高中物理 相互作用(一)3.3 摩擦力学案

1、相互作用（一）3.3 摩擦力【学习目标】1. 知道静摩擦力的概念及产生条件，会判断静摩擦力的方向。(重点、难点)2. 知道最大静摩擦力的概念，知道静摩擦力的大小范围。(难点)3. 知道滑动摩擦力概念及产生条件，会判断滑动摩擦力的方向。(重点)4. 知道滑动摩擦力的大小跟什么有关，会求滑动摩擦力。(重点)一、摩擦力1. 定义两个相互接触的物体，当它们发生 ，或具有 时，在接触面上产生的阻碍 或 的力。2. 分类(1) 。(2) 。(3) 滚动摩擦力。3. 条件(1) 物体间接触且 。(2) 接触面 。(3) 物体间有相对运动趋势或相对运动。4. 想一想（1）物体的“相对运动方向”与“运动方向”的

2、含义相同吗？（2）一个物体在另一个物体表面滑动时，一定会产生滑动摩擦力吗？二、静摩擦力与滑动摩擦力摩擦力静摩擦力滑动摩擦力定义两个只有相对运动趋势，没有相对运动的物体间的摩擦力两个具有相对运动的物体间的摩擦力大小范围：0FFm，Fm为最大静摩擦力。由物体的运动状态及外界对它的施力情况决定FFN，FN为压力，为动摩擦因数方向与接触面相切，并且跟物体的相对运动趋势方向相反与接触面相切，并且跟物体的相对运动方向相反作用总是阻碍物体间的相对运动趋势总是阻碍物体间的相对运动效果想一想（1）如图所示，汽车上的箱子始终相对车静止，则汽车在加速和减速时，箱子所受摩擦力方向是什么方向？所受摩擦力是否一直阻碍箱子

3、运动？（2）摩擦力一定是阻碍物体的运动的吗？答案 一、1. 相对运动 相对运动的趋势 相对运动 相对运动趋势 2. 静摩擦力 滑动摩擦力 3. 挤压 粗糙 4.（1）不同。“相对运动”是以接触的物体为参考系，通常的“运动”是以地面为参考系。两个方向可能相同，可能相反，甚至存在一定的方向偏角。（2）不一定。滑动摩擦力的产生条件是两物体相互挤压、接触面粗糙且物体间存在相对运动，三个条件缺一不可。二、想一想（1）汽车加速时，箱子所受摩擦力方向向前，该力使箱子向前运动；汽车减速时，箱子所受摩擦力向后，该力阻碍箱子向前运动。（2）摩擦力可能阻碍物体的运动，也可能促进物体的运动。例如，匀速行驶的汽车，驱动

4、轮受到的地面的摩擦力提供了车前进的动力，从动轮受到的地面的摩擦力却是阻碍车子前进的阻力。知识点一 对摩擦力及产生条件的理解1.产生条件静摩擦力滑动摩擦力相同点两物体相互接触且存在弹力接触面粗糙不同点两物体相对静止但存在相对运动趋势两物体有相对运动2.“相对”的含义“相对”指的是研究对象相对于与其接触的物体而言，即指物体之间的相对静止或相对运动，都是以施力物体为参考系的，而不一定是物体相对地的运动。3. 作用效果(1) 摩擦力阻碍的是接触物体之间的相对运动或相对运动趋势，不一定阻碍物体的运动。(2) 摩擦力可以是阻力也可以是动力，如匀速前进的自行车，后轮受到的摩擦力为动力，前轮受到的摩擦力为阻力

5、。4. 摩擦力种类的判断【名师点睛】(1) 受静摩擦力的物体不一定静止，受滑动摩擦力的物体也不一定运动。(2) 摩擦力并不总是阻碍物体的运动，它既可作动力，又可作阻力。(3) 摩擦力的方向可以与物体的运动方向相反，也可以与运动方向相同，甚至有可能与物体的运动方向不在一条直线上。知识点一 对摩擦力及产生条件的理解【典例探究】【典例1】 关于相互接触的两个物体之间的弹力和摩擦力，下列说法中正确的是()A. 有弹力必有摩擦力B. 有摩擦力必有弹力C. 弹力增大则摩擦力一定增大D. 弹力是动力，摩擦力是阻力【典例2】 以下关于滑动摩擦力的说法中，正确的是()A. 滑动摩擦力的方向总是与物体的运动方向相

