第2节 摩擦力.pdf
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1、第第 2 2 节节摩擦力摩擦力物理观念核心素养1.知道摩擦力的概念及产生条件。2.能计算滑动摩擦力的大小,会判定滑动摩擦力的方向,知道动摩擦因数及影响动摩擦因数的因素。3.能判断静摩擦力的有无、大小和方向,知道存在最大静摩擦力。知识点一滑动摩擦力观图助学通过实验,归纳摩了解增大或减小擦力产生的条件摩擦在生产、生科学探究科学态度与责任及摩擦力的特点。活中的应用。1.定义:两个相互接触的物体,当它们相对滑动时,在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力,这种力叫作滑动摩擦力。2.方向:与接触面相切,跟物体相对运动的方向相反。不一定与运动方向相反3.大小(1)公式:FfFN,其中 FN表示接触面上压力的大
2、小,为动摩擦因数。(2)动摩擦因数 跟相互接触的两个物体的材料、接触面的粗糙程度有关,没有单位。思考判断(1)只要两个物体之间有弹力产生,又有相对运动,两个物体之间就一定存在滑动摩擦力。()(2)滑动摩擦力一定存在于两个运动的物体之间。()(3)静止的物体受到的摩擦力可能是滑动摩擦力。(),人滑雪时雪橇受到滑动摩擦力作用滑梯固定不动,小动物滑下来,与滑梯发生相对运动,即滑梯受到滑动摩擦力,但没有运动。可见,静止的物体也可受到滑动摩擦力。知识点二静摩擦力观图助学1.定义:相互接触的两个物体之间只有相对运动的趋势,而没有相对运动,这时的摩擦力叫作静摩擦力。2.方向:静摩擦力的方向总与接触面相切,并
3、且跟物体相对运动趋势的方向相反。“相对运动趋势”是指一个物体相对于与它接触的另一个物体有运动的可能,但还未发生相对运动。3.大小随外力的变化而变化,当水平推力增大到某一值 Fmax时,物体就要滑动,此时静摩擦力达到最大值,我们把 Fmax叫作最大静摩擦力。静摩擦力的取值范围为0FFmax。是静摩擦力的一个极限思考判断(1)静摩擦力就是静止物体受到的摩擦力。()(2)静摩擦力方向一定与物体的相对运动趋势方向相反。()(3)静摩擦力的大小与正压力成正比。(),手与杯子之间的摩擦力为静摩擦力商场中常见的电动扶梯,当乘客乘坐扶梯上楼时,人是运动的,但人和电梯之间是相对静止的,人受到的摩擦力是静摩擦力。
4、可见,运动的物体也可受到静摩擦力。核心要点观察探究按如图所示实验装置做一做:用力拉动木板,使之在桌面上滑动。滑动摩擦力产生的条件、大小和方向(1)木块受到的摩擦力大小和弹簧测力计示数有什么关系?(2)在木块上添加重物,增大木块对木板的压力时,摩擦力如何变化?(3)在木板上铺一块较粗糙的毛巾,摩擦力如何变化?答案(1)相等(2)增大(3)增大探究归纳1.滑动摩擦力产生的条件(1)两物体相互接触;(2)两物体间有弹力;(3)接触面粗糙;(4)两物体间有相对运动。注意:有弹力,不一定有摩擦力;有摩擦力,一定有弹力2.滑动摩擦力的方向沿接触面与物体相对运动的方向相反。3.作用效果:总是阻碍物体间的相对
5、运动,而不是阻碍物体的运动,所以滑动摩擦力的方向可能与物体运动方向相同,也可能相反。滑动摩擦力可以是动力,也可以是阻力。4.滑动摩擦力大小的计算方法(1)公式法:由 FfFN计算。FN是正压力,其大小不一定等于物体的重力。(2)二力平衡法:物体匀速直线运动或静止时(有相对运动),根据二力平衡条件求解。试题案例例 1 有关滑动摩擦力,下列说法中正确的是()A.滑动摩擦力的方向一定与物体运动方向相反B.滑动摩擦力的方向一定与两物体间相对运动的方向相反C.物体在支持面上的滑动速度越大,滑动摩擦力也一定越大D.接触面的动摩擦因数越大,滑动摩擦力也一定越大解析滑动摩擦力总是阻碍物体间的相对运动,故滑动摩
