32摩擦力（导学案）高一物理

第2节摩擦力导学案【学习目标】1.知道滑动摩擦力概念及产生的条件，会判断滑动摩擦力的方向2.会用公式F=μFN计算滑动摩擦力的大小3.知道静摩擦力产生的条件，会判断静摩擦力的大小和方向4.认识静摩擦的规律，知道静摩擦力的变化范围及其最大值【学习重难点】1．滑动摩擦力大小的计算以及方向的判断（重点）2．静摩擦力的有无的判断以及静摩擦力方向的判断（重点难点）3．静摩擦力产生的条件及规律，正确理解最大静摩擦力的概念（重点）【知识回顾】初中摩擦力内容复习：一、摩擦力1.两个互相接触的物体，当它们发生相对运动或相对运动趋势时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力，这种力叫做摩擦力。2.一个物体在另一个物体表面上滑动时产生的摩擦力叫做滑动摩擦力；一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦力叫做滚动摩擦力；两个相互接触的物体，当它们要发生而尚未发生相对运动时，在它们接触面上产生一种阻碍物体相对运动趋势的力，称为静摩擦力.二、摩擦力的产生条件和方向1．产生条件：(1)物体相互接触且挤压（有弹力）；(2)发生相对运动或相对运动的趋势；(3)接触面不光滑。2．作用点：摩擦力发生在接触面上，所以摩擦力的作用点就在接触面上，但为了研究方便，可把摩擦力的作用等效到一个点上，画力的示意图时，可将摩擦力作用点画在物体重心上。3．方向：与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反。摩擦力的方向有时与物体的运动方向相反，起阻力作用；有时与物体的运动方向相同，起动力作用。三、摩擦力的大小测量和影响因素1．使用弹簧测力计可以粗略测量滑动摩擦力的大小。方法：用弹簧测力计水平拉动木块，使它沿长木板做匀速直线运动，根据二力平衡原理，可知弹簧测力计示数等于滑动摩擦力大小。2．根据影响滑动摩擦力的因素，通过增大压力或增大接触面粗糙程度，可以增大摩擦，通过减小压力或减小接触面粗糙程度可以减小摩擦。四、摩擦的利用和防止1.增大摩擦的方法：（1）增大压力；（2）增大接触面粗糙程度；（3）将滚动摩擦变为滑动摩擦。2.减小摩擦的方法：（1）减小压力；（2）减小接触面粗糙程度；（3）变滑动摩擦为滚动摩擦；（4）使接触面互相分离。【自主预习】一、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：沿着接触面，跟物体相对运动的方向相反。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。二、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，这时的摩擦力叫作静摩擦力。2.方向：沿着接触面，跟物体相对运动趋势的方向相反。3.大小：随外力的变化而变化，当外力增大到某一值时，物体就要滑动，此时静摩擦力达到最大值Fmax，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。【课堂探究】思考与讨论：为什么汽车的轮胎、鞋子和手套有很多花纹，这些花纹有什么作用吗？复习与回顾：初中我们已经学习过:两个相互接触的物体，当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时，就会在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动的趋势的力，这种力就叫作摩擦力。思考与讨论：用弹簧测力计拖动水平固定木板上的木块，使它做匀速运动，测力计的示数等于木块所受摩擦力的大小。改变木块和木板之间的压力，摩擦力的大小也随之改变。如果摩擦力的大小跟压力的大小存在某种定量关系的话，它们可能是怎样的关系呢？一、滑动摩擦力思考：冰壶比赛中的冰壶，刹车过程中的汽车，都会因受到摩擦力停下来，这个摩擦力是什么摩擦力？