人教版 高中物理必修1课件-第3章 第3节 摩擦力

人教版 高中物理必修1课件-第3章 第3节 摩擦力

1.两个相互接触并互相挤压的物体发生相对运动 或具有相对运动的趋势时，在接触面上产生的 阻碍相对运动或相对运动趋势的力叫做摩擦 力。 2．摩擦力包括静摩擦力、滑动摩擦力和滚动摩 擦力。 3．摩擦力产生的条件 (1)接触面粗糙； (2)两个物体之间有弹力； (3)有相对运动或相对运动趋势。 这三个条件缺一不可，必须同时满足 才能产生摩擦力。 4．滑动摩擦力的大小：F＝μFN 静摩擦力的大小范围：0＜F≤Fmax 1．摩擦力 (1)定义：两个相互接触的物体，当它们发生 或 具有 趋势时，在接触面上产生的阻碍 或 的力。 (2)分类：滑动摩擦力、静摩擦力和滚动摩擦力。 [自学教材] 相对运动 相对运动 相对运动趋势 相对运动 2．静摩擦力 (1)定义：两个只有 ，而没有 的 物体之间产生的摩擦力。 (2)方向：沿着 并且跟物体的 的 方向相反，而与物体的运动方向无关。可能同向也可能反 向，还可能有一定夹角。 (3)大小：范围 ，Fmax为 。 (4)作用效果：总是阻碍物体间的 。 相对运动趋势 相对运动 接触面 相对运动趋势 0＜F≤Fmax 最大静摩擦力 相对运动趋势 [重点诠释] 1．对“相对”的理解 有静摩擦力作用的两物体是“相对”静止的，即这两 个物体互为参考系时是静止的，而以其他物体为参考系时 并不一定静止，所以一个物体受到静摩擦力作用时并不一 定静止，也有可能是运动的。 2．静摩擦力产生的条件 (1)接触面是粗糙的。 (2)两物体相对静止但存在相对运动趋势。 (3)两物体在接触面上有正压力(弹力)。 3．判断静摩擦力有无的方法 (1)定义法：在判断物体间是否存在静摩擦力时，可用 假设法，先假设接触面是光滑的，看物体是否发生相对运 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。 (2)平衡条件法：根据二力平衡的条件判定。 4．静摩擦力的大小 (1)静摩擦力的大小总等于使物体发生相对运动趋势的 外力的大小。两物体间的静摩擦力F在0和最大静摩擦力 Fmax之间，即0≤F≤Fmax。 (2)Fmax为最大静摩擦力，大小等于物体刚要发生相 对运动时所需要的沿相对运动趋势方向的最小外力。其值 略大于滑动摩擦力，有时认为二者相等。 1．关于静摩擦力，下列说法中正确的是 (　　) A．两个表面粗糙的物体，只要直接接触就会产生静摩 擦力 B．静摩擦力总是阻碍物体的运动 C．静摩擦力的方向跟物体间相对运动趋势的方向相反 D．两个物体之间的静摩擦力总是一个定值 解析：由于静摩擦力产生在彼此直接接触且相互挤压、接触 面粗糙又有相对运动趋势的物体之间，所以A错误；静摩擦 力的作用是阻碍物体间的相对运动趋势，方向与物体间相对 运动趋势的方向相反，不能说成阻碍物体的运动，所以B错 误，C正确；两物体间静摩擦力的大小随物体所受其他外力 的变化而变化，因此D错误。 答案：C 1．定义 当一个物体在另一个物体表面 的时候，会受到另 一个物体阻碍它 的力，这种力叫做滑动摩擦力。 2．方向 沿着 ，并且跟物体的 的方向相反， 与物体的运动方向无关。 [自学教材] 滑动 滑动 接触面 相对运动 3．大小 F＝ ，FN为压力，μ为动摩擦因数。 4．作用效果 总是阻碍物体间的 。 μFN 相对运动 [重点诠释] 1．对滑动摩擦力的理解 滑动摩擦力存在于发生相对运动的两个物体之间，但 并不意味着这两个物体相对于其他物体都是运动的，即受 到滑动摩擦力作用的物体不一定运动。 2．滑动摩擦力产生的条件 (1)两物体相互接触挤压； (2)物体间的接触而不光滑； (3)两物体间存在相对运动。 3．滑动摩擦力的大小 (1)公式：F＝μFN。 (2)F的大小与FN成正比，与物体的运动状态无关。 (3)动摩擦因数μ与接触面的粗糙程度和材料有关，与物 体间的压力、相对运动的速度及接触面的大小均无关。 (4)公式F＝μFN中的FN是物体与接触面间的正压力，不 一定等于物体的重力，求FN要根据物体受力情况而定。 解析：动摩擦因数μ的大小由接触面的粗糙情况及材料决定， 与摩擦力Ff和压力FN无关，一旦材料和接触面的情况确定 了，动摩擦因数μ也就确定了。 答案：D [例1]　关于摩擦力，下列说法中正确的是 (　　) A．两个接触的相对静止的物体间一定有摩擦力 B．受静摩擦力作用的物体一定是静止的 C．滑动摩擦力方向一定与运动方向相反 D．物体间正压力一定时，静摩擦力的大小可以变化，但 有一个限度 [审题指导]　求解本题应把握以下三点： (1)摩擦力的产生条件； (2)摩擦力的方向判断； (3)摩擦力大小的确定。 [解析]　两个相对静止的物体间不一定有静摩擦力，还 要看它们之间是否有相对运动趋势。例如静止在水平地面上 的汽车，它们之间就没有静摩擦力。