(沪科版)物理必修一学案 第3章 力与相互作用 学案1含解析

摩擦力思路分析把握好相对运动和相对运动趋势两个概念，是能够正确分析和求解摩擦力的关键．分析时注意“相对”的物理意义，即选取两个相互接触的物体，判定两个物体的相对位置是否发生变化，如果发生了位置变动即可确定两物体有相对运动，若两物体的位置未发生相对变动，但其中一个物体有发生相对位置变动的趋势，就可判定两物体相对运动趋势的方向．在判定摩擦力时还要把握好两物体间有弹力的作用合作与讨论1．滑动摩擦力的大小与哪些因素有关，都分别是什么关系?物体间的动摩擦因数与哪些因素有关系，你能举例说明吗?从滑动摩擦力的公式f＝μN得动摩擦因数μ动摩擦因数和摩擦力成正比，和正压力成反比?2．滑动摩擦力的方向总是和物体相对运动的方向相反，你能否举出几个这样的例子和同学们交流一下?如果说滑动摩擦力总是阻碍物体间的相对运动，对吗?3．请举出几个生活中两物体间有相对运动趋势的例子．4．两个物体间有相对运动的趋势就一定有静摩擦力吗?举几个例子说明一下．知识总结与高中研究的以地球为参考系的物体运动相比较，相对运动的理解相对困难一些，但相对运动是对物体研究的另一个突破口，它可以使物体的运动过程便于研究，从而为我们提出了一个研究问题的新思路．在以后的学习中大家可以尝试用相对运动的思路来分析问题．相关链接关于摩擦现象的本质从15世纪至18世纪，科学家们提出了一种解释摩擦本质的凹凸啮合说．这个理论认为摩擦是由于互相接触的物体表面粗糙不平产生的．两个物体接触挤压时，接触面上很多凹凸部分就相互啮合．如果一个物体沿接触面滑动，两个接触面的凸起部分相碰撞，产生断裂、磨损，就形成了对运动的阻碍．继凹凸啮合说之后，英国学者德萨左利厄斯于1734年提出粘附说．他认为产生摩擦的真正原因在于接触面间的分子力作用．表面越光滑，接触越紧密，分子力的影响就越大。

因而摩擦力也就越大．按照这种观点，经过充分研磨的玻璃表面间的摩擦力将增大，与凹凸啮合说的推论相反．后来的实验证明粘附说是合理的．20世纪以来，随着工业和技术的发展，对摩擦理论的研究进一步深入，到20世纪中期，诞生了新的摩擦粘附论．新的摩擦粘附论认为，两个互相接触的表面，无论做得多么光滑，从原子尺度看还是粗糙的，有许多微小的凸起．把这样的两个表面放在一起，微凸起的顶部发生接触．微凸起之外的部分接触面间有10－8m或更大的间隙．这样，接触的微凸起的顶部承受了接触面上的法向压力．如果这个压力很小，微凸起的顶部发生弹性形变；如果法向压力较大，超过某一数值（每个凸起上约千分之几牛顿），超过材料的弹性限度，微凸起的顶部便发生塑性形变，被压成平顶，这时互相接触的两个物体之间距离变小，小到分子（原子）引力发生作用的范围．于是，两个紧压着的接触面上产生了原子性粘合．这时要使两个彼此接触的表面发生相对滑动，必须对其中的一个表面施加一个切向力，来克服原子（分子）间的引力．剪断实际接触区生成的接点，这就产生了摩擦．在现代摩擦理论中，还加进了静电作用．光滑表面摩擦过程中可能带上异号电荷，它们之间的静电作用，也是摩擦力的一个原因．综上所述，摩擦现象的机理是复杂的，是必须在分子尺度内才能加以说明的．由于分子力的电磁本性，摩擦力说到底也是由电磁相互作用引起的．上述理论，已经否定了“物体表面越光滑，摩擦力越小”的说法．在非常光滑的物体表面之间，摩擦力是存在的．我们在教学上经常使用的“表面光滑”的含意与此不同．教学中所说的“表面光滑”，是指无摩擦或动摩擦因数等于零的表面，即没有摩擦力．这是教学上的一种约定．。

