高中物理鲁科版 (2019)必修 第一册第3章 相互作用第3节 摩擦力说课ppt课件

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一、滑动摩擦力1.滑动摩擦力:当两个物体彼此接触和挤压,并发生 时,在 .上产生的一种 相对滑动的力。2.滑动摩擦力的方向:滑动摩擦力的方向总是与接触面 ,并与物体的相对运动的方向 。3.滑动摩擦力的大小(1)滑动摩擦力的大小:滑动摩擦力f的大小与压力N成 。(2)公式:f= ,其中 表示压力, 叫动摩擦因数, 的数值与两物体的材料及接触面的情况(如粗糙、干湿程度等)有关。
二、静摩擦力1.静摩擦力:当两个彼此接触、挤压的物体之间没有发生相对滑动,但具有相对滑动的趋势时,接触面上会产生一种阻碍 的力,这种力叫作静摩擦力。2.静摩擦力的方向:总是与 相切并且与 的方向相反。3.静摩擦力的大小:由 决定,随外力的变化而变化。4.最大静摩擦力(1)定义:物体与接触面之间的静摩擦力的 ,即在外力作用下物体 的静摩擦力,用fmax表示。
(2)相关因素。①与两物体间的压力成正比。②与接触面的性质有关。
刚好开始沿接触面滑动时
三、摩擦力的调控1.增大摩擦力的方法(1)增大接触面之间的粗糙程度。(2)增加物体间的压力。2.减小摩擦力的方法(1)减小物体间的压力。(2)在接触面间加润滑剂。
(1)静止的物体可能受到滑动摩擦力。(　 　)(2)滑动摩擦力的方向沿接触面,与物体运动方向相反。(　 　)(3)滑动摩擦力可能是动力。(　 　)(4)静摩擦力总是发生在相对静止且有相对运动趋势的物体之间。(　 　)(5)运动的物体不可能受静摩擦力的作用。(　 　)(6)静摩擦力一定是阻力。(　 　)
(1)观察图示,当小孩用力推木箱时,回答下列问题:①木箱没有推动时受摩擦力吗?答案:①受摩擦力;②若木箱运动起来,还受摩擦力吗?答案:②受摩擦力。
(2)受静摩擦力作用的物体一定静止吗?如图所示,跑步时,脚受到的摩擦力是静摩擦力还是滑动摩擦力?方向如何?答案:不一定静止,两物体只是相对静止。跑步时,脚和跑步机接触的时间内,脚并没有和跑步机发生相对运动,因此脚受到的摩擦力为静摩擦力,方向和人的运动方向相同。
如图,木块放在木板上,用外力把木板向右抽离,在此过程中:(1)木块相对地面向什么方向运动?相对于木板向什么方向运动?木块受到的摩擦力方向如何?答案:木块相对地面向右运动;相对木板向左运动;木块受到的滑动摩擦力方向向右,与木块运动方向相同。(2)滑动摩擦力总是阻碍物体的运动吗?答案:滑动摩擦力一定阻碍物体的相对运动,但与物体的运动方向可能相同,也可能相反,即滑动摩擦力可能是动力,也可能是阻力。(3)地面受到的摩擦力方向如何?答案:木板相对地面向右运动,地面相对木板向左运动,所以地面受到的滑动摩擦力方向向右。
2.“相对运动”的意义滑动摩擦力存在于发生相对运动的两个物体之间,“相对运动”可能是因为两个物体一个静止,另一个在运动;也可能是因为两个物体一个运动得快,另一个运动得慢;还可能是因为两个物体运动方向相反。所以发生相对运动的物体不一定处于运动状态,也可能是因为另一个物体在运动造成的。
3.方向(1)与接触面相切,且与物体相对运动的方向相反。(2)“相对运动”与“运动”意义不同,因此,摩擦力方向与物体的运动方向可能相同,也可能相反。4.滑动摩擦力有无的判断方法(1)产生条件法:根据滑动摩擦力产生的条件判断,接触且接触面粗糙、相互挤压、相互滑动。(2)平衡条件法:当相互滑动的物体处于静止或匀速运动状态时,利用二力平衡条件判断。5.确定滑动摩擦力大小的方法(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,其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。
[例1] 质量为3 kg的木块放在水平地板上,用F=6 N的水平拉力拉该木块时,木块恰能做匀速直线运动。(g取10 N/kg)(1)求木块与地板间的动摩擦因数;(2)若F的大小不变而将方向改为竖直向上作用于该木块上,则此时应加一个多大的水平拉力,才能使该木块保持匀速直线运动状态?(3)若在木块运动过程中撤去拉力,在木块继续向前滑行的过程中,木块受到的摩擦力是多大?
