2024-2025學(xué)年高中物理第二章力第四節(jié)摩擦力教案教科版必修1

PAGE13-第四節(jié)摩擦力學(xué)問點(diǎn)一靜摩擦力(1)靜摩擦力：當(dāng)兩物體之間只有相對運(yùn)動趨勢，而沒有相對運(yùn)動，這時的摩擦力叫做靜摩擦力．(2)產(chǎn)生靜摩擦力的條件：a.接觸，且接觸面粗糙；b.接觸處存在壓力；c.有相對運(yùn)動趨勢．(3)靜摩擦力方向推斷：靜摩擦力的方向總是跟接觸面相切，并且跟物體相對運(yùn)動趨勢的方向相反．(4)最大靜摩擦力：靜摩擦力的增大有一個最大限度，即是最大靜摩擦力．它是物體剛剛起先運(yùn)動時所受的摩擦力．(5)靜摩擦力的取值：在0到最大靜摩擦力Fmax之間，即0＜F≤Fmax.想一想，受到靜摩擦力作用的物體肯定是相對地面靜止的嗎？試舉例說明．提示：不肯定．物體是否受到靜摩擦力，與物體處于靜止還是運(yùn)動狀態(tài)沒有關(guān)系，關(guān)鍵是物體相對于與其接觸的物體是否相對靜止．例如，皮帶傳送機(jī)把貨物運(yùn)往高處，物體是運(yùn)動的，但相對皮帶沒有滑動，受到的是靜摩擦力．其實，生活中很多運(yùn)動的物體都受到靜摩擦力的作用．例如，一個人端著一杯水走路，杯子受到手的摩擦力；人走路時受到地面的摩擦力；站在啟動的火車上的人受到車廂底板的摩擦力；拔河競賽時受到繩子的摩擦力，這些力都是靜摩擦力．學(xué)問點(diǎn)二滑動摩擦力(1)滑動摩擦力：當(dāng)一個物體在另一個物體表面滑動時，受到另一個物體阻礙它運(yùn)動的力．(2)滑動摩擦力產(chǎn)生條件：①接觸，且接觸面粗糙；②接觸處應(yīng)存在壓力；③有相對運(yùn)動．(3)滑動摩擦力方向推斷：滑動摩擦力的方向總沿著接觸面，并且跟物體的相對運(yùn)動方向相反．(4)滑動摩擦力大?。夯瑒幽Σ亮Φ拇笮「龎毫Τ烧龋俟奖硎荆篎＝μFN.②FN是兩個物體接觸面間的壓力．③μ是動摩擦因數(shù)．④影響μ大小的因素：相互接觸的兩個物體的材料，接觸面的狀況(如粗糙程度)有關(guān)．(5)滑動摩擦力一般略小于最大靜摩擦力(選填“大于”“小于”或“等于”)．重為400N的木箱放在水平面上，木箱與地面間的最大靜摩擦力是120N，動摩擦因數(shù)是0.25，假如分別用70N和150N的水平力推木箱，求木箱受到的摩擦力分別是多少？答案：70N100N解析：由于最大靜摩擦力Fmax＝120N，當(dāng)推力F1＝70N時，木箱未動，此時的摩擦力為靜摩擦力，由二力平衡知，木箱受到70N的靜摩擦力．當(dāng)用150N水平力推木箱時，木箱運(yùn)動，摩擦力為滑動摩擦力，由F＝μFN知，F(xiàn)2＝μFN＝μG＝0.25×400N＝100N.考點(diǎn)一靜摩擦力的方向(1)靜摩擦力方向與接觸面相切，跟物體相對運(yùn)動趨勢的方向相反．說明：①接觸面處靜摩擦力的方向總是與彈力的方向垂直．②“相對”的含義是指受力物體相對于施力物體．所謂“相對運(yùn)動趨勢的方向”指的是假如接觸面光滑，物體將要相對運(yùn)動的方向．(2)靜摩擦力方向的推斷①假設(shè)法推斷可以假設(shè)接觸面是光滑的，推斷物體將向哪個方向滑動，從而確定相對運(yùn)動趨勢的方向及靜摩擦力的方向．②依據(jù)物體的運(yùn)動狀態(tài)推斷物體的運(yùn)動狀態(tài)和物體受到的力有親密關(guān)系．