6、反B. 滑动摩擦力总是阻碍物体的运动C. 滑动摩擦力的方向总是与物体的相对运动方向相反D. 两个相互接触的物体发生相对滑动时，它们都要受到滑动摩擦力的作用【典例3】 下列现象中，哪些物体受到了滑动摩擦力的作用()A同学们在操场的跑道上跑步锻炼身体时的脚B同学们在饮水机上接水时手拿着的水杯C慢慢行驶在校园内的汽车的轮胎D同学们考试过程中写字时的钢笔笔尖知识点二 摩擦力的有无及方向判定1. 四种方法判断摩擦力的有无(1) 条件判断法：根据摩擦力的产生条件判断摩擦力的有无。 物体间接触且挤压； 接触面粗糙； 物体间有相对运动或有相对运动趋势。(2)假设法：假设两物体间无静摩擦力，看物体是否相对滑动，

7、判断思路如下： (3) 力的作用效果判断法：如果相互接触的物体间存在摩擦力，则必有相应的作用效果：平衡其他作用力或改变受力物体的运动状态，可据此确定有无静摩擦力。(4) 相互作用判断法：若甲对乙有摩擦力，则乙对甲也有摩擦力，并且甲、乙所受摩擦力的方向相反。2.“三步法”判断摩擦力的方向(1) 找出摩擦力的施力物体，并选择此施力物体为参照物。(2)判断受力物体的相对运动方向或相对运动趋势方向。(3) 根据“摩擦力与其相对运动方向或相对运动趋势方向相反”确定摩擦力的方向。3. 静摩擦力方向的判断方法(1) 直接法：对于相对运动趋势比较明显的情况，可以根据静摩擦力的方向沿着接触面，与相对运动趋势的方

8、向相反直接判断。(2) 特殊法：当一些物体的相对运动趋势不明显时，可采用一些特殊方法来确定静摩擦力的方向，常用方法有： 假设法：可假设接触面光滑，将会看到物体发生相对运动，根据相对运动的方向判断物体间的相对运动趋势的方向，从而判断静摩擦力的方向。 平衡法：对于受力而平衡的物体，分析除静摩擦力外其他力共同作用效果的方向，则静摩擦力的方向与其他力的共同作用效果的方向相反。 相互作用法：根据力的相互性，若甲、乙两物体间有静摩擦力，并且能判断出甲对乙的静摩擦力的方向，则乙对甲的静摩擦力的方向与甲对乙的静摩擦力的方向相反。知识点二 摩擦力的有无及方向判定【典例4】 如图所示，物体A、B叠放在水平地面上，

9、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【审题指导】【典例5】如下图所示，一辆汽车在平直公路上，车上有一木箱，试判断下列情况中，木箱所受摩擦力的方向。(1)汽车由静止加速运动时(木箱和车面无相对滑动)；(2)汽车刹车时(二者无相对滑动)；(3)汽车匀速运动时(二者无相对滑动)；(4)汽车刹车，木箱在车上向前滑动时；(5)汽车在匀速过程中突然加速，木箱在车上滑动时。知识点三 摩擦力大小的计算1. 滑动摩擦力的大小 (1) 公式法：根据公式f

10、FN计算。 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的大小根据受力情况确定。 动摩擦因数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(匀速运动、静止)时，根据二力平衡条件求解。2. 静摩擦力的大小 (1) 大小范围：0ffmax。(2) 计算：根据受力情况和二力平衡条件确定，大小总等于使物体发生相对运动趋势的外力。(3) 最大静摩擦力fmax0FN。(0为最大静摩擦力因数)【名师点睛】(1) 滑动摩擦力f的大小与物体运动的速度大小无关，与接触面的大小无关。(2) 最大静摩擦力fmax略大于滑动摩擦力，一般情况下，为分

