必修第一册第三章相互作用-力摩擦力

第2节摩擦力任务1：了解摩擦力分类和产生条件．任务2：滑动摩擦力方向的判断．任务3：静摩擦力方向判断和大小计算．任务4：探究滑动摩擦力大小．任务5：探究滑动摩擦力与最大静摩擦力之间的关系．任务6：摩擦力规律解决问题．学习目标问题情景:互动游戏———“拔瓶”比赛．如图，将玻璃瓶涂有洗洁精的一端交给男生，将没有洗洁精的一端交给女生，进行“拔瓶”比赛．任务1：了解摩擦力分类和产生条件问题1.如图1，谁能取得“拔瓶”比赛的胜利?2.两位同学手和瓶子间的摩擦力是同种类型吗?应该分别取什么名称?3.前面两同学握住瓶子还没有“拔”时，有摩擦力吗?什么情况下才会有摩擦力?4.静止的物体受到的摩擦力是否一定是静摩擦力?例如，站着的人保持静止，瓶子从他的手中被“拔”出时，他受到的摩擦力是什么类型的?5.如图2，人在大型商场随倾斜的电梯运动时，他受到摩擦力吗?是什么类型的摩擦力?6.滑动摩擦、静摩擦中的“动”与“静”该如何理解?产生条件又该如何表达?问题提示素养目标1.如图1，谁能取得“拔瓶”比赛的胜利?女生了解静摩擦力和滑动摩擦力的产生条件．(物理观念)知道”静”和“动”不一定是相对地面，而一定是相对两接触面．(物理观念)2.两位同学手和瓶子间的摩擦力是同种类型吗?应该分别取什么名称?不是，一个静摩擦力，一个滑动摩擦力3.前面两同学握住瓶子还没有“拔”时，有摩擦力吗?什么情况下才会有摩擦力?没有，发生相对运动或相对运动趋势时4.静止的物体受到的摩擦力是否一定是静摩擦力?例如，站着的人保持静止，瓶子从他的手中被“拔”出时，他受到的摩擦力是什么类型的?不一定动摩擦力5.如图2，人在大型商场随倾斜的电梯运动时，他受到摩擦力吗?是什么类型的摩擦力?受到静摩擦力的作用6.滑动摩擦、静摩擦中的“动”与“静”该如何理解?产生条件又该如何表达?动和静都是相对的任务2：滑动摩擦力方向的判断问题情景:如图问题1.如果手压在桌面向前移动(图3)，你能分析手受到的桌面对其的滑动摩擦力方向吗?2.如果手压在桌面向前移动(图3)，你能分析桌面受到的手对其的滑动摩擦力方向吗?3.滑动摩擦力的方向如何确定?在确定滑动摩擦力的方向时需要注意的问题是什么?4.如果可乐瓶被女同学从静止的男同学手中“拔出”(图4)，男同学的手受到的滑动摩擦力方向向哪?问题提示素养目标1.如果手压在桌面向前移动(图3)，你能分析手受到的桌面对其的滑动摩擦力方向吗?向后知道滑动摩擦力与相对运动方向相反(物理观念)会判断滑动摩擦力的方法(科学思维)2.如果手压在桌面向前移动(图3)，你能分析桌面受到的手对其的滑动摩擦力方向吗?向前3.滑动摩擦力的方向如何确定?在确定滑动摩擦力的方向时需要注意的问题是什么?与相对运动方向相反，注意判断相对运动方向，不是运动方向4.如果可乐瓶被女同学从静止的男同学手中“拔出”(图4)，男同学的手受到的滑动摩擦力方向向哪?男同学受到摩擦力指向女同学任务3：静摩擦力方向判断和大小计算问题情景：如图所示问题1.手压桌面前推，未开始运动前，手所受静摩擦力的方向向哪里?手相对桌面的运动趋势是怎样的?2.如果我们把刷子等效为手指上的皮肤，分析手受到的桌面对其的摩擦力就转化为分析哪里的摩擦力?3.如图5所示，根据刷毛的形状能否确定刷毛相对桌面的运动趋势?4.刷毛所受的静摩擦力的方向向哪里?为什么?5.静摩擦力方向与相对运动趋势之间存在什么规律?6.图6中人没有推动木箱，木箱相对地面的运动趋势怎样?地面对木箱的静摩擦力方向向哪?有几种判断方法?7.图7中人握住酒瓶时，酒瓶相对手的运动趋势怎样?手对酒瓶的静摩擦力方向向哪?有几种判断方法?问题提示素养目标1.手压桌面前推，未开始运动前，手所受静摩擦力的方向向哪里?手相对桌面的运动趋势是怎样的?向后手相对桌面向前运动能根据物体形变情况和假设光滑的方法，分析运动的趋势(科学思维)知道静摩擦力与相对运动趋势相反(物理观念)能利用二力平衡条件判断静摩擦力的大小和方向(科学思维)2.如果我们把刷子等效为手指上的皮肤，分析手受到的桌面对其的摩擦力就转化为分析哪里的摩擦力?