高中物理人教版必修一导学案：第三章第三节+摩擦力

高中物理人教版必修一导学案：第三章第三节+摩擦力

3 摩擦力 课堂合作探究 问题导学 一、静摩擦力 活动与探究 1 1．实验探究：在水平桌面上放一长木板，上面放一质量较大的木块。开始时，在木板 与木块接触的外侧面作两个对顶的三角形的记号。当用手沿图中箭头所示方向缓缓地拉木板 时，可以看到木块随木板一起移动，弹簧测力计的示数逐渐增大，但两个三角形记号的相对 位置却没有变化，直到弹簧测力计的示数增大到某一数值后，才看到两个三角形记号相对位 置发生变化。则：（1）此过程中木板对木块有怎样的作用力？方向如何？大小如何？（2） 当木块相对木板将要滑动时弹簧测力计的示数如何？有何意义？ 2．由于摩擦力给我们留下的印象经常是消极的、被动的、负面的，有些同学总以为静 摩擦力是阻力，这种观点是否正确？请举例说明。[来源:学科网] 3．你认为最大静摩擦力与压力有关系吗？ 为了方便拖拽电线，工人师傅往往都是用柔软的钢丝网套套在粗硬的电线上，当拉动钢 丝网套时，网套的内径减小，即钢丝网套径向收缩，就能把粗硬的电线紧紧地束缚住，不会 滑脱，怎样用摩擦力与压力之间的关系解释这一现象？ 4．如图所示，物体 A、B 叠放在光滑水平面上，水平恒力 F 作用于 B 物体使 A、B 一 起运动，试分析 A、B 间相互作用的静摩擦力的方向。 迁移与应用 1 用手握住一个瓶子，瓶子始终处于竖直方向静止，如图所示，下列说法正确的是（ ） A．瓶中水越多，手必须握得越紧 B．手握得越紧，瓶子受的静摩擦力越大 C．不管手握得多紧，空瓶子受的摩擦力总是一定的 D．摩擦力大小等于瓶子与水的总重力 （1）静摩擦力的大小在 0～Ffmax 之间，其具体数值由物体受的其他外力和运动状态决 定，与接触面间的正压力无关，但最大静摩擦力的大小与正压力成正比。 （2）在判断物体间是否存在静摩擦力时，先假设接触面是光滑的，看物体是否会发生 相对运动，如果物体仍保持相对静止，则物体不受静摩擦力，反之则受静摩擦力。 （3）静止的物体也可能受到滑动摩擦力作用，运动的物体也可能受到静摩擦力作用。 决定静摩擦力的是相对运动趋势，而不是运动方向。 （4）静摩擦力方向的判断 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。 受力平衡法：对于受力平衡的物体，分析除静摩擦力外其他力的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。 二、滑动摩擦力 活动与探究 2 1．做一做：张开两只手掌，使两手的手指互相交错啮合，并置于同一平面内，如图所 示，当两手向相反方向运动时，你能感觉出两手所受的摩擦力吗？当手指互相用力啮合向相 反方向运动时，能感觉出摩擦力变化吗？ 2．实验探究：如图所示，先调节木板水平，用手拉木板，使木板做匀速运动。弹簧测 力计的示数等于木块与木板相互作用的滑动摩擦力的大小。分别改变木块的质量、木板的粗 糙程度，对照相应弹簧测力计的示数，从实验中得出有关滑动摩擦力与哪两个因素有关？ 3．从滑动摩擦力计算公式 F＝μFN 得μ＝ F FN ，如果说，动摩擦因数跟摩擦力成正比，跟 压力成反比，对不对？ 4．关于滑动摩擦力的说法，以下正确的是（ ） A．只有运动的物体才受到滑动摩擦力 B．滑动摩擦力总跟物体的重力成正比 C．滑动摩擦力总是阻碍物体的运动 D．滑动摩擦力总是阻碍物体间的相对运动 迁移与应用 2 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________ N 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，若把推力减小到 50 N，直到静止前，地面对物体的摩擦力为________ N。 （6）若撤去外力，直到静止前，地面对物体的摩擦力为________ N。 （1）物体受到滑动摩擦力时，物体不一定是运动的，也可能是静止的，但一定发生了 相对运动。 （2）滑动摩擦力的方向与物体的运动方向可能相等，也可能相反，还可能成任意夹角。 （3）在求解摩擦力的大小时，一定要分清是求静摩擦力，还是求滑动摩擦力，只有滑 动摩擦力才能直接应用公式 F＝μFN 求解。 （4）公式 F＝μFN 中的 FN 是物体接触面之间的压力，不一定有 FN＝mg，要根据物体 受力情况来确定。 （5）滑动摩擦力 F 的大小与物体的运动速度、接触面积的大小无关。 （6）计算滑动摩擦力的大小时，关键是根据力的平衡知识求出正压力的大小。 当堂检测 1．下列关于物体受静摩擦力作用的叙述中，正确的是（ ） A．静摩擦力的方向不一定与物体运动方向相反 B．静摩擦力的方向不可能与物体运动方向相同 C．静摩擦力不一定是物体运动的阻力 D．静止物体所受静摩擦力一定为零 2．关于弹力和摩擦力，下列说法正确的是（ ） A．有弹力一定有摩擦力 B．有摩擦力一定有弹力 C．摩擦力的大小和弹力大小成正比 D．弹力的方向一定和摩擦力方向垂直 3．关于滑动摩擦力公式 F＝μFN，下列说法中正确的是（ ） A．动摩擦因数μ与摩擦力 F 成正比，F 越大，μ越大 B．