【讲与练】高中物理人教版(2019)必修1：3.2 摩擦力学案

2．摩擦力课程标准1．知道滑动摩擦力的概念及产生条件，会判断滑动摩擦力的方向。2．知道滑动摩擦力的大小跟什么有关，会求滑动摩擦力。3．知道静摩擦力的概念及产生条件，会判断静摩擦力的方向。4．知道最大静摩擦力的概念，知道静摩擦力的大小范围。素养目标物理观念1．分析摩擦现象，理解摩擦力产生的条件。2．知道动摩擦因数。3．通过实例，了解最大静摩擦力。科学思维1．根据相对运动的方向判断滑动摩擦力的方向，并根据Ff＝μFN计算其大小。2．判断静摩擦力的方向，分析静摩擦力的大小。知识点1滑动摩擦力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：总是沿着_接触面__，并且跟物体_相对运动__的方向相反。3．大小(1)滑动摩擦力的大小跟接触面上压力的大小成_正比__，还跟接触面的粗糙程度、材质等有关。(2)公式：Ff＝_μFN__。(3)动摩擦因数μ：它的值跟两接触面的_材料__和_粗糙程度__有关。动摩擦因数μ＝eq\f(Ff,FN)，Ff在接触面内且与相对运动方向_相反__，FN与接触面_垂直__。注意：有摩擦力必定有弹力，有弹力不一定有摩擦力。『微训练』(2023·重庆南岸高一阶段练习)如图所示，一个物体沿固定斜面匀速下滑，下列说法中正确的是(C)A．物体所受的重力和支持力是不同性质的力，但是它们大小相等B．物体所受的重力和支持力是相同性质的力，但是它们大小不等C．物体受到的滑动摩擦力大小与下滑速度无关D．物体受到的滑动摩擦力大小与下滑速度有关解析：物体所受的重力和支持力是不同性质的力，支持力大小为mgcosθ，则它们大小也不相等，选项A、B错误；物体受到的滑动摩擦力大小与下滑速度无关，只与两物体之间的正压力以及动摩擦因数有关，选项C正确，D错误。知识点2静摩擦力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__时，这时的摩擦力叫作静摩擦力。2．方向：总是沿着_接触面__，跟物体_相对运动趋势__的方向相反。3．最大静摩擦力：静摩擦力有一个最大值Fmax，在数值上等于物体_即将开始运动__时的拉力。4．静摩擦力的大小：两物体之间实际产生的静摩擦力F在_0__与最大静摩擦力_Fmax__之间，即_0<F≤Fmax__。注意：“相对静止”≠“静止”其含义包括两个物体都静止，或者是两个物体以相同的速度运动。『微训练』1．根据预习内容，判断下列说法正误：(1)一个物体在另一个物体表面滑动时，一定产生摩擦力。(×)(2)摩擦力一定作用于两个相互接触的物体之间。(√)(3)静止的物体受到的摩擦力一定是静摩擦力。(×)(4)运动的物体受到的摩擦力一定是滑动摩擦力。(×)(5)摩擦力一定是阻力。(×)(6)静摩擦力总是发生在相对静止且有相对运动趋势的物体之间。(√)2．(2023·新疆高一阶段练习)对静摩擦力的方向，下列说法正确的是(A)A．跟物体相对运动趋势的方向相反B．跟物体相对运动趋势的方向相同C．跟物体相对运动趋势的方向垂直D．跟物体相对运动趋势的方向没有关系解析：静摩擦力的方向总是跟物体相对运动趋势的方向相反。故选A。探究滑动摩擦力要点提炼1．滑动摩擦力的产生条件两物体eq\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(①接触面粗糙,②相互挤压,③具有相对运动(滑动)))缺一不可2．滑动摩擦力的方向(1)在接触面上，与接触面相切，且与物体相对运动的方向相反。(2)与物体的运动方向可能相同，也可能相反。例如：3．滑动摩擦力的大小(1)公式法：根据公式Ff＝μFN计算。①正压力FN是物体与接触面间的压力，不一定等于物体的重力，FN的大小根据物体的受力情况确定。②动摩擦因数μ与材料和接触面的粗糙程度有关，而与物体间的压力、接触面的大小无关。(2)二力平衡法：物体处于平衡状态(匀速直线运动或静止)时，根据二力平衡条件求解。(1)滑动摩擦力的方向与“相对运动的方向相反”并不是与“运动方向”相反。(2)滑动摩擦力的作用总是阻碍物体的相对运动，而不是阻碍物体的运动。