桌面对刷子的摩擦力3.如图5所示，根据刷毛的形状能否确定刷毛相对桌面的运动趋势?刷毛相对桌面向右运动的趋势4.刷毛所受的静摩擦力的方向向哪里?为什么?向左，如果表明光滑，就向右运动了5.静摩擦力方向与相对运动趋势之间存在什么规律?与相对运动趋势方向相反6.图6中人没有推动木箱，木箱相对地面的运动趋势怎样?地面对木箱的静摩擦力方向向哪?有几种判断方法?运动趋势向右，静摩擦力方向向左7.图7中人握住酒瓶时，酒瓶相对手的运动趋势怎样?手对酒瓶的静摩擦力方向向哪?有几种判断方法?运动趋势向下，摩擦力方向向上任务4：探究滑动摩擦力大小问题情景:如图滑动摩擦力的测量提供木块、木板、铁架台、弹簧秤、砝码、细绳问题1.摩擦力能直接测量吗?测量摩擦力的条件是什么?2.当木块放在木板上，用弹簧秤拉着运动时(图8)，弹簧秤的读数稳定吗?读数容易吗?3.你有什么办法使读数更加稳定和容易?4.滑动摩擦力的大小可能与哪些因素有关?你如何进行研究?问题提示素养目标1.摩擦力能直接测量吗?测量摩擦力的条件是什么?不能直接测量，可以进行转化能综合分析实验器材特点，对实验探究方案进行设计(科学探究)2.当木块放在木板上，用弹簧秤拉着运动时(图8)，弹簧秤的读数稳定吗?读数容易吗?不稳定，不容易读数3.你有什么办法使读数更加稳定和容易?固定弹簧秤，采用抽出木板的方式4.滑动摩擦力的大小可能与哪些因素有关?你如何进行研究?与接触面的粗糙程度和弹力的大小有关能通过实验探究决定摩擦力大小的因素(科学探究)任务5：探究滑动摩擦力与最大静摩擦力之间的关系问题情景:用传感器拉动一个木盒时的情境及获得的图象问题1.如图12所示，当力传感器对木块的拉力逐渐增大时，桌面对木块静摩擦力如何变化?静摩擦力会一直增大吗?2.最大静摩擦力与滑动摩擦力可能会是怎样的关系?你的猜想与物体刚被推动时的运动状况是否吻合?3.从传感器得到的F－t图(图13)是否就是Ff－t图?从图中可得到怎样的结论?问题提示素养目标1.如图12所示，当力传感器对木块的拉力逐渐增大时，桌面对木块静摩擦力如何变化?静摩擦力会一直增大吗?一直增大知道最大静摩擦力与滑动摩擦力之间的大小关系(物理观念)能通过实验探究决定摩擦力大小的因素(科学探究)2.最大静摩擦力与滑动摩擦力可能会是怎样的关系?你的猜想与物体刚被推动时的运动状况是否吻合?可能相等推动时摩擦力反而比刚才开始运动前的摩擦力小3.从传感器得到的F－t图(图13)是否就是Ff－t图?从图中可得到怎样的结论?是最大静摩擦力略大于滑动摩擦力任务6：摩擦力规律解决问题问题情景:重为100N的木箱放在水平地板上，要用35N的水平推力，才能使它从原地开始运动．木箱移动后，只须用30N的水平推力，就可以使木箱继续做匀速运动．问题1.木箱与地板间的最大静摩擦力、滑动摩擦力、动摩擦因数分别是多少?2.如果用20N的水平推力推静止的木箱，木箱所受的摩擦力是多少?3.如果用32N的水平推力推静止的木箱，木箱所受的摩擦力是多少?4.如果用40N的水平推力推静止的木箱，木箱所受的摩擦力是多少?问题提示素养目标1.木箱与地板间的最大静摩擦力、滑动摩擦力、动摩擦因数分别是多少?35N，30N，0.3会运用Ff=μFN计算分析实际问题，根据最大静摩擦力与滑动摩擦力之间的大小关系，辨析不同外力作用下物体所受摩擦力的性质，并定量计算摩擦力的大小(科学思维)2.如果用20N的水平推力推静止的木箱，木箱所受的摩擦力是多少?20N3.如果用32N的水平推力推静止的木箱，木箱所受的摩擦力是多少?32N4.如果用40N的水平推力推静止的木箱，木箱所受的摩擦力是多少?30N小结静摩擦力和滑动摩擦力