（一）滑动摩擦力的定义和产生条件1.定义：两个互相接触挤压且发生相对运动的物体,在它们的接触面上会产生阻碍相对运动的力，此力即为滑动摩擦力。2.产生条件：接触面粗糙、物体间相互接触且挤压、两物体间有相对运动。（二）滑动摩擦力的方向【观看】滑动摩擦力方向演示思考与讨论：(1)通过以上两个视频观看，你认为毛刷所受滑动摩擦力的方向有何特点？(2)滑动摩擦力的方向是否与毛刷运动方向相反？分析：物体v0=0(3)滑动摩擦力是否一定是阻力？【小结】1.滑动摩擦力的方向：总是沿着接触面，并且跟物体相对运动方向相反。2.“相对”于“谁”：相对于接触的物体，而不是一定相对于地面。3.判断方向的步骤：①找接触的物体——②判断相对运动方向——③画出具体方向。4.滑动摩擦力的作用效果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。（三）滑动摩擦力的大小【小实验】在桌面上垫一张纸，把一本书压在纸上，然后用手沿着桌面拉动纸张,保持接触面的材料不变,在大小不同的压力下拉动纸张(材料可以是纸、塑料、毛巾、木板等);然后保持压力不变，改变接触面的材料。你认为滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关？【演示实验】（1）研究影响滑动摩擦力大小的因素；（2）定量研究滑动摩擦力大小【小结】1.大小：滑动摩擦力的大小跟压力成正比。思考：两物体间的压力是否一定等于重力大小？2.公式：Ff=μFNμ是动摩擦因数，它的数值只跟相互接触的两个物体的材料和接触面的粗糙程度有关；动摩擦因数无单位。3.几种材料不同的动摩擦因数：【例题】在我国东北寒冷的冬季，有些地方用雪橇作为运输工具。一个有钢制滑板的雪橇，连同木料的质量为4.9×103kg。在水平的冰道上，马要在水平方向上用多大的力，才能够拉着雪橇匀速前进？【解析】对雪橇进行受力分析：F＝Ff；FN＝mg；Ff＝μFN＝μmg；F＝μmg＝0.02×4.9×103×10N＝980N马要在水平方向用980N的力，才能够拉着雪橇匀速前进。思考与讨论：(1)静止的物体是否也可以受到滑动摩擦力？你能举例说明吗？(2)相互接触的物体处于相对静止时，它们之间是否就不存在摩擦力了呢？二、静摩擦力【观察与思考】视频演示（一）静摩擦力的定义及产生条件1.定义：两个相互接触挤压而保持相对静止的物体,当它们之间存在相对运动趋势时,在它们的接触面上会产生阻碍物体间相对运动趋势的力，此力即为静摩擦力。2.产生条件：接触面粗糙、物体间相互接触且挤压、两物体间有相对运动趋势。（二）静摩擦力有无判断方法1.假设法：假设两物体间无静摩擦力，看物体是否相对滑动。2.状态法：根据物体所处的状态和有关力学条件加以判断。（三）静摩擦力的方向【视频演示】两个有关静摩擦力方向的演示思考与讨论：(1)通过以上两个视频观看，你认为物体所受静摩擦力的方向有何特点？(2)静摩擦力的方向是否与物体运动方向相反？分析：物体v0=0，(3)静摩擦力是否可以与运动方向垂直呢？请举例说明。(4)静摩擦力是否一定是阻力？请举例说明。【小结】1.静摩擦力的方向：总是沿着接触面，并且跟物体相对运动趋势方向相反。2.“相对”于“谁”：相对于接触的物体，而不是一定相对于地面。3.判断方向的步骤：①找接触的物体——②判断相对运动趋势方向——③画出具体方向。4.静摩擦力的作用效果是阻碍物体间的相对运动趋势，而不是阻碍物体的运动，所以静摩擦力的方向可能与物体运动方向相同，也可能相反,还可能垂直。（四）静摩擦力的大小【实验演示】静摩擦力的大小变化1.随着产生相对运动趋势的外力大小的变化而变化；2.跟物体间接触面的压力大小无关；3.大小取值范围0<F≤Fm；4.最大静摩擦力大于滑动静摩擦力。（五）静摩擦力和滑动摩擦力的比较静摩擦力滑动摩擦力产生条件相同点①相互接触且挤压；②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不同点与压力无关，大小为0