例如，疊放在一起的物體A、B如圖所示，在作用于A上的拉力F作用下，一起沿水平面做勻速直線運(yùn)動．對物體A來說，由于處于平衡狀態(tài)，它必定受到B向左的靜摩擦力．③依據(jù)力的相互作用的特點(diǎn)推斷當(dāng)一物體所受摩擦力方向不易推斷時，可依據(jù)與之相互作用的另一物體所受摩擦力的狀況推斷，然后依據(jù)二力等大反向的特點(diǎn)進(jìn)行推斷．【例1】(多選)如圖所示，物體A、B疊放在水平地面上，水平力F作用在A上，使二者一起向左做勻速直線運(yùn)動，下列說法正確的是()A．A、B之間無摩擦力B．A受到B的摩擦力水平向右C．B受到A的摩擦力水平向左D．地面對B的摩擦力為靜摩擦力，水平向右依據(jù)二力平衡或假設(shè)法推斷B對A的摩擦力；再把A、B當(dāng)做整體分析，依據(jù)二力平衡或假設(shè)法分析地面對B的摩擦力．詳細(xì)思路如下：【解析】對A物體，由于A勻速運(yùn)動，由水平方向二力平衡可知，B對A的摩擦力必與F等值反向，故選項A錯誤，B正確；對B物體，由力的作用的相互性可知，A對B的摩擦力肯定與B對A的摩擦力反向，故B受到A的摩擦力水平向左，選項C正確；對A、B整體分析，由于A、B一起向左勻速運(yùn)動，則地面對B的摩擦力為滑動摩擦力，且水平向右，故選項D錯誤．【答案】BC總結(jié)提能推斷靜摩擦力的有無及方向的方法：(1)條件推斷法．假設(shè)探討對象與其接觸的物體之間光滑，若它們之間發(fā)生相對滑動，則可推斷存在靜摩擦力，其相對滑動方向便是原先的相對運(yùn)動趨勢方向；否則不存在靜摩擦力．(2)力的作用效果法．假設(shè)靜摩擦力存在，若物體的運(yùn)動狀態(tài)變更，則判定靜摩擦力不存在；否則靜摩擦力存在，由二力平衡推斷靜摩擦力的方向．(多選)如圖所示，物體A、B疊放在水平地面上，水平力F作用在B上，使二者一起向右做勻速直線運(yùn)動，下列說法正確的是(AD)A．A、B之間無摩擦力B．A受到B的摩擦力水平向左C．B受到A的摩擦力水平向右D．地面對B的摩擦力為滑動摩擦力，水平向左解析：A、B之間無相對運(yùn)動或相對運(yùn)動的趨勢，所以A、B之間無摩擦力，故選項A正確，B、C錯誤；對A、B整體分析，由于A、B一起向右勻速運(yùn)動，則地面對B的摩擦力肯定為滑動摩擦力，且水平向左，故選項D正確．考點(diǎn)二滑動摩擦力(1)滑動摩擦力的方向①滑動摩擦力的方向總是跟它們的接觸面相切并且跟它們相對運(yùn)動的方向相反．②判定滑動摩擦力的方向的方法第一步，滑動摩擦力的方向總跟接觸面相切；其次步，確定物體間的相對運(yùn)動方向，先選取其中一個物體為參考系(假設(shè)為靜止)，判定另一個物體的運(yùn)動方向，即為相對運(yùn)動的方向；第三步，物體所受滑動摩擦力的方向與其相對于另一物體的運(yùn)動方向相反．如圖所示，傳送帶以v2的速度按圖示方向運(yùn)動，當(dāng)物塊以v1(v1<v2)的速度放到傳送帶上時，若以傳送帶為參考系，物塊向左運(yùn)動，則物塊受到向右的滑動摩擦力．(2)滑動摩擦力的大?、僭囼灡砻?，滑動摩擦力的大小跟壓力成正比，也就是跟兩個物體表面間的垂直作用力成正比．假如用F表示滑動摩擦力的大小，用FN表示壓力的大小，則有F＝μFN.②公式F＝μFN的理解與應(yīng)用μ是比例常數(shù)，叫做動摩擦因數(shù)．