静摩擦力
[先填空] 1．定义：物体间有相对运动趋势时产生的摩擦力． 2．大小：静摩擦力是一个变力，它的大小在零和最大静摩擦力之间变化． 3．方向：静摩擦力的方向，跟相对滑动趋势方向相反． 4．最大静摩擦力：静摩擦力的增大是有一定限度的，它的最大值fmax 叫 最大静摩擦力．

分析静摩擦力的三点提醒 (1)静摩擦力的方向总是与物体的相对运动趋势方向相反，与物体的运动方 向可能相同． (2)运动或静止的物体都有可能受到静摩擦力作用． (3)静摩擦力的大小与物体所受的外力或运动状态有关，与压力大小无关．
接触的两个物体的材料性接质、触面的表面状况(粗糙程度、干湿情况)有
关．
滑动摩擦力大小的三点说明 1．滑动摩擦力的大小与压力成正比，还与接触面的性质有关，即 f＝μN. 2．公式中的“N”是指两个物体表面间的正压力，它不一定等于物体的重 力． 3．公式中的“μ”的数值与物体的受力情况，运动状态、接触面积的大小 均无关．
知 识 点 一
学
业
3.3 摩擦力
分 层
测
评
知 识 点 二
滑动摩擦力
[先填空]
1．定义：一个物体跟另一个物体有相对滑动时，在它们的接触面上产生的
摩擦力．
2．作用：总是阻碍物体间的相对运动．
3．方向：与物体的相对运动方向相反．
μN 4．公式：f＝ .
其中 μ 是比例常数，叫做动摩擦因数，它的数值与相互

摩擦力例题解析摩擦力属高考热点，静摩擦力在高考中即是重点又是难点，在学习时重点应放在对静摩擦力的大小和方向的判断上，滑动摩擦力多在考查对公式f＝μN的应用，尤其是要正确理解“N”的含义．1．滑动摩擦力的大小计算（1）分清摩擦力的种类——两物体间是有相对运动还是相对运动趋势，从而正确判断出是静摩擦力还是滑动摩擦力．（2）滑动摩擦力的大小计算主要由公式f＝μN完成，关键的是对相互挤压力N的分析，它跟研究物体在垂直于接触面方向的力密切相关，也跟研究物体在该方向上的运动状态相关．特别是后者，最容易被人忽视．2．静摩擦力方向的判断（1）静摩擦力方向的确定既是重点，也是难点，判断物体间有无摩擦力及确定静摩擦力方向时常用的方法是：①假设法．即假设接触面光滑，看物体是否会发生相对运动；若发生相对运动，则说明物体原来的静止是有运动趋势的静止，且假设接触面光滑后物体发生的相对运动方向即原来相对运动趋势的方向．②根据物体所处的运动状态应用力学规律判断．如图3－3－1物体A和B在力F的作用下沿水平面向右运动，若两物体一起向右做匀速直线运动，AB间没有静摩擦力；若两物体向右做变速直线运动，物体A的变速是由两物体间的静摩擦力产生的．图3－3－1（2）对主动轮和从动轮的分析是一类比较典型的题目，在这类题目中应记住：主动轮所受的摩擦力向前，从动轮所受的摩擦力向后，是阻力．（3）分析摩擦力方向时还要注意整体法和隔离法相结合．【例1】如3－3－2图所示，在水平桌面上放一个重为G A＝20 N的木块，木块与桌面间的动摩擦因数μA＝0.4，使这个木块沿桌面做匀速运动时的水平拉力F为多少?如果再在木块A上加一块重为G B＝10 N的木块B，B与A之间的动摩擦因数μB＝0.2，那么当A、B两木块一起沿桌面匀速滑动时，对木块A的水平拉力应为多少?此时木块B受到木块A的摩擦力多大？图3－3－2思路：未放上木块B时，A与桌面间的压力等于A的重力；放上木块B后，A与桌面间的压力等于A、B两者的重力．两木块一起运动，可以看成一个整体，由水平方向二力平衡条件得拉力F应等于桌面对A的摩擦力．