[思路点拨] 木块在水平拉力作用下在水平地板上运动时,木块对地板的压力大小等于木块所受重力,根据摩擦力公式f=μN求解动摩擦因数,并用平衡条件列方程,结合受力分析,即可求解。
(2)将F的方向改为竖直向上后,木块对水平地板的压力N2=mg-F=24 N,保持木块做匀速直线运动的拉力F′=f2=μN2=0.2×24 N=4.8 N。(3)撤去拉力,物体继续向前滑行的过程中,N3=mg=30 N,f3=μN3=0.2×30 N=6 N。答案:(1)0.2　(2)4.8 N　(3)6 N
(1)滑动摩擦力的大小由正压力和动摩擦因数决定,与物体的运动状态、接触面积无关。(2)滑动摩擦力的方向与“相对运动的方向”相反,并不是与“运动方向”相反。(3)滑动摩擦力的作用总是阻碍物体的相对运动,而不是阻碍物体的运动。
[针对训练1] 用30.0 N的水平力使一只质量为12.0 kg的木板箱在水平地板上向左匀速滑动。木板箱和地板间存在滑动摩擦力,g取10 m/s2,下列叙述正确的是(　 　)A.滑动摩擦力方向向左B.滑动摩擦力为120 NC.木板箱与地板间的动摩擦因数为0.25D.木板箱与地板间的正压力为30.0 N
(1)受静摩擦力的物体一定静止吗?答案:(1)不一定,是两物体相对静止。(2)人走路时与地面的摩擦力是静摩擦力吗?答案:(2)是。(3)静摩擦力的大小为何有一范围?答案:(3)静摩擦力的大小决定于使其产生相对运动趋势的力的大小。(4)静摩擦力可以作为动力吗?答案:(4)可以。
2.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)与物体运动的方向可能相同,也可能相反。3.静摩擦力有无的判断方法(1)平衡条件法:当相互接触的两物体处于静止状态或匀速直线运动状态时,可根据二力平衡条件判断静摩擦力的存在与否及其方向。
(2)假设法:利用假设法进行判断时,可按以下思路进行分析:
4.确定静摩擦力大小的方法(1)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。(2)最大静摩擦力fmax略大于滑动摩擦力,无特别说明时可认为两者相等,即fmax=μN,当压力增大时,最大静摩擦力增大。
[例2] (2022·福建泉州检测)(多选)如图所示,用一水平力F把A、B两个物体挤压在竖直的墙上,A、B两物体均处于静止状态,下列判断正确的是(　 　)A.B对A的静摩擦力方向向下B.F增大时,A和墙之间的摩擦力也增大C.若B的重力大于A的重力,则B受到的摩擦力大于墙对A的摩擦力D.不论A、B的重力哪个大,B受到的摩擦力一定小于墙对A的摩擦力
解析:B在竖直方向受重力作用,相对于A具有向下的运动趋势,反之A相对于B有向上的运动趋势,则B对A的静摩擦力方向向下,选项A正确;将A、B视为一个整体,A、B整体在竖直方向上受总重力、墙的静摩擦力处于平衡,F增大时,A与墙之间的摩擦力不变,故B错误;B受到的摩擦力等于B的重力,墙对A的摩擦力等于整体的重力,不论A、B的重力哪个大,B受的摩擦力一定小于墙对A的摩擦力,故选项C错误,D正确。
