3.3 静摩擦力

第二章相互作用——力小专题3 摩擦力的动态变化与突变问题【知识清单】１.静摩擦力力的大小与压力，随着发生变化，处于平衡状态的物体所受静摩擦力大小可以通过来确定。

2.滑动摩擦力的大小与压力，与物体运动速度大小、接触面的大小。

3.静摩擦力存在一个最大值即最大静摩擦力，最大静摩擦力的大小与压力，两物体间同样压力的情况下，最大静摩擦力比滑动摩擦力的大小。

静摩擦力突变为滑动摩擦力与时的临界状态是；滑动摩擦力突变可能为静摩擦力的临界状态是。

【答案】1.无关引起运动趋势的外力变化平衡条件 2.成正比无关 3.成正比略大一些静摩擦力达到最大静摩擦力相对速度减小到零时【考点题组】【题组一】静摩擦力的动态变化1.如图所示，一木块放在水平桌面上，在水平方向共受到三个力即F1、F2和摩擦力的作用，木块处于静止状态，其中F1=10N，F2=2N．现撤去F1保留F2．则木块在水平方向受到的合力为（）A．10N，方向向左B．6N，方向向右C．2N，方向向左D．零【答案】D【解析】木块开始在水平方向受三个力而平衡，则有f=F1-F2=10-2=8N；物体处于静止状态，则说明物体受到的最大静摩擦力大于8N；撤去F1后，外力为2N，故物体仍能处于平衡，故合力一定是零，D正确。

2.如图所示，某人为执行一项特殊任务，须从椭球形屋顶半中间位置开始向上缓慢爬行，他在向上爬行的过程中（）2题图A．屋顶对他的支持力变小B．屋顶对他的支持力变大C．屋顶对他的摩擦力变小D．屋顶对他的摩擦力变大【答案】BC【解析】由该人受力及平衡条件可知，屋顶对他的支持力等于重力沿垂直于屋顶切线的分力，屋顶对他的静摩擦力等于重力沿屋顶切线方向上的分力，故BC正确。

3.如图所示，质量均为m的物体A和物体B，用跨过光滑定滑轮的轻质细绳相连，A置于倾角θ=30°的固定斜面上，处于静止状态。

现用水平力F作用在物体B上，缓慢的拉开一小角度，物体A一直保持静止，此过程中A所受的摩擦力A．逐渐增大B．逐渐减小C．先减少后增大D．先增大后减少【答案】A【解析】对A研究可知，原来细线的拉力大小等于B的重力，即T=mg＞mgsinθ，A原来所受的摩擦力沿斜面向下，当用水平向右的力F缓慢拉物体A，细线的竖直分力大小等于A的重力，所以细线所受拉力的大小一定增大，A所受的摩擦力增大4.如图所示，圆柱体的A点放有一质量为M的小物体P，使圆柱体缓慢匀速转动，带动P从A点转到A＇点，在这过程中P始终与圆柱体保持相对静止．那么P所受静摩擦力的大小随时间的变化规律，可由下面哪个图表示【答案】A【解析】分析如图所示，由于缓慢圆柱体缓慢转动，由平衡条件知f=mgsinθ，因θ先减小后增大，所以f先减小后增大，故B、D错误；又因角度随时间均匀变化，由三角函数知识知，在θ随时间均匀变化时，sinθ随时间的变化率先增大后减小，故C错误，A正确。

3.3摩擦力—静摩擦力练习题一、摩擦力：两个相互接触的物体，当它们发生相对运动或具有相对运动趋势时，在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力。

二、静摩擦力1、定义：两个相互接触的物体，当它们具有相对运动趋势时，在接触面上产生阻碍相对动趋势的力。

2、产生条件：①②③3、方向：静摩擦力的方向总是沿接触面，且跟物体的方向相反。

4、大小：无现成计算公式；取决于沿接触面方向上除静摩擦力之外的其它外力及运动状态：大小范围0＜F静≤Fmax，（Fmax叫最大静摩擦力：维持物体间相对静止静摩擦力所能达到的最大值）。