6、擦力的方向与物体相对运动的方向相反,但不一定与物体运动方向相反,故 A 错误,B 正确;滑动摩擦力的大小 FfFN,与物体在支持面上的滑动速度无关,故C 错误;滑动摩擦力的大小 FfFN,接触面的动摩擦因数越大,滑动摩擦力不一定越大,因为滑动摩擦力的大小还与正压力有关,故 D 错误。答案B例 2 质量为 2 kg 的物体静止在水平地面上,如图所示,物体与地面间的动摩擦因数为 0.5,最大静摩擦力与滑动摩擦力视为相等,给物体一水平推力F。(取g10 N/kg)(1)当推力大小为 5 N 时,地面对物体的摩擦力是多大?(2)当推力大小为 12 N 时,地面对物体的摩擦力是多大?(3)物体运动过程中
7、突然把推力去掉,此时地面对物体的摩擦力是多大?解析在水平地面上,FNmg,则滑动摩擦力(即最大静摩擦力 Fmax)大小为 FmaxFNmg0.5210 N10 N。(1)当推力 F5 N 时,FFmax,物体静止,则由二力平衡知:地面对物体的静摩擦力的大小 F静F5 N。(2)当推力 F12 N 时,FFmax,物体滑动,则地面对物体的滑动摩擦力的大小 F滑FNmg10 N。(3)运动过程中把推力去掉,地面对物体的摩擦力为滑动摩擦力,其大小F滑10 N。答案(1)5 N(2)10 N(3)10 N温馨提示在求解摩擦力大小时,一定要分清是求静摩擦力,还是滑动摩擦力,只有滑动摩擦力才能直接应用公式
8、 FfFN求解。针对训练 1 装修工人在搬运材料时施加一个水平拉力将其从水平台面上拖出,如图所示,则在匀速拖出的过程中(材料重心未离开桌面边缘)()A.材料与平台之间的接触面积逐渐减小,摩擦力逐渐减小B.材料与平台之间的接触面积逐渐减小,拉力逐渐减小C.平台对材料的支持力逐渐减小,摩擦力逐渐减小D.材料与平台之间的动摩擦因数不变,支持力也不变,因而工人的拉力也不变解析匀速拉动的过程中,只要材料的重心在台面上,材料对台面的压力不变,材料受到的支持力不变,故 C 错误;而在拉动过程中动摩擦因数不变,由 FfFN可知摩擦力是不变的,A 错误;、因为材料做匀速直线运动,摩擦力不变,所以工人的拉力不变,
9、B 错误,D 正确。答案D核心要点观察探究如图所示,把木块放在水平长木板上,用弹簧测力计沿水平方向拉木块,在弹簧测力计的指针下轻塞一个小纸团(可以作为指针到达最大位置的标记),它可以随指针移动。拉力 F 逐渐增大,木块保持静止,直到拉力达到某一数值时木块开始移动,观察弹簧测力计示数及其变化情况。静摩擦力产生的条件、大小和方向(1)随着外力的增大,静摩擦力大小变化吗?若变化,如何变化?(2)木块开始移动时弹簧测力计的示数有何特点?(3)若在木块上增加砝码,木块开始移动时弹簧测力计的示数如何变化?由此得出什么结论?答案(1)由二力平衡知,随着外力的增大,静摩擦力大小发生变化,相应增大。(2)木块开
10、始移动时弹簧测力计的示数达到最大,即最大静摩擦力。静摩擦力的数值存在一个范围,即 0FFmax。(3)弹簧测力计的示数增大。最大静摩擦力随正压力的增大而增大。探究归纳1.静摩擦力的产生条件(1)两物体直接接触且相互挤压(即有弹力)。(2)接触面粗糙。(3)两物体间有相对运动趋势。2.静摩擦力的有无判断两法(1)条件判断法:接触面之间有压力、粗糙且有相对运动趋势。(2)假设法3.静摩擦力的方向(1)方向:与相对运动趋势方向相反,与物体运动方向无直接关系,既可与运动方向相同,也可与运动方向相反或成某一夹角。可能为动力,也可能为阻力。(2)静摩擦力的方向判定两法假设法:假设接触面是光滑的,判断物体将
11、向哪个方向滑动。从而确定相对运动趋势的方向,进而判断出静摩擦力的方向。状态法:当物体受力处于平衡状态时,根据二力平衡,判断出静摩擦力的方向。4.静摩擦力的大小(1)范围:0FFmax。一般情况下,最大静摩擦力 Fmax略大于滑动摩擦力,为分析问题方便,可认为二者相等。(2)计算:物体匀速直线运动或静止时,根据二力平衡条件求解。(3)静摩擦力大小与正压力无关,最大静摩擦力与正压力成正比。试题案例例 3(多选)如图所示为皮带运输机的示意图,A 为传送带上的货物,则()A.如果货物 A 随传送带一起无相对滑动地向上匀速运动,A 受到沿斜面向上的摩擦力B.如果货物 A 随传送带一起无相对滑动地向下匀速