解析：未放上木块B时，N＝G A，桌面对A的摩擦力为：f A＝μA N＝μA G A＝0.4×20 N＝8 N 所以拉力F＝f A＝8 N加上木块B后，N′＝G A＋G B，桌面对A的摩擦力为：f A′＝μA N′＝μA＝（G A＋G B）＝0.4×（20十10）N＝12 N所以拉力F′＝f A′＝12 N由于A、B两木块间无相对运动，所以A、B两木块间不产生摩擦力，即B受到的摩擦力f B＝0．【例2】如图3－3－3所示，质量为m的物体被水平推力F压在竖直的墙上，静止不动．当水平力F逐渐增大时，物体m所受的静摩擦力将怎样变化?图3－3－3思路：静摩擦力在未达到最大值前，与正压力的大小是没有关系的，其大小由物体所受其他力以及其运动状态来决定．此时，物体m受四个力，分别是重力mg、压力F、墙对物体的支持力N以及静摩擦力f．答案：物体m所受的静摩擦力不变，其大小始终为mg．【例3】水平的皮带传输装置如图3－3－4所示，皮带的速度保持不变，物体被轻轻地放在A端皮带上．开始时物体在皮带上滑动，当它到达位置C后滑动停止，随后就随皮带一起匀速运动，直至传送到目的地B端．在传输过程中。

学案4摩擦力[目标定位] 1.知道摩擦力的定义及分类.2.理解静摩擦力和滑动摩擦力的产生条件.3.会判断摩擦力的方向及计算摩擦力的大小.4.了解最大静摩擦力的概念．一、滑动摩擦力[问题设计]1.用力将黑板擦(毛较长)在黑板上滑动，观察毛刷的弯曲方向．如图1所示，毛刷为什么向后弯曲？图12．把手按在桌面上，用力向前滑动，手有什么感觉？增大手与桌面的压力，感觉有什么不同？这说明什么？阅读课本，写出滑动摩擦力的公式．[要点提炼]1．定义：当一个物体跟另一个物体有________________时，在它们的接触面上产生的摩擦力，叫做滑动摩擦力．2．滑动摩擦力产生的条件(1)两物体相互接触且________________．(2)接触面________．(3)两物体间有________________．3．滑动摩擦力的方向总是沿着____________，并且与____________的方向相反．注意(1)与“相对运动的方向相反”，并不是与“运动方向”相反．(2)滑动摩擦力的效果是阻碍物体间的相对运动，并不是阻碍物体的运动．4．滑动摩擦力的大小滑动摩擦力的大小跟________成正比．公式：f＝μN，μ为动摩擦因数，取决于相互接触的两物体的____________和接触面的粗糙程度，与接触面的面积________(填“有关”或“无关”)，跟物体间相对运动的速度大小________(填“有关”或“无关”)．[延伸思考]如图2所示，物体A叠放在置于光滑水平面的木板B上，两物体都沿着水平方向向右运动，某时刻的速度分别为v A＝1 m/s，v B＝2 m/s.请分别分析A、B两物体受到的滑动摩擦力的方向．滑动摩擦力一定阻碍物体的运动吗？图2二、静摩擦力[问题设计]1．把木块放在水平桌面上，用弹簧测力计沿水平方向向右拉木块，如图3所示．图3当测力计的示数为1 N时，木块没有动；逐渐增大拉力到2 N 时，木块仍静止；继续增大拉力到4 N时，木块开始移动，此时拉力突然变小到3.8 N，此后木块匀速运动，拉力保持3.8 N 不变．(1)木块受到的拉力为1 N时，有相对桌面运动的趋势但没有运动，说明什么呢？(2)随着外力的增大，静摩擦力有什么变化？(3)静摩擦力在哪里产生？沿什么方向？2.在矿山、码头、工厂中多用传送带将货物由低处传送到高处．如图4所示，传送带匀速转动，货物和传送带相对静止．(1)传送带靠什么力把货物送到高处？