典例剖析典题1(2023·江苏苏州高一统考期末)图示为某同学课桌上整齐竖直摆放的一堆书，中间夹了一本物理课本，课本的质量为0.4kg，两侧相邻书对物理课本的压力为10N，书与物理课本之间的动摩擦因数均为0.3，重力加速度g取10m/s2。为了将物理课本竖直向上抽出，该同学提供的拉力至少大于(C)A．4N B．7NC．10N D．14N解析：物理课本与书的两个接触面都有滑动摩擦力，则有Ff＝2μFN＝2×0.3×10N＝6N，为了将物理课本竖直向上抽出，该同学提供的拉力F＝Ff＋mg＝(6＋0.4×10)N＝10N，故选C。思维升华：(1)滑动摩擦力的大小由正压力和动摩擦因数决定，与物体的运动状态、接触面积无关。(2)滑动摩擦力的方向与“相对运动的方向”相反，并不是与“运动方向”相反。对点训练❶(2023·四川凉山高一阶段练习)如图所示，在μ＝0.1的水平桌面上，有一向右运动的物体，质量为20kg，在运动过程中，还受到一个方向向左的大小为5N的拉力作用，则物体受到的滑动摩擦力为(取g＝10N/kg)(C)A．5N，向右B．5N，向左C．20N，向左D．20N，向右解析：物体受到的滑动摩擦力大小为Ff＝μmg＝0.1×20×10N＝20N，摩擦力的方向与相对运动方向相反，水平向左。故选C。探究静摩擦力要点提炼1．静摩擦力产生的条件两物体eq\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(①接触面粗糙,②相互挤压,③具有相对运动趋势))缺一不可2．静摩擦力的方向(1)在接触面上，与接触面相切，且与物体相对运动趋势的方向相反。(2)与物体运动的方向可能相同，也可能相反。例如：3．静摩擦力的大小(1)大小的范围：0<F≤Fmax。(2)计算：物体处于平衡状态(匀速直线运动或静止)时，根据二力平衡条件求解。(3)最大静摩擦力Fmax略大于滑动摩擦力，一般情况下，为分析问题方便，可认为二者相等。(1)不能认为受静摩擦力的物体一定静止，运动的物体之间也可能存在静摩擦力。(2)静摩擦力的效果不是阻碍物体的运动，而是阻碍物体间的相对运动趋势。(3)静摩擦力是被动力，在一定范围内其大小随外力变化而变化，并不是一个定值。典例剖析典题2(2023·湖南长沙高一期末)中国传统杂技“爬杆”屡获国际大奖，某次表演中杂技演员双手紧握竹竿匀速攀升和匀速下滑时，所受的摩擦力分别是Ff1和Ff2，则(C)A．Ff1向上，Ff2向下B．Ff1向下，Ff2向上C．Ff1、Ff2的大小相等D．Ff1是静摩擦力，数值上大于Ff2解析：杂技演员双手紧握竹竿匀速攀升时，手与竹竿之间存在静摩擦力，根据平衡条件得，杂技演员所受的静摩擦力Ff1方向沿竹竿向上，大小有Ff1＝mg，杂技演员匀速下滑时，根据平衡条件得，杂技演员所受的滑动摩擦力Ff2方向沿竹竿向上，大小有Ff2＝mg。故选C。对点训练❷(2023·浙江杭州高一校联考阶段练习)下面关于滑动摩擦力和静摩擦力判断正确的是(C)A．静止的物体可能受到静摩擦力，而不可能受到滑动摩擦力B．滑动摩擦力和静摩擦力都与正压力成正比C．静摩擦力方向可以与物体运动方向垂直D．人正常步行，脚与地面产生的是滑动摩擦力解析：静止的物体可能受到静摩擦力，也可能受到滑动摩擦力的作用，故A错误；滑动摩擦力与正压力成正比，但对于静摩擦力来说，其大小是随着外力的改变而改变的，大小可在零与最大静摩擦力之间变化，一般要根据物体的运动状态来确定，故B错误；静摩擦力的方向可以与物体运动方向垂直，例如：拿着杯子(在空中)左右摇晃，杯子在左右移动，而手与杯子的静摩擦力在竖直方向上，此时杯子受到的静摩擦就与杯子的运动方向垂直，故C正确；人走路时，鞋底对地面而言有向后滑动的趋势，此时脚与地面间产生的是静摩擦力，而不是滑动摩擦力，故D错误。对日常交通工具的摩擦力分析案例某同学骑自行车上学时，地面对前轮的摩擦力为F1，对后轮的摩擦力为Ff1；推自行车前进时，地面对前轮的摩擦力为F2，对后轮的摩擦力为Ff2，则(B)A．F1与车前进方向相同 B．Ff1与车前进方向相同C．F2与车前进方向相同 D．