11、析问题方便，可认为二者相等。(3) 静摩擦力可在0fmax之间变化，不能用公式f FN计算，且静摩擦力与正压力无关。知识点三 摩擦力大小的计算【典例6】某物体的重力为200 N，放置在水平地面上，它与地面间的动摩擦因数是0.38，它与地面间的最大静摩擦力是80 N。(1) 用50 N的水平方向的力推物体，地面对物体的摩擦力是_ N。(2) 至少要用多大的水平力，才能把物体推动_。(3) 物体运动起来以后，若使其保持匀速直线运动，应在水平方向加_ N的推力。(4) 物体在运动过程中，若把水平推力增大到80 N，地面对物体的摩擦力为_ N。(5) 此后，若把推力减少到50 N，直到静止前，地面对物

12、体的摩擦力为_ N。(6) 若撤去外力，直到静止前，地面对物体的摩擦力为_ N。 【学霸总结】求解摩擦力大小的方法 (1) 明确所求摩擦力是静摩擦力还是滑动摩擦力。 (2) 静摩擦力一般根据二力平衡来求。求解时应注意物体是否处于静止或匀速直线运动状态，若物体处于减速或加速运动状态，则二力平衡不成立。 (3) 滑动摩擦力一般根据公式法计算，计算时注意滑动摩擦力的大小与物体的速度大小、物体是否匀速运动无关，只取决于动摩擦因数和正压力的大小。答案与解析1.【答案】B【解析】 根据弹力和摩擦力的产生条件知，有摩擦力一定有弹力，有弹力不一定有摩擦力，A错，B对；静摩擦力大小与弹力(压力)大小无关，C错；

13、弹力或摩擦力都既可能是动力，也可能是阻力，D错。2.【答案】C【解析】滑动摩擦力的方向总是与物体的相对运动方向相反，但与物体的运动方向既可能相同，也可能相反，既可能促进物体的运动，也可能阻碍物体的运动，A、B错误，C正确。滑动摩擦力的产生必须具备三个条件，两个相互接触的物体发生相对滑动时，接触面间相互挤压和粗糙的条件不一定具备，此时物体间不一定有摩擦力，D错误。3.【答案】D【解析】A、B、C选项中，两个物体的接触面没有发生相对运动，物体所受的摩擦力属于静摩擦力；D选项中，钢笔笔尖在写字过程中相对纸面滑动，受到的摩擦力为滑动摩擦力。4.【答案】C5. 【答案】见解析【解析】(1) 木箱随汽车一

14、起由静止加速运动时，假设二者的接触面是光滑的，则汽车加速时，木箱由于惯性要保持原有静止状态。因此它将相对于汽车向后滑动，而实际木箱没有滑动，说明木箱有相对汽车向后滑动的趋势，所以，木箱受到向前的静摩擦力。 (2) 汽车刹车时，速度减小，假设木箱与汽车的接触面是光滑的，则木箱将相对汽车向前滑动，而实际木箱没有滑动，说明木箱有相对汽车向前滑动的趋势，所以木箱受到向后的静摩擦力。(3) 木箱随汽车一起匀速运动时，二者无相对滑动，假设木箱受水平向右的摩擦力，跟木箱接触的物体只有汽车，汽车最多能对它施加两个力(支持力F1和摩擦力F2)，由二力平衡条件知：F1与G抵消，但没有力与F2抵消，不能做匀速直线运动，这与题意矛盾，所以假设错误，即木箱不受摩擦力。 (4) 汽车刹车，木箱相对于汽车向前滑动，易知木箱受到向后的滑动摩擦力。 (5) 汽车在匀速过程中突然加速，木箱相对于汽车向后滑动，易知木箱受到向前的滑动摩擦力。 6. 【答案】(1)50(2)80N(3)76(4)76(5)76(6)76【解析】(1)因为50 N