受静摩擦力作用的物体 不一定是静止的，例如与倾斜的匀速运动的输送带相对静止 的物体，物体与输送带之间有相对滑动的趋势，所以有静摩 擦力存在，但物体并不是静止的。产生静摩擦力时只要与接 触面相对静止就行了。上述的输送带如果突然加速，物体 就可能受到与运动方向一致的滑动摩擦力。所以A、B 、 C错误，在正压力一定时，静摩擦力的大小可以因外力的 变化而变化，但不能超过最大静摩擦力，这就是一个限度， D正确。 [答案]　D 有关摩擦力的几个注意问题 (1)不论物体是静止还是运动，都可以受静摩擦力或 滑动摩擦力。 (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。 ［借题发挥］ 1．以下关于滑动摩擦力的说法中，正确的是 (　　) A．滑动摩擦A力的方向总是与物体的运动方向相反 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间的相对运动方向相反 D．两个互相接触且挤压的物体发生相对运动时，它们都要 受到滑动摩擦力的作用 解析：滑动摩擦力是发生在相对运动的物体间，故A、B错，而 C对，D中只满足滑动摩擦力产生的两个条件，还缺少接触面 粗糙的条件，故D错。 答案：C [例2]　如图3－3－1所示，A、B两物 块竖直叠放在水平面上。今用水平力F拉B 物块，两物块均静止，那么物块A和B是否 受静摩擦力作用呢？ [思路点拨] (1)判断A与B之间静摩擦力可用“假设法”。 (2)判断B与地面之间静摩擦力可用二力平衡规律。 图3－3－1 [解析]　用假设法判断，假设A受到静摩擦力作用， 该摩擦力方向一定与接触面相切，即沿水平方向。根据力 的作用效果知，A物块在摩擦力作用下不可能处于静止状 态。因此与题意是相矛盾的，故A物块不受静摩擦力作用。 再对B进行分析，B受到向右的拉力F作用处于平衡状态， 由二力平衡特点，则B一定受到地面产生的向左的静摩擦 力作用。 [答案]　物块A不受静摩擦力作用，物块B受到地面产 生的向左的静摩擦力作用 在判断摩擦力方向时，弄清物体相对运动或相对运动 趋势的方向是关键。“相对运动(趋势)”是指受力物体相 对于相接触的施力物体的运动，而不一定是相对于地面的 运动。物体的相对运动并不一定与物体的实际运动(相对 地)方向相同，两者方向可能相同，也可能相反。 ［借题发挥］ 若力F作用在A上且两物块仍静止，试分析A、B受摩擦力 的情况。 解析：对于A物体，假设A、B之间接触面光滑，在力F作 用下，不可能保持静止状态，将会向右运动，故A相对B有 向右运动的趋势，所以物块A受到向左的静摩擦力作用。 对于B物体，由于B给A一个向左的静摩擦力作用，根据力 的相互性，A物体将给B物体一个向右的静摩擦力作用。假 设B与地面间光滑，B物体将在此静摩擦力作用下向右运动 而不可能处于静止状态，因此B物体受到地面对它向左的静 摩擦力作用。综上分析，A物体受到B物体对它向左的静摩 擦力作用，B物体受到A物体和地面两个静摩擦力作用。 答案：见解析 [例3]　重为400 N的木箱放在水平 地面上，木箱与地面间的动摩擦因数 为0.25。如图3－3－2所示，用水平力 F推木箱，当F分别为60 N、90 N和 150 N时，木箱受到的摩擦力分别是多少？方向如何？ 图3－3－2 [思路点拨] [解析]　木箱在F的推动下不知是否移动，应先求最 大静摩擦力，在未作说明的情况下，可认为最大静摩擦 力等于滑动摩擦力。 Fmax＝μFN＝μG＝0.25×400 N＝100 N 可见当用60 N和90 N的水平力推木箱时，推力小于 最大静摩擦力，木箱静止不动，由二力平衡可知，静摩 擦力的大小分别为60 N和90 N，方向与F方向相反。 当用150 N的推力推木箱时，推力大于最大静摩擦力， 木箱滑动，摩擦力为滑动摩擦力，因此，摩擦力的大小为 100 N，方向与相对运动方向相反，即与F方向相反。 [答案]　60 N、90 N、100 N，方向均与F方向相反。 (1)在求解摩擦力大小时，一定要分清是求静摩擦力， 还是求滑动摩擦力。F＝μFN只适用于滑动摩擦力的计算， 对于静摩擦力的大小要根据物体的受力情况和运动情况共 同确定。 (2)公式F＝μFN中的FN是物体接触面之间的正压力， 不一定等于物体的重力G。要根据物体的受力来确定。 ［借题发挥］ 2．重为50 N的物体，在粗糙水平面上向 右运动，物体和水平面间的动摩擦因数 μ＝0.2，同时物体还受到一个大小为 10 N、方向水平向左的水平拉力F作用， 如图3－3－3所示，则水平面对物体的摩 擦力的大小和方向是 (　　) A．10 N，水平向左　　　　　B．20 N，水平向左 C．10 N，水平向右 D．20 N，水平向右 图3－3－3 解析：物体对水平面的压力FN＝mg，所以所受滑动摩 擦力大小为Ff＝μFN＝μmg＝0.2×50 N＝10 N，方向与 相对滑动方向相反，水平向左。故选项A正确。 答案：A