12、运动,A 受到沿斜面向下的摩擦力C.如果货物 A 和传送带都静止,A 不受摩擦力D.如果货物 A 和传送带都静止,A 对传送带有沿斜面向下的摩擦力解析摩擦力的方向与相对运动或相对运动趋势方向相反,先判断物体的相对运动情况。对货物 A 来说,有相对于传送带向下滑动的趋势,则摩擦力与相对运动趋势方向相反,即沿斜面向上,选项 A 正确;货物 A 随传送带一起无相对滑动地向下匀速运动时,货物 A 有沿传送带向下运动趋势,A 受到沿斜面向上的摩擦力,选项 B 错误;如果货物 A 和传送带都静止,但 A 相对传送带有向下运动趋势,A 受到沿传送带向上的摩擦力,选项 C 错误;反之,A 也给传送带摩擦力,A
13、 相对于传送带有向下的运动趋势,传送带相对于 A 有向上的运动趋势,则 A给传送带的摩擦力方向向下,选项 D 正确。答案AD温馨提示对摩擦力中“三个方向”的理解(1)运动方向:一般指物体相对于地面的运动方向。(2)相对运动方向:通常是指物体相对于参考物体运动的方向,在摩擦力研究中,一般是指相对于摩擦力的施力物体的运动方向。(3)相对运动趋势方向:是指一个物体相对于与它接触的另一个物体有沿某个方向运动的趋势。针对训练 2 如图甲、乙所示,物体 P、Q 在力 F 作用下一起以相同速度沿力F 方向匀速运动,图乙中斜面体固定不动,关于物体 P 所受的摩擦力,下列说法正确的是()A.图甲、乙中物体 P
14、均受摩擦力,且方向均与力 F 相同B.图甲、乙中物体 P 均受摩擦力,且方向均与力 F 相反C.图甲、乙中物体 P 均不受摩擦力D.图甲中物体 P 不受摩擦力,图乙中物体 P 受摩擦力,且方向与力 F 方向相同解析题图甲中,P 做匀速运动,在水平方向所受合力为零,所以 P 不受摩擦力;题图乙中,假设 P 不受摩擦力,P 将相对 Q 沿斜面向下运动,因此 P 受沿力 F方向的摩擦力,选项 D 正确。答案D针对训练 3 把一重为 G 的物体,用一个水平的推力 Fkt(k 为恒量,t 为时间)压在竖直的足够高的平整墙面上(如图),从 t0 开始物体所受的摩擦力 Ff随 t 的变化关系是下图中的哪一个
15、()解析推力 FFNkt,开始物体竖直滑动,FfFNkt 为正比例函数,当 F增加到大于 G 时,物体开始减速,F 继续增大,当速度减为零时,物体静止,此时摩擦力为静摩擦力,大小等于物体的重力且不再变化,选项 B 正确。答案B科学思维理解摩擦力的七个误区误区一:摩擦力的方向总与物体的运动方向相反摩擦力的方向总跟物体的相对运动或相对运动的趋势的方向相反,但静摩擦力的方向与物体运动方向可以相同、相反或成任意夹角;滑动摩擦力的方向与运动方向可以相同,也可以相反。误区二:摩擦力总是阻力所谓动力和阻力,是从力的作用效果来命名的,如果物体受到的摩擦力的方向与该物体运动的方向相同,则摩擦力为动力,如果物体受
16、到的摩擦力的方向与该物体运动的方向相反,则摩擦力为阻力。误区三:静止物体只能受到静摩擦力,运动物体只能受到滑动摩擦力摩擦力发生在相互接触并挤压的两个不光滑的物体之间,如果两物体之间存在相对运动,则有相互作用的滑动摩擦力,这两个物体可以都运动,也可以一个运动另一个静止;如果两个物体相对静止,并存在相对运动趋势,则有相互作用的静摩擦力,这两个物体可以都静止,也可以都运动。误区四:静止的物体不受摩擦力,运动的物体一定受摩擦力物体是否受摩擦力,与物体处于静止状态或运动状态没有直接的关系,关键是看物体相对于与其接触的物体是否有相对运动或相对运动趋势。误区五:物体对接触面的压力越大,摩擦力越大由实验现象可
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