物理意義：反映接觸面本身特性的物理量，它與接觸面的材料、粗糙程度有關(guān)，與接觸面積大小無關(guān)，與物體的運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)，與物體的受力狀況無關(guān)，沒有單位．滑動摩擦力F大小與FN成正比，與物體的運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)．公式F＝μFN中的FN是兩個物體接觸面間的壓力，俗稱“正壓力”(垂直于接觸面的力)，性質(zhì)上屬于彈力，壓力的大小在很多狀況下需結(jié)合物體的平衡條件加以確定．【例2】質(zhì)量為2kg的物體靜止在水平地面上，物體與地面間的動摩擦因數(shù)為0.5，最大靜摩擦力與滑動摩擦力視為相等．現(xiàn)給物體一水平推力．(取g＝10N/kg)(1)當(dāng)推力大小為5N時，地面對物體的摩擦力是多大？(2)當(dāng)推力大小為12N時，地面對物體的摩擦力是多大？解答本題的關(guān)鍵是先推斷推力與最大靜摩擦力的關(guān)系，可以參考下面的思路進(jìn)行分析：【解析】最大靜摩擦力Fmax＝μmg＝0.5×2×10N＝10N(1)當(dāng)推力F＝5N時，F(xiàn)<Fmax，物體靜止，由水平方向二力平衡得F靜＝F＝5N(2)當(dāng)推力F＝12N時，F(xiàn)>Fmax，物體在地面上滑動，則F滑＝μmg＝0.5×2×10N＝10N.【答案】(1)5N(2)10N總結(jié)提能在計算摩擦力的大小之前，必需分析物體的運(yùn)動狀況，推斷物體受到的是滑動摩擦力還是靜摩擦力．(1)滑動摩擦力的大小可用F＝μFN計算，但要留意FN是接觸面上的正壓力，并不肯定等于物體的重力．(2)靜摩擦力的大小一般要結(jié)合物體的運(yùn)動狀態(tài)，利用平衡條件或牛頓運(yùn)動定律求解．如圖所示，質(zhì)量為20kg的物體在水平面上向右運(yùn)動，在運(yùn)動過程中受到水平向左、大小為10N的拉力F的作用，物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.1，則物體所受的摩擦力為(取g＝10N/kg)(D)A．10N，水平向右 B．10N，水平向左C．20N，水平向右 D．20N，水平向左解析：物體所受的摩擦力為滑動摩擦力，則F＝μFN＝μmg＝0.1×20×10N＝20N，因為物體水平向右運(yùn)動，所以水平面對物體的摩擦力方向水平向左．故選項D正確．考點(diǎn)三動摩擦因數(shù)的測定方案一：利用砝碼和彈簧測力計借助動態(tài)平衡測滑動摩擦力和動摩擦因數(shù)．如圖所示，向砝碼盤C內(nèi)加減砝碼，輕推鐵塊P，使其恰能在水平木板B上向左勻速滑動，鐵塊P處于動平衡狀態(tài)．用彈簧測力計測出P和C受到的重力GP和GC，則P所受的滑動摩擦力F＝GC，可求出P、B間的動摩擦因數(shù)μ＝eq\f(GC,GP).方案二：利用彈簧測力計借助動態(tài)平衡法測定動摩擦因數(shù)．如圖所示，使金屬板靜止在水平桌面上，用手通過彈簧測力計向右拉鐵塊P，使鐵塊P向右勻速運(yùn)動，讀出此時彈簧測力計的讀數(shù)F，再用彈簧測力計測出鐵塊P的重力，由平衡條件可知，F(xiàn)＝μFN，F(xiàn)N＝GP，所以μ＝eq\f(F,GP).【例3】科學(xué)探究活動通常包括以下環(huán)節(jié)：提出問題，作出假設(shè)，制訂安排并設(shè)計試驗，進(jìn)行試驗，收集證據(jù)，分析論證，評估溝通等．