新人教版高中物理必修第二册学案：3.2摩擦力

新人教版高中物理必修第一册PAGEPAGE1第2节摩擦力核心素养物理观念科学探究科学态度与责任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。通过实验，归纳摩擦力产生的条件及摩擦力的特点。了解增大或减小摩擦在生产、生活中的应用。知识点一滑动摩擦力[观图助学]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：Ff＝μFN，其中FN表示接触面上压力的大小，μ为动摩擦因数。(2)动摩擦因数μ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0＜F≤Fmax。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。可见，运动的物体也可受到静摩擦力。核心要点滑动摩擦力产生的条件、大小和方向[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。(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Ff＝μFN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Ff＝μFN，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Ff＝μFN，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2kg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g＝10N/kg)(1)当推力大小为5N时，地面对物体的摩擦力是多大？(2)当推力大小为12N时，地面对物体的摩擦力是多大？(3)物体运动过程中突然把推力去掉，此时地面对物体的摩擦力是多大？解析在水平地面上，FN＝mg，则滑动摩擦力(即最大静摩擦力Fmax)大小为Fmax＝μFN＝μmg＝0.5×2×10N＝10N。(1)当推力F＝5N时，F＜Fmax，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＝F＝5N。(2)当推力F＝12N时，F＞Fmax，物体滑动，则地面对物体的滑动摩擦力的大小F滑＝μFN＝μmg＝10N。(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＝10N。答案(1)5N(2)10N(3)10N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Ff＝eq\a\vs4\al(μ)FN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Ff＝μFN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，B错误，D正确。答案D核心要点静摩擦力产生的条件、大小和方向[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。(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0＜F≤Fmax。(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①假设法：假设接触面是光滑的，判断物体将向哪个方向滑动。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。②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：0＜F≤Fmax。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F＝kt(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t＝0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()解析推力F＝FN＝kt，开始物体竖直滑动，Ff＝μFN＝μkt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知，接触面的粗糙程度一定时，物体对接触面的压力越大，受到的滑动摩擦力也就越大，但静摩擦力的大小与压力大小无关，应根据物体的实际受力情况和实际运动状态来确定，但最大静摩擦力与压力大小成正比。误区六：接触面积越大，滑动摩擦力越大滑动摩擦力只与两个因素有关，即接触面的粗糙程度和物体对接触面的压力大小，而与物体运动状态和接触面积大小无关，滑动摩擦力的大小与接触面的面积无关是因为接触面积的大小并不能改变接触面的粗糙程度和两个物体间的压力FN，故两物体间的滑动摩擦力的大小不随接触面积的大小而改变。误区七：摩擦力一定越小越好摩擦力有不利的一面，例如一些转动装置，人们总是希望摩擦力越小越好，为此我们将这些部分做得很光滑，同时加上一些轴承以减小摩擦；但在现实生活中，摩擦力也有有利的一面，例如，汽车轮胎上有许多凸凹的花纹，增大与路面的摩擦力，缩短刹车距离；没有鞋子和地面的摩擦力，我们就无法行走。[针对训练]下列关于摩擦力的说法正确的是()A.相对运动的两物体间一定存在摩擦力B.摩擦力总是阻碍物体的运动C.运动物体受到的摩擦力的方向总是与运动方向相反D.相对静止的两个物体之间也可能有摩擦力解析要有摩擦力产生，两个物体必须接触，有弹力的相互作用，接触面粗糙，有相对运动(或相对运动趋势)，A错误；摩擦力的方向总是与相对运动(或相对运动趋势)的方向相反，所以，摩擦力的方向不一定与物体的运动方向相反，也不一定总是阻力，B、C错误；相对静止的两个物体间，可能有静摩擦力的相互作用，D正确。答案D1.(对静摩擦力的理解)(多选)下列有关静摩擦力的说法中正确的是()A.只有静止的物体才受静摩擦力B.静摩擦力的方向一定与物体的运动方向相反C.静摩擦力的方向可能与物体的运动方向相同D.静摩擦力可能是动力解析运动的物体也可能受静摩擦力作用，只要物体保持相对静止且有相对运动趋势即可，A错误；静摩擦力的方向一定与物体相对运动趋势方向相反，与物体运动方向没有必然联系，静摩擦力可能是动力，B错误，C、D正确。答案CD2.(对动摩擦因数的理解)关于动摩擦因数，下列说法正确的是()A.两接触面间压力越大，动摩擦因数越大B.两物体间滑动摩擦力越大，动摩擦因数越大C.两物体间的动摩擦因数与滑动摩擦力成正比，与两物体间的压力成反比D.两物体间的动摩擦因数是由两物体的材料和接触面的粗糙程度决定的，与滑动摩擦力和正压力无关解析动摩擦因数是由两物体的材料和接触面的粗糙程度决定的，与滑动摩擦力和正压力无关，选项A、B、C错误，选项D正确。答案D3.(摩擦力方向的判断)如图所示，若小猫沿树匀速攀上和匀速下滑，它所受的摩擦力分别是F1和F2，则()A.F1向下，F2