静摩擦力与运动的关系辨析
(1)受静摩擦力作用的物体不一定是静止的,关键取决于相对另一物体是否保持静止且有相对运动趋势。(2)静摩擦力阻碍的是物体间的相对运动趋势,但不一定阻碍物体的运动,即静摩擦力不一定是阻力。方向与物体运动方向可能相同,也可能相反,还可能成一定夹角。(3)类似于皮带传动问题,若皮带不打滑,说明皮带与轮接触处皮带相对于轮静止,静摩擦力对主动轮是阻力,对从动轮是动力。
[针对训练2] 下列关于物体受静摩擦力作用的叙述,正确的是(　 　)A.静摩擦力的方向一定与物体的运动方向相反B.静摩擦力的方向不可能与物体的运动方向相同C.静摩擦力的方向既可能与物体的运动方向相反,也可能与物体的运动方向相同D.静止物体所受摩擦力一定为零
解析:静摩擦力的方向总与物体相对运动趋势的方向相反,与物体的运动方向没有必然的联系,静止的物体也可能有相对运动趋势,C正确。
模型·方法·结论·拓展
摩擦力方向判断的七个误区
1.认为“摩擦力方向一定和物体运动方向相反”。2.认为“静止的物体只能受到静摩擦力,运动的物体只能受到滑动摩擦力”。3.认为“f=μN中N的大小就等于物体所受的重力”。4.认为“摩擦力总是阻力”。5.认为“压力越大,摩擦力越大”。6.认为“一个物体在一个接触面上可以同时受几个摩擦力的作用”。7.认为“摩擦力是不变的”。
[示例] 下列关于摩擦力的说法正确的是(　 　)A.静止的物体一定受到静摩擦力B.滑动摩擦力方向一定与物体的运动方向相反C.一个物体受到滑动摩擦力的同时不可能还受到静摩擦力D.两个物体之间有摩擦力作用,则接触面之间一定存在弹力
解析:运动的物体可以受到静摩擦力,而静止的物体也可以受到滑动摩擦力的作用,如物体在静止的木板上滑动,且接触面粗糙时,木板受到物体对木板的滑动摩擦力,故A说法错误;滑动摩擦力的方向与物体的相对运动方向相反,与运动方向无关,故B说法错误;一个物体可能同时与多个物体接触,故可能同时受到滑动摩擦力和静摩擦力的作用,故C说法错误;摩擦力的存在依赖于弹力,所以有摩擦力一定有弹力,而有弹力时不一定有摩擦力,故D说法正确。
科学·技术·社会·环境
实际生活中的摩擦力我们走路或骑车等行为均是摩擦力的体现。人的行走就是靠鞋底与地面之间的静摩擦力来实现的;人在骑车过程中,使后轮转动,后轮与地面接触处相对地面具有向后的运动趋势,受到地面的摩擦力向前,前轮与地面接触处相对地面具有向前的运动趋势,受向后的摩擦力作用;工业中各式各样的货物传送带,在传输过程中,物品受到了传送带对其向前的静摩擦力;人在洗手时通常会双手摩擦,以除去手上的灰尘和油污;洗衣机工作时,涡轮带动水的转动,水与衣服间的摩擦带走了衣服上的污渍;在汽车刹车中应用的制动防抱死系统,作用就是在汽车制动时,使车轮不被抱死,处于边滚边滑(滑移率在20%左右)的状态,以保证车轮与地面间有最大的附着力,能避免在紧急刹车时方向失控及车轮侧滑……可以说,在我们的世界里,只要物体之间发生了相互接触以及有相对运动或相对运动趋势,都会产生摩擦力,离开摩擦力,人类将“寸步难行”。