高中物理必修第一册(人教版)学生用书-第三章-3-摩擦力

3.摩擦力新课程标准1．认识摩擦力．2．知道滑动摩擦力和静摩擦力．3．能用动摩擦因数计算滑动摩擦力的大小．核心素养目标物理观念基于物体间的相对运动，抽象概括摩擦力的概念．科学思维在具体问题情境中会用假设法或根据条件判断静摩擦力的有无、方向；会用二力平衡判断、计算静摩擦力；能用Ff＝μF压计算滑动摩擦力．科学探究通过实验探究静摩擦力的大小随拉力的变化，会设计实验判断影响滑动摩擦力的因素，培养科学探究能力．科学态度与责任认识摩擦力在生产生活中的应用．必备知识·自主学习——突出基础性素养夯基一、滑动摩擦力1．定义：两个相互________的物体，当它们________时，在接触面上会产生一种________相对运动的力，这种力叫作滑动摩擦力．2．方向：总是________接触面，并且跟物体________的方向相反．3．大小(1)同一接触面：压力越大，滑动摩擦力________．(2)相同压力下：不同接触面间的滑动摩擦力的大小一般不同．(3)文字表述：滑动摩擦力的大小跟压力的大小成________．(4)公式：Ff＝μF压，μ是比例常数，叫作动摩擦因数．4．动摩擦因数的影响因素动摩擦因数的值跟________有关，接触面________不同、粗糙程度________，动摩擦因数也不同．【情境思考】汽车在冰雪路面行驶时常采用防滑链，采用这种措施的目的是什么？答：二、静摩擦力1．定义：相互________的两个物体之间只有________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：静摩擦力的方向总是跟物体相对运动________的方向________．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________________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________与最大静摩擦力________之间，即________________．【思考辨析】判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”．(1)有相对运动或有相对运动趋势的物体间一定有摩擦力．()(2)摩擦力的方向一定与接触面所受的压力方向垂直．()(3)物体所受的滑动摩擦力与物体的重力成正比．()(4)静摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反．()关键能力·合作探究——突出综合性素养形成探究点一滑动摩擦力导学探究如图所示，传送带匀速传动的速度为v1，货物轻轻放到传送带上后某时刻的速度为v2，v1>v2.问货物所受滑动摩擦力的方向与运动方向是什么关系？滑动摩擦力的方向与相对运动方向是什么关系？答：归纳总结1.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．2．滑动摩擦力产生的条件(1)两物体相互接触挤压(即有弹力)．(2)物体间的接触面不光滑．(3)两物体间存在相对运动．3．滑动摩擦力的理解(1)“相对运动”：指的是研究对象相对于与其接触的物体运动．物体之间的相对运动，都是以施力物体为参考系的，而不一定是物体相对地面的运动，相对地面静止的物体可能受滑动摩擦力．(2)“阻碍效果”：滑动摩擦力的作用效果是阻碍物体间的相对运动．滑动摩擦力既可与物体的运动方向相同为动力，也可与物体的运动方向相反为阻力．典例示范例1[滑动摩擦力方向的判断]如图所示，汽车B在水平路面上以相对于地面的速度v1向右运动，车上的货物A以相对于地面的速度v2向右运动．下列判断正确的是()A．若v1<v2，货物A受到了汽车B所施加的向右的滑动摩擦力B．若v1<v2，汽车B受到了货物A所施加的向右的滑动摩擦力C．若v1>v2，货物A受到了汽车B所施加的向左的滑动摩擦力D．若v1>v2，汽车B受到了货物A所施加的向右的滑动摩擦力滑动摩擦力方向的判断方法(1)选研究对象(受滑动摩擦力作用的物体)．(2)选跟研究对象接触的物体为参考系．(3)找出研究对象相对参考系的运动方向．(4)滑动摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反．例2[滑动摩擦力大小的计算][2022·江苏南通中学高一期中](多选)如图所示，木块放在水平地面上，在水平拉力F作用下做直线运动，如果F＝6N，木块向右做匀速直线运动，速度为1m/s，则下列说法中正确的是()A．以0.5m/s的速度做匀速直线运动时，木块受到的滑动摩擦力大小为6NB．以2m/s的速度做匀速直线运动时，木块受到的滑动摩擦力大于6NC．当水平拉力F＝20N时，木块受到的滑动摩擦力小于20ND．将水平拉力F撤去，木块速度越来越慢，是因为木块受到的滑动摩擦力越来越大计算滑动摩擦力大小的方法(1)公式法：根据公式Ff＝μF压计算．(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．针对训练1如图所示，轻质弹簧的劲度系数k＝20N/cm，用水平力F拉着一个重力为200N的物体在水平面上运动，当弹簧的伸长量为4cm时，物体恰在水平面上做匀速直线运动，求：(1)物体与水平面间的动摩擦因数．(2)当弹簧的伸长量为6cm时，物体受到的水平拉力为多大？这时物体受到的摩擦力为多大？(3)如果在物体运动过程中突然撤去弹簧，而物体在水平面上仍能继续滑行，这时物体受到的摩擦力为多大？