一位同學(xué)學(xué)習(xí)了滑動摩擦力后，懷疑滑動摩擦力的大小可能與接觸面積有關(guān)，于是他打算用試驗探究這個問題．(1)這位同學(xué)認(rèn)為：滑動摩擦力的大小與接觸面積成正比，這屬于科學(xué)探究活動的________環(huán)節(jié)．(2)為完成本試驗，須要自己制作木塊，他應(yīng)制作的木塊是下列選項中的________．A．各面粗糙程度相同的正方體木塊B．各面粗糙程度不相同的正方體木塊C．各面粗糙程度相同、長寬高各不相等的長方體木塊D．各面粗糙程度不相同、長寬高各不相等的長方體木塊(3)為了測量木塊與木板之間的滑動摩擦力，他設(shè)計了如圖兩種方案：甲是將長木板固定在水平面上，用彈簧測力計水平拉動木板上的木塊；乙是用彈簧測力計水平拉住木塊，他水平拉動木塊下的木板．你認(rèn)為更利于操作的方案是________；理由是________．解決本題時，首先應(yīng)明確題目中要求探究的是什么問題，然后圍繞這一主題制訂試驗方案并進(jìn)行探究．【解析】(1)這個環(huán)節(jié)是在探究前對可能的結(jié)果進(jìn)行猜想和假設(shè)，屬于作出假設(shè)環(huán)節(jié)．(2)應(yīng)當(dāng)用限制變量法進(jìn)行探討，探究滑動摩擦力與接觸面積的關(guān)系時，應(yīng)當(dāng)保持接觸面粗糙程度和壓力大小不變，變更接觸面積的大?。蕬?yīng)選C.(3)應(yīng)當(dāng)選擇乙方案．甲方案操作時須要勻速拉動木塊(不易做到)，且要在木塊運(yùn)動時讀取彈簧測力計的示數(shù)；乙方案只須要拉動木板運(yùn)動即可，不要求勻速拉動，且簡單讀取彈簧測力計的示數(shù)．【答案】(1)作出假設(shè)(2)C(3)乙理由見解析總結(jié)提能進(jìn)行科學(xué)探究試驗時，要本著可行、平安、精確的原則制訂試驗方案．對題目中要求探究的問題，首先要進(jìn)行猜想，然后制訂合理的試驗方案進(jìn)行驗證．某探討小組對“滑動摩擦力的大小與接觸面積、接觸面濕度是否有關(guān)”的問題進(jìn)行探究．他們選擇了一塊各面粗糙程度相同并帶有掛鉤的長方體物塊為探討對象．(1)試驗所用到的測量工具是彈簧測力計．(2)在測量滑動摩擦力的大小時，必需讓物塊在水平面上做勻速直線運(yùn)動，才能使測出的拉力大小與滑動摩擦力的大小相等．(3)下表為試驗數(shù)據(jù)記錄表格，通過分析表中序號為1、2、3的試驗記錄，可得到的初步結(jié)論是：滑動摩擦力的大小與接觸面積大小無關(guān)；表中序號為3、4、5的試驗記錄，則可說明滑動摩擦力的大小與接觸面干濕程度有關(guān).序號接觸面積S接觸面干濕程度摩擦力f/N1小干0.52中干0.53大干0.54大較濕0.65大濕0.8解析：(1)測量力的工具是彈簧測力計．其原理是在肯定的彈性范圍內(nèi)，彈簧受的拉力越大，彈簧的伸長越長．(2)木塊在水平面上進(jìn)行勻速直線運(yùn)動時，木塊受到的拉力和滑動摩擦力才是一對平衡力，大小相等．(3)由1、2、3試驗記錄知，在接觸面積干濕程度相同時，變更接觸面積大小，滑動摩擦力大小不變．所以滑動摩擦力跟接觸面積大小無關(guān)．依據(jù)3、4、5的試驗記錄知，接觸面積相同時，接觸面越濕，滑動摩擦力越大，所以滑動摩擦力跟接觸面干濕狀況有關(guān)．1．