新教材高中物理第三章相互作用3摩擦力学案教科版必修第一册

1 3.摩擦力

课标要求 思维导图

1.知道静摩擦力的产生条件，知道最大静摩擦力．

2．知道滑动摩擦力的概念、产生条件，会判断其方向．

3．会利用二力平衡条件判断静摩擦力的方向及大小，会利用公式求解滑动摩擦力的大小．

4．能通过实验探究滑动摩擦力与材料、正压力之间的关系，会测定材料的动摩擦因数．

5．知道生产和生活中增大及减小摩擦的实例，将物理知识应用于实际．

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：两个物体相互接触并挤压，当它们沿接触面发生________时，每个物体的接触面上都会受到对方施加的________相对运动的力，这种力叫作滑动摩擦力．

2．方向：总是沿着接触面，并且跟物体的________________相反．

3．大小

(1)公式：f＝________，其中N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，它是两个力的比值，没有单位．它的大小与两个接触面的________、粗糙程度等情况有关．

[举例] 摩擦力的分类 2

二、静摩擦力

1．定义：当两个彼此接触、挤压的物体之间没有发生________，但具有________的趋势时，接触面上会产生一种________相对运动趋势的力，这种力称为静摩擦力．

2．方向：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的方向________．

3．大小

随外力的变化而变化，当水平拉力增大到某一值时，物体就要滑动，此时静摩擦力达到最大值，这个最大值称为______________，记为f静max.静摩擦力的取值范围为______________．

[拓展] 毛刷实验—分析下面图中刷毛受到的静摩擦力的方向如何？

关键能力·合作探究——突出综合性 素养形成 3 探究点一 滑动摩擦力

【导学探究】

将携带的物品放到恒定速率的水平传送带上，物品的速度在达到传送带速率之前，物品的运动方向与物品受到的滑动摩擦力方向之间的关系如何？

【归纳总结】

1.滑动摩擦力的产生条件

两物体{①接触面粗糙②相互挤压③具有相对运动(滑动)

2．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．

3．滑动摩擦力的大小

(1)公式法：根据公式f＝μN计算．

①正压力N是物体与接触面间的压力，不一定等于物体的重力，N的大小根据物体的受力情况确定．

②动摩擦因数μ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(匀速运动或静止)时，根据二力平衡条件求解．

4 【典例示范】

题型1 滑动摩擦力方向的判断

例1如图所示，A为长木板，在水平面上以速度v1向右运动，物块B在木板A上面以速度v2向右运动，下列判断正确的是( )

A．若v1＝v2，A、B之间无滑动摩擦力

B．若v1>v2，A受到了B所施加的向右的滑动摩擦力

C．若v1

D．若v1>v2，B受到了A所施加的向左的滑动摩擦力

【思维方法】

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．

题型2 滑动摩擦力大小的计算

例2如图所示，质量为20kg的物体在水平面上向右运动，在运动过程中受到水平向左、大小为10N的拉力F的作用，物体与水平面间的动摩擦因数为0.1，则物体所受的摩擦力为(取g＝10N/kg)( )

A．10N，水平向右B．10N，水平向左

C．20N，水平向右D．20N，水平向左 5

素养训练1 一根质量为m、长为L的均匀长方体木条放在水平桌面上，木条与桌面间的动摩擦因数为μ.现用水平力F推木条，当木条经过如图所示位置时，桌面对它的摩擦力为( )

A．μmg B．23μmg

C．13μmg D．上述选项均不对

素养训练2 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？

【思维方法】

滑动摩擦力的求法

(1)直接用公式f＝μN求解．

(2)明确公式中各量的属性，简单地说就是要求解哪两个物体间的滑动摩擦力，就要找到对应于该两物体间的弹力以及动摩擦因数． 6

探究点二 静摩擦力

【导学探究】

仔细观察下列图片，分析下列问题．

相互接触的物体相对静止时，是不是也可能存在摩擦力？

(1)如图甲所示，人用平行于地面的力推沙发，沙发没动，沙发相对地面有没有运动的趋势？运动趋势的方向是什么？

(2)沙发相对地面处于什么状态？沙发在水平方向上只受人的推力作用吗？

(3)如图甲所示，人推沙发的力增大到一定大小之前，沙发不会动；如图乙所示，把木块放在水平长木板上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块，在拉力F增大到一定值之前，木块不会运动．这些情况说明什么？

【归纳总结】

1.静摩擦力产生条件

两物体{①接触面粗糙②相互挤压③有相对运动趋势

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，与使物体产生运动趋势的外力方向相反．

3．静摩擦力的大小

(1)范围：0

(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． 7 (3)静摩擦力大小与正压力无关．

【典例示范】

题型1 摩擦力有无的判断

例3 (多选)下列情形中，物体A受摩擦力作用的是( )

【思维方法】

“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．

题型2 静摩擦力方向的判断

例4 (多选)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受到的摩擦力水平向右

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，方向水平向右 8

教你解决问题

根据二力平衡判断B对A的摩擦力；再对A、B整体进行分析，根据二力平衡分析地面对B的摩擦力．具体思路如下：

【思维方法】

假设法判断静摩擦力方向的步骤

(1)选定研究对象(受静摩擦力作用的物体)；

(2)选跟研究对象接触的物体为参考系；

(3)假设接触面光滑，找出研究对象相对参考系的运动方向(即接触面不光滑，研究对象的相对运动趋势的方向)；

(4)静摩擦力的方向与相对运动趋势的方向相反．

题型3 静摩擦力大小的计算

例5如图甲所示，小孩用80N的水平力推木箱推不动，木箱此时受到的摩擦力大小为F1；乙图中，小孩用100N的水平力恰能推动木箱，此时木箱与地面间的摩擦力大小为F2；丙图中，小孩把木箱推动了，此时木箱与地面间摩擦力大小为F3.若木箱对地面的压力大小为200N，木箱与地面间动摩擦因数为μ＝0.45，则F1、F2、F3的大小分别为( )

A．80N、100N、90N B．80N、100N、45N

C．80N、80N、90N D．0、80N、45N

【思维方法】 9 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．

素养训练3 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

素养训练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．30N B．186N

C．300N D．310N

随堂演练·自主检测——突出创新性 素养达标

1.(多选)关于摩擦力，下列说法中正确的是( )

A．物体受到静摩擦力，就一定受到弹力 10 B．两个物体之间的静摩擦力总是一个定值

C．运动的物体可以受静摩擦力作用，静止的物体也可以受滑动摩擦力作用

D．静摩擦力的大小与物体所受正压力成正比

2．如图所示，运动员把冰壶推出后，冰壶在向前做直线运动的过程中( )

A．受到向后的静摩擦力

B．受到向后的滑动摩擦力

C．受到向前的静摩擦力

D．受到向前的滑动摩擦力

3.如图所示，将一张A4纸(质量可忽略不计)夹在一本字典内，字典对A4纸的压力为3N，A4纸与字典之间的动摩擦因数为0.4，假设滑动摩擦力与最大静摩擦力相等，要把A4纸从字典中拉出，拉力至少应为( )

A．0.6N B．1.2N

C．2.4N D．3N

4．如图所示，水平地面上有一重为40N的物体受到F1＝12N和F2＝6N的水平力作用而保持静止，可认为最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等．已知物体与水平地面间的动摩擦因数为μ＝0.2，求：

(1)此时物体所受摩擦力的大小和方向；

(2)若将F1撤去，物体所受摩擦力的大小和方向；

(3)若将F2撤去，物体所受摩擦力的大小和方向．