典型题训练1、下述关于静摩擦力的说法正确的是：（）A. 静摩擦力的方向总是与物体运动方向相反；B．静摩擦力的大小与物体的正压力成正比；C．静摩擦力只能在物体静止时产生；D．静摩擦力的方向与接触物体相对运动的趋势方向相反．2、下列关于静摩擦力的说法中正确的是( )A.两个相对静止物体间一定有静摩擦力作用．B.受静摩擦力作用的物体一定是静止的．C.静摩擦力对物体总是阻碍物体运动．D.有静摩擦力一定有弹力3、人握住旗杆上爬，则下列说法正确的是（）A．人受的摩擦力的方向是向下的 B．人受的摩擦力的方向是向上的C．人握旗杆用力越大，人受的摩擦力也越大D．人握旗杆用力越大，并不会使人受的摩擦力也增大4、重500N的物体放在粗糙的水平地面上，当用200N的水平拉力拉它时物体静止不动，这时静摩擦力的大小为 .当用250N的力拉它时，刚好能拉动它，则物体所受的最大静摩擦力为 .5、如图所示，A、B两物体重均为G=10N，同时有F=1N的两个水平力分别作用在A和B上，而A、B仍保持静止，则地面对B的摩擦力等于______，B对A的摩擦力等于______．6、（提高题）如图所示，两块同的木板在水平压力作用下，夹持着重量均为G的完全相同的6块砖，保持静止不动的状态，这时3、4两块砖之间相互作用的摩擦力大小为________。