(多選)關(guān)于彈力和摩擦力，下列說法正確的是(BD)A．有彈力肯定有摩擦力B．有摩擦力肯定有彈力C．摩擦力的大小和彈力大小成正比D．彈力的方向肯定和摩擦力方向垂直解析：有彈力時若接觸面光滑或無相對運(yùn)動(趨勢)，則無摩擦力，而有彈力是有摩擦力的前提條件，故A錯誤，B正確；靜摩擦力的大小與物體所受的其他力有關(guān)，滑動摩擦力的大小與彈力大小成正比，故C錯；彈力的方向垂干脆觸面，而摩擦力的方向與接觸面相切，因此兩個力的方向垂直，故D正確．2．關(guān)于產(chǎn)生摩擦力的條件，下列說法正確的是(C)A．相互壓緊的粗糙物體之間總有摩擦力存在B．相對運(yùn)動的物體間肯定有滑動摩擦力存在C．只有相互擠壓和有相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢的粗糙物體之間才有摩擦力的作用D．只有相互擠壓和發(fā)生相對運(yùn)動的物體之間才有摩擦力的作用解析：相互壓緊的物體間假如沒有相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢，不會存在摩擦力，所以A項錯誤；但僅有相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢而沒有壓緊也不會有摩擦力，故B項錯誤；當(dāng)物體間既相互壓緊又有相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢，但接觸面光滑也不會有摩擦力，因此C項正確，而D項錯誤．3．中國書法是一種藝術(shù)．在楷書筆畫中，長橫的寫法要領(lǐng)如下：起筆時一順，然后向右行筆，收筆時略向右按，再向左上回帶．某同學(xué)在水平桌面上平鋪一張白紙，為防止打滑，他在白紙的左側(cè)靠近邊緣處用鎮(zhèn)紙壓住．則下列關(guān)于從左至右行筆過程中各物體的受力狀況說法正確的是(D)A．毛筆對紙的壓力肯定大于毛筆的重力B．鎮(zhèn)紙受到了向右的靜摩擦力C．白紙受到了3個摩擦力D．桌面受到了向右的靜摩擦力解析：提筆寫字時，手對毛筆有向上的作用力，則毛筆對紙的壓力不肯定大于毛筆的重力，選項A錯誤；鎮(zhèn)紙相對白紙無運(yùn)動趨勢，則鎮(zhèn)紙不受靜摩擦力作用，選項B錯誤；白紙受到筆向右的滑動摩擦力，同時受到桌面對左的靜摩擦力作用，選項C錯誤；桌面受到了白紙向右的靜摩擦力，選項D正確．4．用手握住瓶子，使瓶子在豎直方向靜止，如圖所示，假如握力加倍，則關(guān)于手對瓶子的摩擦力，下列說法正確的是(B)A．握力越大，摩擦力越大B．只要瓶子不動，摩擦力大小與握力大小無關(guān)C．方向由向下變成向上D．手越干越粗糙，摩擦力越大解析：只要瓶子不動，處于靜止?fàn)顟B(tài)，由物體的平衡條件可得手對瓶子的靜摩擦力與瓶子的重力等大反向，與手對瓶子握力的大小無關(guān)，故B正確；摩擦力的方向始終向上，C錯誤；握力越大，手越干越粗糙，手對瓶子的最大靜摩擦力越大，瓶子越不易滑脫，但并沒有變更此時瓶子所受的靜摩擦力大小，故A、D均錯誤．5．某同學(xué)在探究摩擦力的試驗中采納了如圖所示的操作，將一個長方體木塊放在水平桌面上，然后用一個力傳感器對木塊施加一個水平拉力F，并用另外一個傳感器對木塊的運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，表中是她記錄的試驗數(shù)據(jù)．