此力方向如何？(2)只有静止的物体才受静摩擦力吗？静摩擦力总是阻碍物体的运动吗？图4[要点提炼]1．定义：物理学中，把物体间有________________时产生的摩擦力，叫做静摩擦力．2．静摩擦力产生的条件(1)物体相互接触且相互挤压．(2)接触面________．(3)两物体间相对静止但有________________．注意两物体是“相对静止”，并不是静止．3．静摩擦力的方向总是沿着____________，并且跟物体间______________的方向相反．注意(1)与“相对滑动趋势的方向相反”，并不是与“运动方向”相反．(2)静摩擦力的效果是阻碍物体间的相对滑动趋势，并不是阻碍物体的运动．4．静摩擦力的大小(1)静摩擦力具有被动性，即其大小总随迫使物体发生相对运动的外力的变化而变化，与正压力大小__________(填“有关”或“无关”)．(2)静摩擦力有一个最大值，即最大静摩擦力f max，静摩擦力的范围是________________________．(3)静摩擦力的大小一般根据平衡条件求解．如图5中水平力F＝1 N、2 N、3 N时物块没有运动，静摩擦力大小分别为________ N、________ N、________ N.图5[延伸思考]产生静摩擦力的条件之一是“两物体之间有相对滑动趋势”．那么，何为“相对滑动趋势”？如何判断“相对滑动趋势”的方向？一、对摩擦力概念的理解例1关于摩擦力的产生，下列说法中正确的是()A．相互压紧的粗糙物体间一定有摩擦力B．有相对运动或有相对运动趋势的物体间一定有摩擦力C．相互压紧并运动的物体间一定有摩擦力作用D．只有相互压紧和发生相对运动(或有相对运动趋势)的物体间才可能有摩擦力的作用二、滑动摩擦力例2装修工人在搬运材料时施加一个水平拉力将其从水平台面上拖出，如图6所示，则在匀速拖出的过程中()图6A．材料与平台之间的接触面积逐渐减小，摩擦力逐渐减小B．材料与平台之间的接触面积逐渐减小，拉力逐渐减小C．平台对材料的支持力逐渐减小，摩擦力逐渐减小D．材料与平台之间的动摩擦因数不变，支持力也不变，因而工人拉力也不变三、静摩擦力例3(多选)如图7所示，有一重力不计的方形容器，被水平力F压在竖直的墙面上处于静止状态，现缓慢地向容器内注水，直到将容器刚好盛满为止，在此过程中容器始终保持静止，则下列说法中正确的是()图7A．容器受到的摩擦力不变B．容器受到的摩擦力逐渐增大C．水平力F可能不变D．水平力F必须逐渐增大四、摩擦力的计算例4质量为2 kg的物体静止在水平地面上，如图8所示，物体与地面间的动摩擦因数为0.5，最大静摩擦力与滑动摩擦力视为相等，给物体一水平推力F.(取g＝10 N/kg)图8(1)当推力大小为5 N时，地面对物体的摩擦力是多大？(2)当推力大小为12 N时，地面对物体的摩擦力是多大？(3)物体运动过程中突然把推力去掉，此时地面对物体的摩擦力是多大？1.(滑动摩擦力的理解)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2．(静摩擦力)(多选)置于水平地面上的物体在沿水平方向的拉力作用下，仍处于静止，则物体所受静摩擦力的大小()A．与压力成正比B．等于水平拉力C．小于滑动摩擦力D．在物体上叠放另一物体，该物体受到的静摩擦力不变3．(摩擦力大小的计算)如图9甲所示，用一拉力传感器(能感应力大小的装置)水平向右拉一水平面上的木块，A端的拉力均匀增加，0～t1时间木块静止；木块运动后改变拉力大小，使木块在t2时刻后处于匀速直线运动状态．