静摩擦力滑动摩擦力效果阻碍相对运动趋势阻碍相对运动产生条件相同点①相互接触；②相互挤压；③接触面粗糙不同点有相对运动趋势有相对运动力的三要素大小相同点①可根据二力平衡条件求解；②可根据作用力、反作用力的特点求解（后面学习）不同点大小为0<F≤Fmax公式F=μFN，与压力成正比方向相同点①与运动方向无直接关系，可与运动方向相同，也可与运动方向相反，或者成一夹角；②与接触面相切；③与同一接触面上的弹力方向垂直不同点与相对运动趋势方向相反与相对运动方向相反作用点在接触面上，作力的图示时，可根据等效原理画到物体的重心上易混淆的“三个方向”运动方向物体的运动方向一般指物体相对于地面（以地面为参考系）的运动方向相对运动方向一个物体相对于另一个物体发生运动的方向，与实际运动方向可能相同，也可能不同相对运动趋势的方向相对于接触物的运动趋势，相对运动趋势的方向可能与接触物的运动方向相同，也可能不同，可利用假设法判断相对运动趋势的方向摩擦力的“三种”突变1静—静“突变”物体在静摩擦力和其他力的作用下处于静止状态，当其他力变化时，如果物体仍能保持静止状态，则物体受到的静摩擦力的大小或方向发生“突变”。如图所示，当拉力F的大小为2N时，物体静止且弹簧测力计的示数为8N，则当拉力F的大小变为12N时，弹簧测力计的示数分析如下：

改变拉力前，物体处于静止状态，说明物体受到的静摩擦力大小为F′=（8-2）N=6N，方向向左，同时说明物体与接触面间的最大静摩擦力至少为6N。改变拉力大小后，假设物体不动，其所受的摩擦力大小为F″=（12-8）N=4N，小于最大静摩擦力，所以物体仍静止，弹簧测力计的示数仍为8N，此时静摩擦力的方向向右。2动—静“突变”在滑动摩擦力和其他力的作用下，做减速运动的物体突然停止滑行时，物体将不受摩擦力作用，或滑动摩擦力“突变”为静摩擦力。把一重力为G的物体，用一个水平的推力F=t（为恒量，t为时间）压在竖直的足够高的平整的墙面上，如图所示，从t=0开始物体所受的摩擦力Ff随t的变化关系如图所示。3静—动“突变”物体在静摩擦力和其他力的作用下处于静止状态，当其他力变化时，如果物体不能保持静止状态，则物体受到的静摩擦力将“突变”为滑动摩擦力。如图所示，物块m放在不光滑的木板上，当木板缓慢地绕O点转动，使α角逐渐增大。当α角较小时，物块m相对于木板静止，物块m受静摩擦力作用；当α角达到某一值后，物块m相对于木板下滑，物块m受滑动摩擦力作用。常考题型题组一摩擦力有无的判断题1【解析】A对：条件法。物体A有沿墙壁下滑的趋势，受静摩擦力。B错：条件法。物体A与墙壁间不发生挤压，无弹力，故无摩擦力。C对：假设法。假设A与传送带接触处光滑，则A将沿传送带下滑，故有静摩擦力。D错：状态法。假设A受传送带的静摩擦力作用，但在水平方向上没有另一个力与该静摩擦力平衡（二力平衡），物体不可能做匀速运动，故不存在静摩擦力。AC题2［2019·江苏南通一中高一期中］物体A、B在力F作用下一起以相同速度沿F方向匀速运动，各接触面皆粗糙。关于物体A、B所受的摩擦力，下列说法正确的是（）均受摩擦力不受摩擦力，物体B受滑动摩擦力均不受摩擦力受向左的摩擦力，物体B受向右的滑动摩擦力提示：物体A与B相对静止，一起做匀速运动，无相对运动趋势，B相对地面运动，有滑动摩擦力。B题3用手握住瓶子，使瓶子在竖直方向始终静止，则手对瓶子的摩擦力（）A握力越大，摩擦力越大B向瓶子中加水，摩擦力变大C方向向下D手越干越粗糙，摩擦力越大题组二摩擦力方向的判断B【解析】瓶子保持静止，对瓶子受力分析，竖直方向上受重力和静摩擦力，二力平衡，因而静摩擦力大小等于重力，方向向上；握力增大后，瓶子依然保持静止，竖直方向上重力和静摩擦力依然平衡，静摩擦力还是等于重力，只不过手和瓶子间的最大静摩擦力增大；向瓶子中加水，瓶子和水的总重力增加，所受静摩擦力变大，选项B正确。题4在中学秋季田径运动会上，高一2班小李同学奋力拼搏，勇夺男子100m冠军后脚用力蹬地，相对地面有向后运动的趋势，图为该同学奔跑途中的两个瞬间，用Ff1、Ff2分别表示该同学在图甲、乙两瞬间所受到的摩擦力，则关于Ff1、Ff2的方向，以下说法正确的是（）1向后，Ff2向后 1向前，Ff2向前1向前，Ff2向后 1向后，Ff2向前【解析】在该同学奔跑途中，后脚用力向后蹬，人才向前运动，正是由于地面给后脚向前的静摩擦力，才使该同学能向前运动。而当前脚向前跨时，地面给前脚向后的静摩擦力，该同学才不会向前滑动，所以前脚受到地面向后的静摩擦力。