fā)展 在以牛頓運(yùn)動定律為基礎(chǔ)的經(jīng)典力學(xué)中，空間間隔(長度)S、時(shí)間t和質(zhì)量m這三個(gè)物理量都與物體的運(yùn)動速度無關(guān)。一根尺靜止時(shí)這樣長，當(dāng)它運(yùn)動時(shí)還是這樣長；一只鐘不論處于靜止?fàn)顟B(tài)還是處于運(yùn)動狀態(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)動時(shí)的質(zhì)量一樣。這就是經(jīng)典力學(xué)的絕對時(shí)空觀。到了十九世紀(jì)末，面對高速運(yùn)動的微觀粒子發(fā)生的現(xiàn)象，經(jīng)典力學(xué)遇到了困難。在新事物面前，愛因斯坦打破了傳統(tǒng)的絕對時(shí)空觀，于1905年發(fā)表了題為論運(yùn)動物體的電動力學(xué)的論文，提出了狹義相對性原理和光速不變原理，創(chuàng)建了狹義相對論。狹義相對論指出：長度、時(shí)間和質(zhì)量都是隨運(yùn)動速度變化的。長度、時(shí)間和質(zhì)量隨速度變化的關(guān)系可用下列方程來表示：,（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)動的速度，C是真空中的光速，l0和l分別為在相對靜止和運(yùn)動系統(tǒng)中沿速度v的方向測得的物體長度；t0和t分別為在相對靜止和運(yùn)動系統(tǒng)中測得的時(shí)間； m0和 m分別為在相對靜止和運(yùn)動系統(tǒng)中測得的物體質(zhì)量。但是，當(dāng)宏觀物體的運(yùn)動速度遠(yuǎn)小于光速時(shí)(vC)，則上面的一些結(jié)果就變?yōu)閘l0、tt0、mm0，因而對于宏觀低速運(yùn)動的物體，使用牛頓定律來處理問題，還是足夠精確的。繼狹義相對論之后，1915年愛因斯坦又建立了廣義相對論，指出空間時(shí)間不可能離開物質(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，使人類對于時(shí)間、空間和引力現(xiàn)象的認(rèn)識大大深化了?！蔼M義相對論”和“廣義相對論”統(tǒng)稱為相對論。 111