动摩擦因数μ与压力 FN 成反比，FN 越大，μ越小 C．动摩擦因数μ与摩擦力 F 成正比，与压力 FN 成反比 D．动摩擦因数μ的大小由两物体接触面的粗糙程度及材料决定 4．如图所示，在动摩擦因数μ＝0.1 的水平面上向右运动的物体，质量为 20 kg，在运动 过程中，还受到一个水平向左的大小为 10 N 的拉力作用，则物体受到的滑动摩擦 力为（g 取 10 m/s2）（ ） A．10 N，向右 B．10 N，向左 C．20 N，向右 D．20 N，向左 5．如图所示，若 A、B 两物体的重力分别为 GA＝20 N、GB＝40 N，A、B 间的动摩擦 因数μ1＝0.2，B 与地面间的动摩擦因数μ2＝0.4，用力 F 作用在 B 上后，A、B 间和 B 与地面 间都发生了相对滑动。求各接触面间摩擦力的大小。 答案： 课堂合作探究 【问题导学】 活动与探究 1：1．答案：（1）由于木块受重力和弹簧测力计的拉力，木块相对于木板 有向右运动的趋势，所以木板对木块有向上的支持力和向左的静摩擦力。支持力的大小等于 木块的重力，由于木板缓慢运动，静摩擦力的大小等于弹簧测力计的弹力。即随着弹簧测力 计对木块弹力的增大而增大。（2）当木块相对木板将要滑动时，测力计的示数达到最大，此 时说明木块与木板之间的静摩擦力达到最大静摩擦力 Ffmax。即静摩擦力大小的取值范围是 0 ＜Ff≤Ffmax。[来源:Zxxk.Com] 2．答案：这种观点不正确。静摩擦力可以是阻力，也可以是动力。如图所示，传送带 将物体运送到高处，物体与传送带之间是相对静止的，它们之间的摩擦力就是静摩擦力，在 这里，物体所受的静摩擦力的方向与其运动方向相同，所以静摩擦力就是物体运动的动力。 3．答案：最大静摩擦力与压力有关，并且压力越大，最大静摩擦力就越大。 架设电力线路时，用柔软的钢丝网套套在粗硬的电线上，当网套径向收缩时，网套与被 套住的电线之间的正压力增加，从而增加了它们之间的最大静摩擦力，拉力越大，网套径向 收缩得就越厉害，从而增大了正压力，其间的最大静摩擦力就越大，所以，被套住的电线就 越不容易滑脱。这正是摩擦力与正压力之间的关系的实际运用。 4．答案：A 给 B 的静摩擦力向左，B 给 A 的静摩擦力向右。[来源:Z*xx*k.Com] 解析：假设 A、B 间没有静摩擦力的作用，则 A 物体将会由于水平方向无力而保持静止 或匀速直线运动，而 B 物体将会由于受水平向右的拉力作用加速向右运动，由此可知，B 物 体相对于 A 物体有向右运动的趋势。所以可以判断：A 给 B 的静摩擦力向左，而 B 给 A 的 静摩擦力向右。 迁移与应用 1：ACD 解析：手握住瓶子处于静止状态，瓶子受的静摩擦力与瓶子和水 的重力平衡，无论握瓶子的力多大，瓶子受的静摩擦力都等于瓶子和水的重力。瓶中水越多， 总重力越大，受的静摩擦力越大。如果手握得不够紧，压力不够大，最大静摩擦力小于瓶子 和水的重力，瓶子将滑出手。如果手握得越紧，手与瓶间的压力越大，最大静摩擦力也越大， 只要最大静摩擦力大于瓶子和水的总重力，瓶子就不会滑落，但瓶子受的静摩擦力却总等于 瓶子和水的总重力，与握力大小无关。可见，选项 A、C、D 正确。[来源:学#科#网 Z#X#X#K] 活动与探究 2：1．答案：能感觉出摩擦力。手指间啮合力越大，摩擦力越大。 2．答案：滑动摩擦力与压力 FN 和接触面粗糙程度这两个因素有关。当接触面粗糙程度 不变时，滑动摩擦力的大小与压力成正比，用μ表示比例常数，则滑动摩擦力 Ff＝μFN，其 中μ叫做动摩擦因数，跟相互接触的两个物体的材料有关。 3．答案：不对。动摩擦因数μ可由摩擦力 F 和压力 FN 计算得出，但并非由 F 或 FN 决 定。μ与接触面材料 的性质和粗糙程度有关，两接触面确定的情况下，μ是确定的，不随压 力的改变而改变。 4．D 解析：滑动摩擦力产生于两个相互接触的、有相对运动的物体间，但受滑动摩 擦力的物体不一定运动，A 错。滑动摩擦力总跟物体的正压力成正比，与 重力不一定成正 比，B 错。滑动摩擦力总是阻碍物体间的相对运动，并不一定阻碍物体的运动，C 错，D 对。 迁移与应用 2：答案：（1）50 （2）80 （3）76 （4）76 （5）76 （6）76 解析：（1）因为 50 N 小于最大静摩擦力 80 N，物体静止，故摩擦力为 50 N。 （2）至少用 80 N 的力，才能将物体推动。因为只有推力大于最大静摩擦力，物体才可 以从静止开始运动。 （3）物体运动起来以后，受到滑动摩擦力作用，根据 F＝μFN，FN＝200 N，得 F＝ 0.38×200 N＝76 N，故应加 76 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仍为滑动摩 擦力，根据 F＝μFN，FN＝200 N，得 F＝0.38×200 N＝76 N。 （5）推力减小后，物体做减速运动，但物体仍受滑动摩擦力作用，故 F＝μFN＝0.38×200 N＝76 N。 （6）撤去外力后，物体仍向前运动，还是受滑动摩擦力作用，F＝μFN＝0.38×200 N＝ 76 N。 【当堂检测】 1．AC 2．BD 3．D 4．D[来源:学科网] 5．答案：A、B 间：4 N B 与地面间：24 N