C题5［2019•呼和浩特高一期末］如图所示，A为长木板，在水平面上以速度v1向右运动，物块B在木板A上面以速度v2向右运动，下列判断正确的是（）1=v2，A、B之间无滑动摩擦力1>v2，A受到了B所施加的向右的滑动摩擦力1<v2，B受到了A所施加的向右的滑动摩擦力1>v2，B受到了A所施加的向左的滑动摩擦力【解析】A对：若v1=v2，则A、B间无相对运动。B、D错：若v1>v2，则B相对于A向左运动，故B受到向右的滑动摩擦力，A相对于B向右运动，A受到向左的滑动摩擦力。C错：如果v1<v2，则B相对于A向右运动，B受到向左的滑动摩擦力。题6［2019·重庆高二学业水平考试］如图所示，运动员把冰壶推出后，冰壶在向前直线运动的过程中（）A受到向后的静摩擦力B受到向后的滑动摩擦力C受到向前的静摩擦力D受到向前的滑动摩擦力AB题组三摩擦力大小的计算题7［2019·北京昌平一中高一期末］如图所示，小孩用力沿水平方向推木箱，但他没有推动，木箱仍然保持静止。由此可知（）A木箱所受静摩擦力与水平推力大小相等B木箱所受静摩擦力大于水平推力C木箱所受静摩擦力小于水平推力D木箱所受静摩擦力为0【解析】因为木箱在竖直方向上受到重力和支持力作用，由于木箱处于静止状态，在水平方向上受到推力和静摩擦力作用，因此竖直方向上的重力和支持力是一对平衡力，水平方向上的推力和静摩擦力也是一对平衡力，即木箱所受静摩擦力与水平推力大小相等，故选A。A

题8如图所示，铁质的棋盘竖直放置，每个棋子都是一个小磁铁，能吸在棋盘上，不计棋子间的相互作用力，下列说法正确的是（）A棋子共受三个力作用B棋子对棋盘的压力大小一定等于重力C磁性越强的棋子所受的摩擦力越大D质量不同的棋子所受的摩擦力不同D题9［2019·福建厦门杏南中学高一期中］如图所示，重力G=20N的物体，在动摩擦因数为01的水平面上向左运动，同时受到大小为10N、方向向右的水平力F的作用，则物体所受摩擦力的大小和方向是 （）A2N，水平向左 B2N，水平向右C10N，水平向在 D12N，水平向右【解析】物体在水平面上向左运动，受到滑动摩擦力的方向水平向右。物体对水平面的压力大小FN等于物体的重力G，则摩擦力大小为Ff=μFN=μG=01×20N=2N，故选B。题10质量为2g的物体，静止在水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数为05，最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。现给物体一水平拉力。（g取10m/s2）问：（1）当拉力大小为5N时，地面对物体的摩擦力是多大？（2）当拉力大小为12N时，地面对物体的摩擦力是多大？（3）此后若将拉力减小为5N（物体仍在滑动），地面对物体的摩擦力是多大？（4）若撤去拉力，在物体继续滑动的过程中，地面对物体的摩擦力是多大？B题11把一重力为G的物体，用一个水平的推力F=t（为恒量，t为时间）压在竖直的足够高的平整的墙面上，如图所示，从t=0开始物体所受的摩擦力Ff随时间t的变化关系是图中的（）题组四摩擦力的突变问题【解析】选物体为研究对象，因为开始时推力为0，竖直方向上只有重力，物体在重力G作用下沿墙面下滑；当推力开始变大后，物体在竖直方向又受到向上的滑动摩擦力作用；开始一段时间Ff<G，物体加速下滑；当Ff=G时，物体速度达到最大值；之后Ff>G，物体向下做减速运动，直至速度减为0。在整个运动过程中，摩擦力为滑动摩擦力，大小为Ff=μF=μt，即Ff与t成正比，Ff-t图线是过原点的直线。当物体速度减为0时，滑动摩擦力突变为静摩擦力，其大小由平衡条件可知Ff=G，所以物体静止后的图线平行于t轴。B题12［2019·四川广元万达中学高一月考］［多选］某同学用实验探究摩擦力，他的实验步骤如下：将一质量m=375g的木块置于水平桌面上，用细绳将木块和弹簧测力计连接起来；沿水平方向拉弹簧测力计，随着拉力逐渐增大，木块由静止开始运动，一段时间后停止拉动；在整个过程中