示范教案3 摩擦力整体设计教材分析高中物理力学的一个难点在于对物体的受力分析，在三种性质力的学习中，摩擦力的概念的建立和方向的判断是难点，教材中分别介绍了静摩擦力、滑动摩擦力和滚动摩擦力．以探究静摩擦力为主线，安排了学生猜想、实验探究、分析结论并与生活经验的差别进行“对比”，让学生在“冲突”中激发灵感、接受知识，充分体现学生在学习环境中的主体作用．同时，这节教材的内容与学生的生活实际及生产实际联系十分密切，教材的编写突出了这一点．在教材的“说一说”部分加入了传送带和轮胎的插图．虽然滚动摩擦不作为重点内容，但在“做一做”部分设计了一个拆卸自行车轴承的实验，加深了滚动摩擦小于滑动摩擦这一理论，同时很好地体现了新课程“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念．设计思想1．利用学生的已有的知识引入摩擦力的概念，重点分析摩擦力的产生原因．2．对于静摩擦力和最大静摩擦力的大小和方向的判断结合二力平衡条件进行讲解．研究滑动摩擦力时注意压力在什么情况下等于重力的大小．三维目标1．知识与技能（1）知道静摩擦力的产生原因和方向，知道它大小变化的范围.（2）知道最大静摩擦力的概念，并且知道静摩擦力存在最大值．（3）知道滑动摩擦力和接触面的粗糙程度、接触面之间压力大小的关系．（4）知道增大和减小摩擦的方法，并能在日常生活中应用这些方法．2．过程与方法（1）通过演示实验，培养学生的观察、概括能力．（2）通过课堂小折纸实验对静摩擦力与滑动摩擦力的对比，培养学生在日常生活中应用这些知识的能力．（3）进一步熟悉弹簧测力计的使用，培养学生的综合分析能力．3．情感、态度与价值观（1）培养学生实事求是地进行实验的科学态度和科学精神．（2）利用实验和生活具体事例激发学生学习的兴趣．教学准备弹簧测力计、砝码（2～3个）、木板、木块、白纸、玻璃、毛巾、轴承得出结论：最大静摩擦力大于滑动摩擦力.表明：物体受到了摩擦力的作用．学生分析得到结论．实验：学生探究滑动摩擦力的大小．一组同学研究压力与滑动摩擦力的关系：压力F N滑动摩擦力F另一组研究接触面与滑动摩擦力的关系：材料白纸玻璃毛巾滑动摩擦力F做实验通过读数确实可以看到压力越大，接触面越粗糙，摩擦力就越大．（看表：几种材料间的动摩擦因数）阅读教材的分析与解答在激烈的都灵冬奥会冰上比赛当中，运动员滑倒的现象很多．对很多人来说，冰面上非常“滑”是常识，但冰面为什么那么滑呢？传统的解释是，压力或者摩擦力让冰面表层产生一层水，这层水起到润滑作用；但最新的解释是，当温度在－22 ℃以上时，冰的表面上始终有薄薄的一层永远不会凝固的水，这是冰的特性，与外力无关．当温度降到－22 ℃以下时，冰面的平滑性能开始大大下降．这是因为：在这样的温度条件下，具有润滑功能的薄水层几乎消失，冰面的平滑性也就显著降低，其平滑性和其他固体没有什么不同了．冰面最上层有永久的薄水层，这是冰的特性，即使摩擦力没有做功产生热量，冰面也依旧是滑的．雨天行车对轮胎的要求也要提高．虽然一般情况下胎纹的报废深度是1.6毫米，但雨季用胎，绝不能少于2至3毫米，最好在4毫米以上．有人认为把胎压降低一些，能使轮胎和地面间的摩擦面积增大，进而增大附着力．其实这样做往往适得其反．汽车在雨中刹车时，最重要的是要有足够大的力量把轮胎与路面间的雨水排开，汽车才能平稳停住．轮胎里的气体少了，与地面接触面积虽然增加了，动摩擦因数也跟着有所增大，但这种增加十分有限．而轮胎的触地面积大了，对地面单位面积的压强减小，刹车时力量减弱，不能很快将轮胎与地面间的雨水排干净，致使剩下的点滴雨水像润滑剂一样，促使汽车滑行更长的距离．胎压过低是会加剧打滑程度的．反而增加胎压，制动会好一点，故在雨天保持较高的胎压才比较安全．习题详解1．解答：手压着桌面向前移动时，手受到桌面的滑动摩擦力作用．滑动摩擦力的方向与手指移动的方向相反，阻碍手指的运动．手对桌面的压力越大，手指受到的滑动摩擦力越大，对手指相对桌面运动的阻碍作用越明显．2．解答：（1）不受．因为瓶子与桌面之间没有相对运动的趋势．（2）受静摩擦力作用，静摩擦力的方向沿桌面斜向下．（3）受静摩擦力作用，静摩擦力的方向竖直向上（瓶子处于竖直状态）．（4）受滑动摩擦力作用，摩擦力的方向沿纸条相对瓶子的运动方向．3．答案：35 N 30 N 0.3 20 N设计点评本节重点是理解动摩擦因数的意义和滑动摩擦力大小的计算和方向的判定．难点是对静摩擦力的理解，尤其是静摩擦力方向和大小的确定．教学中通过大量的实例，并借助受力分析等方法来突破．静摩擦力是由于物体间具有相对运动趋势而产生的，其方向与相对运动趋势相反．