探究点二静摩擦力导学探究把木块放在水平桌面上，用弹簧测力计沿水平方向向右拉木块，如图所示．当测力计的示数为1N时，木块没有动；逐渐增大拉力到2N时，木块仍静止；继续增大拉力到4N时，木块开始运动，此时拉力突然变小到3.8N，此后木块匀速运动，拉力保持3.8N不变．(1)木块受到的拉力为1N时，有相对桌面运动的趋势但没有运动，说明什么呢？(2)随着外力的增大，静摩擦力有什么变化？当变为滑动摩擦力时，摩擦力为什么又变小了？答：归纳总结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的趋势．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)当物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动)时，与使物体产生相对运动趋势的外力方向相反．说明：静摩擦力的方向与相对运动趋势的方向相反，与运动方向可能相同，也可能相反．3．静摩擦力的理解(1)“相对静止”的两层含义：一是两个物体都静止；二是两个物体都做方向相同、速度相同的运动．(2)“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，但还处于相对静止状态．(3)“阻碍效果”：静摩擦力的作用效果是阻碍物体间的相对运动趋势．静摩擦力既可与物体的运动方向相同为动力，也可与物体的运动方向相反为阻力．4．静摩擦力的大小(1)范围0<F≤Fmax.(2)计算：物体做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．典例示范例3如图所示，物体A、B叠放在水平地面上，水平力F作用在A上，使二者一起向左做匀速直线运动，下列说法正确的是()A．A、B之间无摩擦力B．A受到B的摩擦力水平向左C．B受到A的摩擦力水平向左D．地面对B的摩擦力为静摩擦力，水平向右“两法”判断静摩擦力的有无(1)假设法(2)平衡条件法：根据二力平衡的条件判定．例4质量为2000kg的汽车因故障停在水平柏油马路上，轮胎与路面间的动摩擦因数为0.71，用大小为310N的水平力推汽车但没有推动，则汽车所受的摩擦力大小为()A．30NB．186NC．300ND．310N静摩擦力大小的计算方法静摩擦力的大小通常通过受力情况和平衡条件(二力平衡)进行计算，随产生运动趋势的力的变化而变化．针对训练2如图，用传送带匀速向上传送货物，货物与传送带之间没有相对滑动，则货物受到的摩擦力是()A．静摩擦力，方向沿传送带向上B．静摩擦力，方向沿传送带向下C．滑动摩擦力，方向沿传送带向下D．滑动摩擦力，方向沿传送带向上针对训练3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认为相等，给物体一水平推力，g取10N/kg，求：(1)当推力大小为5N时，地面对物体的摩擦力大小；(2)当推力大小为12N时，地面对物体的摩擦力大小．3．摩擦力必备知识·自主学习一、1．接触相对滑动阻碍2．沿着相对运动3．(1)越大(3)正比4．接触面材料不同情境思考：提示：是为了增大滑动摩擦力．二、1．接触相对运动2．趋势相反3．即将开始运动4．0Fmax0<F≤Fmax思考辨析答案：(1)×(2)√(3)×(4)×关键能力·合作探究探究点一提示：货物受向右的滑动摩擦力作用，跟运动方向相同；由于货物和传送带的速度不相等，则货物相对传送带(以传送带为参考系)向左运动，故滑动摩擦力的方向与相对运动的方向相反．【例1】【解析】A错，B对：若v1<v2，则A相对B向右运动，故B对A施加向左的滑动摩擦力，汽车B受到了货物A施加的向右的滑动摩擦力．C、D错：若v1>v2，则A相对B向左运动，故B对A施加向右的滑动摩擦力，汽车B受到了货物A施加的向左的滑动摩擦力．【答案】B【例2】【解析】由于此时木块处于匀速直线运动状态，即平衡状态，水平方向受力平衡，Ff＝F＝6N，不管运动速度等于多少，只要是做匀速直线运动，滑动摩擦力总等于6N，故A项正确，B项错误；滑动摩擦力Ff＝μFN与水平方向拉力无关，故当水平拉力F＝20N时，木块受到的滑动摩擦力为6N，故C项正确；将拉力撤去后，滑动摩擦力不变，木块在滑动摩擦力作用下做减速运动，速度减小，故D项错误．【答案】AC针对训练1解析：(1)由F＝kx及二力平衡条件Ff＝F知，Ff＝kx又知Ff＝μFN、FN＝G得μ＝kxG＝20×(2)物体受到的水平拉力F′＝kx′＝20×6N＝120N，此时物体受到的摩擦力为滑动摩擦力，所以F′f＝μG＝0.4×200N＝80N(3)由于物体仍能滑行，所以物体所受的滑动摩擦力大小和方向不变，大小仍为80N答案：(1)0.4(2)120N80N(3)80N探究点二提示：(1)说明桌面对木块施加了一个与拉力方向相反、大小也为1N的力，这个力就是桌面对木块的静摩擦力．(2)静摩擦力的大小随着外力的增大而增大，但有一个最大值．这个最大值比滑动摩擦力稍微大一些．【例3】【解析】对A物体，由于A匀速运动，由水平方向二力平衡可知，B对A的摩擦力必与F等大反向，故选项A、B错误；对B物体，由力的作用的相互性可知，A对B的摩擦力一定与B对A的摩擦力方向相反，故B受到A的摩擦力水平向左，选项C正确；对A、B整体分析，由于A、B一起向左匀速运动，则地面对B的摩擦力为滑动摩擦力，且水平向右，故选项D错误．【答案】C【例4】【解析】用大小为310N的水平力推汽车但没有推动，因此汽车受到静摩擦力，根据平衡条件可知，静摩擦力的大小等于