计算机对数据拟合处理后，得到如图乙所示的拉力随时间变化的图线．则：当用F＝5.3 N的水平拉力拉静止的木块时，木块所受摩擦力大小为________N；若用F＝5.8 N 的水平拉力拉木块，木块所受摩擦力大小为________N.图9答案精析知识探究一、问题设计1．因为毛刷所受滑动摩擦力的方向沿板面，与板擦运动方向相反．2．手受到向后的阻力(滑动摩擦力)．感觉手受到向后的阻力(滑动摩擦力)增大．滑动摩擦力大小随着压力的增大而增大．f＝μN.要点提炼1．相对滑动 2.(1)相互挤压(2)粗糙(3)相对运动3．接触面相对运动 4.压力材料无关无关延伸思考以B为参考系，A相对B向左运动，A受到B向右的滑动摩擦力f1；以A为参考系，B相对于A向右运动，所以B受到A向左的滑动摩擦力f2.B对A的摩擦力与A的运动方向相同，是动力．A对B的摩擦力与B的运动方向相反，是阻力．所以滑动摩擦力可以与物体运动方向相反，也可以与物体运动方向相同，可以是阻力，也可以是动力．二、问题设计1．(1)说明桌面对木块施加一个与拉力方向相反的、大小也为1 N的力，这个力就是桌面对木块的静摩擦力．(2)静摩擦力的大小随着外力的增大而增大，但有一个最大值．(3)静摩擦力产生在相对静止但有相对滑动趋势的物体之间．静摩擦力的方向与接触面相切，与物体相对滑动趋势的方向相反．2．(1)静摩擦力．静摩擦力的方向沿斜面向上(与物体运动方向相同)．(2)不是．静摩擦力发生在两个相对静止的物体之间，物体本身可以运动．静摩擦力阻碍的是相对滑动趋势，并不总是阻碍物体的运动．静摩擦力也可以是动力．要点提炼1．相对滑动趋势2．(2)粗糙(3)相对滑动趋势3．接触面相对滑动趋势4．(1)无关(2)0<f≤f max(3)12 3延伸思考“相对滑动趋势”是指一个物体相对于与它接触的另一个物体有滑动的可能，但还处于相对静止状态．例如用力推木箱，木箱未动，但木箱有相对地面向前的滑动趋势．“相对滑动趋势的方向”是指假设接触面光滑时，物体将要发生相对滑动的方向．如图，物体静止在粗糙斜面上，假设斜面光滑时，物体将沿斜面下滑，即物体静止时，相对(斜面)滑动趋势的方向是沿斜面向下．典例精析例1D[要产生摩擦力，首先要有弹力，其次要接触面不光滑，还要有相对运动或有相对运动趋势，故只有D正确．]例2D[匀速拉动的过程只能持续到重心离开台面的瞬间，材料的重心在台面上，故材料对台面的压力不变，故材料受到的支持力不变，故C错误；而在拉动过程中动摩擦因数不变，由f＝μN可知摩擦力是不变的，故A、B错误；因为材料做匀速直线运动，摩擦力不变，所以工人的拉力是不变的，故D正确．]例3BC[容器处于平衡状态，在竖直方向上重力与摩擦力平衡，盛满水前墙面对容器的静摩擦力一直增大，如果一直没有达到正压力F作用下的最大静摩擦力，则水平力F可能不变，选项B、C正确．]例4(1)5 N(2)10 N(3)10 N解析在地面上，N＝mg，则滑动摩擦力(即最大静摩擦力f max)大小为f max＝μN＝μmg＝0.5×2×10 N＝10 N.(1)当推力F＝5 N时，F<f max，物体静止，则由二力平衡知：地面对物体的静摩擦力的大小f静＝F＝5 N.(2)当推力F＝12 N时，f>f max，物体滑动．则地面对物体的滑动摩擦力的大小f滑＝μN＝μmg＝10 N.(3)物体运动过程中突然把推力去掉，地面对物体的摩擦力为滑动摩擦力，其大小f滑′＝10 N. 达标检测1．C 2.BD3．5.3 5.1。