如何判定静摩擦力的方向？通过假设物体间不存在摩擦力，那么在其他力的作用下物体将往什么方向运动去思考确定．教学时特别注意了对于静摩擦力大小与所受外力及所处运动状态的关系．设计中基本遵循问题—理论—问题的模式进行．备课资料一、摩擦力知识点精析1．摩擦力一定是阻力吗？摩擦力既可以是阻力，也可以是动力．摩擦力总是与物体的相对运动或相对运动的趋势相反，其作用效果总是阻碍物体的相对运动，因此有的同学会以为摩擦力只能是阻碍物体运动的力，不可能成为物体运动状态改变的动力．其实不是这样，如人向前行走，脚有向后趴地的动作，所以脚所受的摩擦力是向前的，与人的运动方向一致，这是推动人体向前移动的动力；又如图，A、B两物块分别以此v1、v2的速度向右运动，当v1＜v2时，则A物块受到的摩擦力是与其运动向右的方向一致，是动力，若当v1＞v2时，则B物块受到的摩擦力与其向右的运动方向一致，摩擦力对B是动力．2．静摩擦力的大小与正压力成正比吗？可以用图所示的情况来研究静摩擦力的大小．假定图中水平力F由零逐渐增大到10 N 时，物体才开始发生运动，显然，当F=0、1 N、2 N……8 N、9 N时，物体受到的静摩擦力的大小始终与F的大小对应相等，可见静摩擦力的大小有如下特征：（1）静摩擦力的大小总与迫使物体发生相对运动的外力（或沿着接触面的分力）大小相等，且静摩擦力随此外力（或沿着接触面的分力）的增大而增大；（2）静摩擦力有一个最大值，即最大静摩擦力．应注意不能机械地套用f=μN来求静摩擦力，例如上述例子的物块对水平面的正压力并没有变化，而静摩擦力却有多个可能值．二、小议摩擦力在人类生存繁衍的自然界，无处不存在着摩擦．那么，在我们的身边究竟有哪些常见的摩擦呢？当太阳重又点亮一个新的黎明，你睁开双眼，此刻你的眼球和眼皮之间已经完成了今天的第一次摩擦而你却全然不知．接着，你撩开被子伸手去抓衣服，衣服被抓过来靠的是它与手之间的静摩擦．如果这力消失了，即使你勉强将衣服揽在怀里，但鬼才知道你如何才能将它穿到身上，因为你根本抓不住衣襟，纽扣一个都甭想扣上，姑娘的裙带是永远系不住的．穿好衣服蹬上鞋子，你迈步走向洗漱间．这时，鞋子与地面及鞋子与脚之间都产生了较大的摩擦力，使你稳步前进．接下来牙刷又利用它与牙齿之间的滑动摩擦帮你除去牙垢．我们口腔中的牙齿根据功能可分成切牙、磨牙、尖牙等不同种类．其中磨牙（口腔里侧偏乎的牙）的作用是磨碎食物，有人认为食物是被压碎的，这纯属错误，不信你可以做一个咀嚼动作体会一下．这使我们马上意识到一个正常的人用餐是离不开磨牙的，而磨牙的工作是离不开摩擦力的．完成上述事情之后，你可能去上学或去上班．当你登上自行车时，你可曾知道，它的后轮是主动轮，所受地面的摩擦力是向前的，起动力作用；而其前轮则是从动轮，所受地面的摩擦力是向后的，起阻力作用．当你拐弯时千万要减速慢行，因为拐弯所需的向心力是由地面与车轮之间的摩擦力提供的．因为这种摩擦力是有限的（最大值叫最大静摩擦力）故车速也是有限的．如果地面上有冰雪，更要注意，因为这时摩擦力是很小的，弄不好会人仰车翻造成交通事故．如果你想刹车，千万不要误认为只有轧皮与车轮之间才有摩擦力．车轮与地面之间摩擦力也起制动作用．如果你在机关、学校工作或学习；那么写字和画图时常用铅笔和圆珠笔．用铅笔时，“铅”是靠纸将其磨掉而在纸上留下径迹的；圆珠笔笔端的“圆珠”只有受到纸的摩擦力才会转动，从而把油墨引出来，留下印迹．在特别光滑的纸面如油纸上是无法使用铅笔或圆珠笔的．如果你在工厂、仓库或码头上工作，那么传送带该是一件常用的工具了．正是传送带给了物体一个静摩擦力，才使物体随其所动，达到传送的目的，如果失去此力，就会只是皮带走，不见物体动，即原地打滑．你知道砂轮、砂纸、砂布都是做什么的？它们都是专门制造摩擦的．如果你做的是金属器件的抛光工作或油漆工作，你肯定离不开它们．如果你是车工，会发现车刀工作一段时间就变热了．这是因为车刀与工件之间产生了摩擦力，木工也会发现锯子或钻头工作一段时间变热的现象，这也是它们与木料之间产生了摩擦所致．劳累了一天，你可能打算痛痛快快地洗一个热水澡．当拿起搓澡巾时，你会想到为什么它的表面非常粗糙吗？它也是为了和你的皮肤产生一点不可忽视的摩擦啊！当你上床脱去毛衣时，会听到“霹、啪”的轻响，有时还刺疼了你的皮肤．这是因为毛线之间摩擦产生了静电的原因．接着，你将合上双眼酣然入梦，这样你的眼球与眼皮就完成了一天的最后一次摩擦．如此看来，摩擦无时不有，无所不在，它渗透在我们的衣、食、住、行工作当中，离不开，甩不掉．它有时十分可爱，有时又相当讨厌．我们应当经常观察它、研究它、扬其所长、避其所短，很好地驾驭它．。