木塊的重力為10.00N，重力加速度g＝9.80m/s2，依據(jù)表格中的數(shù)據(jù)回答下列問題(結(jié)果保留3位有效數(shù)字).試驗次數(shù)運(yùn)動狀態(tài)水平拉力F/N1靜止3.622靜止4.003勻速4.014勻加速5.015勻加速5.49(1)木塊與桌面間的最大靜摩擦力Ffm>4.01N；(2)木塊與桌面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.401；(3)木塊勻加速運(yùn)動時受到的摩擦力Ff＝4.01N.解析：(1)木塊勻速運(yùn)動時的滑動摩擦力為4.01N，因此最大靜摩擦力Ffm肯定大于4.01N.(2)由Ff＝μFN＝μmg得：μ＝0.401.(3)木塊勻加速運(yùn)動時所受的摩擦力為滑動摩擦力，故Ff＝4.01N.學(xué)科素養(yǎng)培優(yōu)精品微課堂——思想方法系列十一相識摩擦力的幾個誤區(qū)開講啦摩擦力是中學(xué)物理中的基本性質(zhì)力之一，是一種重要的力，是相互接觸的兩個物體發(fā)生相對運(yùn)動或有相對運(yùn)動的趨勢時，在接觸面上產(chǎn)生的一種阻礙物體間相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢的力．同學(xué)們在對摩擦力的相識和理解上，經(jīng)常存在誤區(qū)，常見的有以下幾種狀況．1．誤認(rèn)為“運(yùn)動的物體間肯定有摩擦力，靜止的物體間沒有摩擦力”產(chǎn)生以上錯誤相識的主要緣由是沒有理解摩擦力的定義．從定義可知，產(chǎn)生摩擦力必需同時滿意三個條件：①接觸面粗糙；②兩物體相互接觸且存在彈力；③兩物體間有相對運(yùn)動或相對運(yùn)動的趨勢．所以，兩物體的接觸面若是光滑的，則兩物體不論怎樣運(yùn)動，都不會有摩擦力存在．另外，即使兩物體的接觸面不光滑，“運(yùn)動的物體間肯定有摩擦力，靜止的物體間肯定沒有摩擦力”的說法也是錯誤的．這是因為沒有理解條件③“有相對運(yùn)動或相對運(yùn)動的趨勢”．如圖所示，A、B兩物體疊放在水平地面上，力F作用于B上，則：(1)若物體A、B均靜止，則A與B之間沒有摩擦力；B與地面間雖然保持相對靜止，卻有“相對運(yùn)動的趨勢”，故存在與F等大反向的靜摩擦力．(2)若A與B一起做勻速直線運(yùn)動，則A、B雖然都是運(yùn)動的，但A、B之間無“相對運(yùn)動或相對運(yùn)動的趨勢”，沒有摩擦力；B與地面間有“相對運(yùn)動”，存在滑動摩擦力．(3)若在力F作用下，A、B一起做加速運(yùn)動，則A、B均處于運(yùn)動狀態(tài)，且A、B之間有“相對運(yùn)動的趨勢”，存在靜摩擦力；B與地面之間有“相對運(yùn)動”，存在滑動摩擦力．2．誤認(rèn)為“只有運(yùn)動的物體才會受到滑動摩擦力”滑動摩擦力產(chǎn)生在兩個“相對運(yùn)動”的物體之間，與物體本身是否運(yùn)動沒有關(guān)系．雖然常見的滑動摩擦力多發(fā)生在運(yùn)動的物體上，但靜止的物體同樣會受到滑動摩擦力．如圖所示，一物體在水平地面上滑行，物體和地面之間發(fā)生了“相對運(yùn)動”，均受到對方對自己的滑動摩擦力作用，物體是運(yùn)動的，而地面是靜止的．3．誤認(rèn)為“只有靜止的物體才會受到靜摩擦力”靜摩擦力產(chǎn)生在兩個有“相對運(yùn)動趨勢”的物體之間，兩物體間保持相對