Ff2与车前进方向相同解析：自行车在骑着行驶时，后轮是主动轮，在接触地面的那一点，它有相对于地面向后运动的趋势，所以它受到的静摩擦力Ff1与车前进方向相同，而前轮是从动轮，它是被推着往前的，它受到的静摩擦力F1与车前进方向相反，故A错误，B正确；推着自行车前进时，前、后轮都是从动轮，受到的静摩擦力F2、Ff2都是向后的，与车前进方向相反，故C、D错误。核心素养科学思维我们日常的交通工具：自行车、电动自行车、摩托车、小汽车等，这些交通工具在使用过程中前、后轮会受到地面的摩擦力的作用，有的起动力作用、有的起阻力作用。下面分类讨论：1．自行车有骑着行驶和推着行驶两种状态，那么，自行车的前、后轮所受摩擦力的方向如何？(1)自行车在骑着行驶时：后轮是主动轮，在接触地面的那一点，它有相对于地面向后运动的趋势，所以它受到地面对它向前的静摩擦力，起动力作用；而前轮是从动轮，它是被推着往前运动的，它受到地面对它向后的静摩擦力，起阻力作用。(2)自行车在推着行驶时：前、后轮都是从动轮，受到的静摩擦力都是向后的，都起阻力作用。2．电动自行车、摩托车由于都是后轮驱动，前、后轮所受摩擦力情况与自行车骑着行驶时相似。3．小汽车由于驱动轮的配置不同，前、后轮所受摩擦力的情况也不同。(1)前轮驱动的汽车①正常行驶时，前轮所受静摩擦力方向向前，起动力作用；后轮所受静摩擦力方向向后，起阻力作用。②关闭发动机滑行时，前、后轮所受静摩擦力的方向均向后，均起阻力作用。(2)后轮驱动的汽车：前、后轮所受摩擦力情况与自行车骑着行驶时相似。(3)四轮驱动的汽车①正常行驶时，前、后轮所受静摩擦力方向均向前，均起动力作用，这就是四轮驱动汽车动力强劲的原因。②关闭发动机滑行时前后轮所受静摩擦力方向均向后，均起阻力作用。③“四轮驱动”也可以单独控制“前轮驱动”或“后轮驱动”，此时其情况同(1)或(2)。一、滑动摩擦力的方向判定与大小计算1．(2023·广东广州高一期末)如图，将一重力不计的白纸夹在物理课本与水平桌面之间，现用水平拉力F将白纸从课本底下向右抽出(课本未从桌面滑落)，已知课本重力为G，所有接触面间的动摩擦因数均为μ，则在白纸被抽出的过程中(B)A．课本对白纸的摩擦力方向向右B．抽动瞬间，白纸受到的摩擦力为2μGC．抽动瞬间拉力F越大，课本与白纸间的摩擦力越大D．课本与白纸间的摩擦力大小始终等于μG解析：根据题意可知，白纸相对课本向右运动，则课本对白纸的摩擦力方向向左，故A错误；抽动瞬间，白纸受到的是滑动摩擦力，根据滑动摩擦力公式Ff＝μFN，且白纸受到课本与桌面的两个滑动摩擦力，因此其大小为2μG，故B正确；课本与白纸间的摩擦力为滑动摩擦力，大小与接触面间的粗糙程度和接触面间的正压力有关，与拉力无关，故C错误；在开始一段时间内，课本与白纸间的压力等于重力，此时摩擦力等于μG，当白纸抽出一部分时，课本与纸面间的压力小于重力，静摩擦力小于μG，故D错误。二、静摩擦力的方向判定与大小计算2．(2023·广东深圳高一校考期末)如图所示，用手握住玻璃杯做以下动作时，下列对杯子所受的摩擦力描述正确的是(D)A．水平匀速移动杯子，摩擦力为0B．匀速向上移动杯子，摩擦力向下C．匀速向下移动杯子，摩擦力为下D．保持杯子静止，无论手握的力多大，摩擦力都不变解析：玻璃杯匀速移动或者静止时都处于平衡状态，而竖直方向只受重力和静摩擦力，故摩擦力大小始终等于重力的大小，方向向上，不会发生变化，故D正确，A、B、C错误。三、滑动摩擦力与静摩擦力综合3．(2023·山东临沂高一校考期末)关于摩擦力，下列说法正确的是(D)A．运动的物体不可能受静摩擦力B．滑动摩擦力的大小与重力成正比C．摩擦力的方向不可能与运动的方向垂直D．滑动摩擦力的方向一定与相对运动方向相反解析：运动的物体也可以受到静摩擦力作用，比如相对静止一起运动的两物体间如果存在相对运动趋势，则可能受到静摩擦力作用，故A错误；两物体之间有滑动摩擦力时，滑动摩擦力的大小与相应的正压力成正比，故B错误；静摩擦力的方向可能与物体的运动方向垂直或成任意角度，故C错误；滑动摩擦力的方向一定与相对运动方向相反，故D正确。4．(2023·湖北高一校考期中)一重为100N的木箱放在水平地板上，至少要用32N的水平推力，才能使它从原地开始运动。木箱从原地移动以后，用30N的水平推力，就可以使木箱继续做匀速直线运动。由此可知(C)A．木箱与地板间的动摩擦因数为