<

F≤

Fmax与压力成正比，大小Ff

=μFN方向相同点①与接触面相切；②与弹力方向垂直。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相同点都作用在接触面上课堂小结：【自我测评】1．下列关于摩擦力的理解正确的是（）A．有摩擦力的地方一定有弹力B．摩擦力总是阻碍物体的运动或运动趋势C．摩擦力与该处弹力的方向可能相互垂直D．摩擦力的大小与该处弹力大小成正比【答案】A【详解】A．弹力是产生摩擦力的条件之一，则有摩擦力的地方一定有弹力，选项A正确；B．摩擦力总是阻碍物体的相对运动或相对运动趋势，选项B错误；C．摩擦力方向与接触面相平行，总与弹力方向垂直，故C错误；D．当动摩擦因数确定时，滑动摩擦力的大小一定与所受的弹力成正比，而静摩擦力没有这关系，故D错误。故选A。2．用手握住瓶子，瓶子质量为70g，空气阻力忽略不计，重力加速度g=10m/s2。如果握力加倍，并带动瓶子向上做匀速直线运动，则对于手和瓶子间的摩擦力有（

）

A．方向由向下变成向上 B．手越干越粗糙摩擦力越大C．加大握力，摩擦力将大于0.7N D．摩擦力始终等于0.7N【答案】D【详解】AB．用手握住瓶子，瓶子受力平衡，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，握力加倍后，瓶子向上做匀速直线运动，重力和静摩擦力依然平衡，静摩擦力大小不变，方向向上，故AB错误；CD．瓶子所受的重力和静摩擦力二力平衡，静摩擦力大小为故C错误，D正确。故选D。3．如图所示，在粗糙水平面上放置有一竖直截面为平行四边形的木块，图中木块倾角为θ，木块与水平面间动摩擦因数为μ，木块所受重力为G，现用一水平恒力F推木块，使木块由静止开始向左运动，则木块所受的摩擦力大小为（）

A．F B． C． D．【答案】C【详解】以木块为对象，竖直方向根据受力平衡可得则木块所受的摩擦力大小为故选C。4．如图所示，在水平桌面上放一木块，给木块一水平向右的拉力，从零开始逐渐增大水平拉力，木块先静止后沿桌面运动，则木块所受的摩擦力随拉力变化的图像正确的是（）

A．

B．

C．

D．

【答案】D【详解】当木块不受拉力时（），桌面对木块没有摩擦力（）。当木块受到的水平拉力较小时，木块仍保持静止，但出现向右运动的趋势，桌面对木块产生静摩擦力，其大小与相等，方向相反。随着水平拉力不断增大，木块向右运动的趋势增强，桌面对木块的静摩擦力也相应增大，直到水平拉力足够大时，木块开始滑动，桌面对木块的静摩擦力达到最大值，在这个过程中，由木块水平方向二力平衡条件知，桌面对木块的静摩擦力始终与拉力等大反向，即随着的增大而增大。木块滑动后，桌面对它的阻碍作用是滑动摩擦力，它略小于最大静摩擦力，并且在木块继续滑动的过程中保持不变。故选D。5．钻石联赛上海站百米大战中，苏炳添以10秒09的成绩夺冠，成为第一个在钻石联赛百米夺冠的中国人。他奔跑途中的两个瞬间，其受力可简化图甲、乙。用、分别表示他在图甲、乙两瞬间所受到的摩擦力，则关于、的方向，以下说法正确的是（）A．向后，向后 B．向前，向前C．向前，向后 D．向后，向前【答案】C【详解】在苏炳添奔跑途中，后脚用力向后蹬，他才向前运动，正是由于地面给后脚一个向前的静摩擦力，才使他能向前运动，即向前；而当前脚向前跨时，正是由于地面给前脚一个向后的静摩擦力，他才不会向前滑动，所以前脚受到地面的向后的静摩擦力，即向后。故选C。6．如图所示的皮带传动装置中，是主动轮，是从动轮，分别是皮带上与两轮接触的点，分别是两轮边缘与皮带接触的点（为清楚起见，图中将两轮与皮带画得略微分开，而实际上是紧密接触的）。当顺时针起动时，若皮带与两轮不打滑，则各点所受静摩擦力的方向分别是（）

A．向上、向下、向下、向上 B．向下、向上、向上、向下C．向上、向上、向下、向下 D．向下、向下、向上、向上【答案】C【详解】假设主动轮O1与皮带间无摩擦力作用，则当O1顺时针启动时，O1与皮带间将会打滑，此时C点将相对于A点向上运动。实际上，O1与皮带间没有打滑，可见C点相对于A点有向上运动的趋势；反之，A点相对于C点有向下运动的趋势。根据静摩擦力的方向与物体相对运动趋势的方向相反，可知C、A两点受到的静摩擦力FC、FA的方向分别是向下、向上。同理，可判断B、D两点所受摩擦力的方向如图所示。

故选C。7．如图所示为传送带运输机的示意图，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受到沿传送带向下的摩擦力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受到沿传送带向下的摩擦力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对传送带有沿传送带向下的摩擦力【答案】D【详解】A．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，即沿传送带向上，A错误；B．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的趋势，A受到沿传送带向上的摩擦力，选项B错误；CD．如果货物A和传送带都静止，则A相对传送带有向下运动的趋势，A受到沿传送带向上的摩擦力；反之，A也对传送带有摩擦力，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对传送带的摩擦力方向沿传送带向下，选项C错误，D正确。故选D。8．质量是3kg的物体