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高中物理人教版 (2019)必修 第一册2 摩擦力教案配套ppt课件
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这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册2 摩擦力教案配套ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了相对运动，对运动趋势，相对运动趋势，接触面，F≤Fmax，μFN，的静摩擦力作用，不受摩擦力，力计的示数增大，弹簧测力计的示数将会等内容，欢迎下载使用。
1.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的趋势时,在接触面上产生的阻碍_________或______________的力.
2.静摩擦力:(1)定义:两个只有_____________,而没有相对运动的物体之间产生的摩擦力.(2)方向:沿着_______,如果接触面是曲面,静摩擦力的方向与接触面_____,并且跟物体的_____________的方向相反.
(3)大小:范围_________,Fmax为最大静摩擦力,由物体的运动状态及外界对它的施力情况决定.(4)作用效果:总是阻碍物体间的_____________.
3.滑动摩擦力:任务驱动 为了保障雪天道路行车安全,可采取哪些措施防滑?提示:可采用加防滑链等增大接触面的粗糙程度.
(1)定义:当一个物体在另一个物体表面上_____时,受到另一个物体阻碍它_____的力.(2)方向:总是沿着_______,并且跟物体的_________的方向相反.(3)大小:F=____,FN为_____,μ为动摩擦因数.(4)作用效果:总是阻碍物体间的_________.
主题一 静摩擦力【问题探究】探究点1 静摩擦力的产生条件和方向
(1)如图甲所示,人正在用力拉木箱.①用力拉木箱,没有拉动,为什么?提示:用力拉木箱,木箱有相对地面的运动趋势,木箱受到了地面给的静摩擦力的作用,静摩擦力阻碍了物体被拉动.
②如果地面光滑,会怎么样?提示:如果地面光滑,木箱不会受到摩擦力作用.③如果不拉木箱,木箱静止在水平地面上,会受到摩擦力作用吗?提示:木箱不会受到摩擦力作用,因为木箱与地面之间没有相对运动趋势.
(2)如图乙所示,在竖直墙面上,如果:①物块在外力F的作用下静止在粗糙的竖直墙面上.②撤去外力F,物块沿竖直墙面下滑.试比较图乙中两种情况下,是否都受摩擦力的作用?情况①中:______________________________________________________________________________________________________.
物块与竖直墙面之间有相互挤压的力.物块
受重力作用有向下运动的趋势,故物块一定受竖直向上
情况②中:_______________________________________________________________________________________________.
物块与竖直墙面接触,但两者之间没有相互
挤压的力,物块沿竖直墙面下滑,虽然接触面粗糙,但
(3)如图丙所示,货物被一倾斜传送带匀速送到高处,且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?此力的方向向哪?提示:货物被送到高处是受到了传送带的静摩擦力的作用,静摩擦力方向沿传送带向上.
②此摩擦力的方向与相对运动趋势方向的关系怎么样?是动力还是阻力?提示:货物有沿斜面向下滑动的趋势,此静摩擦力的方向向上,与相对运动趋势方向相反,但是与货物的运动方向相同,是动力.
探究点2 静摩擦力的大小如图所示,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,在弹簧测力计的指针下轻塞一个小纸团(可以作为指针到达最大位置的标记),它可以随指针移动,拉力F逐渐增大,木块保持静止,直到拉力达到某一数值时木块开始移动,观察弹簧测力计示数及其变化情况.
(1)随着外力的增大,静摩擦力大小变化吗?若变化,如何变化?提示:由二力平衡知,随着外力的增大,静摩擦力大小发生变化,相应增大.
(2)木块开始移动时弹簧测力计的示数有何特点?提示:木块开始移动时弹簧测力计的示数达到最大,即最大静摩擦力.静摩擦力的数值存在一个范围,即0
木块开始移动时,弹簧测
最大静摩擦力随正压力的增大而增大
【探究总结】1.静摩擦力产生的条件:(1)两物体的接触面是粗糙的.(2)两物体存在相对运动趋势.(3)两物体在接触面上有压力(弹力).
2.静摩擦力的方向:(1)沿着接触面,并且跟物体间相对运动趋势的方向相反.(2)跟物体运动的方向可能相同,也可能相反.
3.静摩擦力的大小:(1)大小的范围:0
【拓展延伸】1.摩擦力与弹力的存在关系:两物体间有摩擦力时,必有弹力;而两物体间有弹力时,不一定有摩擦力.
2.静摩擦力被动性的表现:(1)静摩擦力的大小随外力的变化而变化.(2)静摩擦力的方向可能随外力大小、方向的变化而变化.
【典例示范】(多选)有一辆遥控电动玩具汽车,已知车内电动马达驱动后轮转动.现玩具汽车的后轮、前轮分别放在平板小车甲、乙之上.按动遥控器上的“前进”“后退”键,汽车就能前进或后退,地面与甲、乙车之间的摩擦力不计.以下叙述正确的是( )
A.按动遥控器上的“前进”键,乙车对前轮摩擦力向前,乙车相对地面向前进B.按动遥控器上的“前进”键,甲车对后轮摩擦力向前,甲车相对地面向后退
C.按动遥控器上的“后退”键,甲车对后轮摩擦力向后,甲车相对地面向前进D.按动遥控器上的“后退”键,乙车对前轮摩擦力向后,乙车相对地面向后退
【解析】选B、C.当按动遥控器上的“前进”键,后轮是主动轮顺时针转动,所以甲车对后轮摩擦力向前,后轮对甲车的摩擦力向后;而前轮是从动轮,所以乙车对前轮的摩擦力向后,前轮对乙车的摩擦力向前,因此乙车向前运动,而甲车向后运动.当按动遥控器上的“后退”键,后轮是主动轮逆时针转动,所以甲车对后轮摩
擦力向后,后轮对甲车的摩擦力向前;而前轮仍是从动轮,所以乙车对前轮的摩擦力向前,前轮对乙车的摩擦力向后,因此乙车向后运动,而甲车向前运动,所以A、D错误,B、C正确.
【规律方法】静摩擦力有无的判断三法(1)产生条件判断法:接触面之间有压力、粗糙且有相对运动趋势.(2)假设法.
(3)平衡条件法:根据二力平衡的条件判断.
【探究训练】1.(多选)为深入开展执勤岗位练兵工作,进一步打牢官兵业务基本功,提高部队打赢制胜能力,1月8日上午,福州市公安消防支队组织官兵开展大练兵活动.爬杆是消防兵的基本功,如图,人握住木杆匀速上爬,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
【解析】选B、D.人握住旗杆匀速上爬时,受到向下的重力和向上的摩擦力而受力平衡,故选项A错误、B正确;手与旗杆间不发生相对滑动,所以人受的是静摩擦力.手握旗杆的力越大,只是人受到的最大静摩擦力越大,而实际静摩擦力的大小始终等于重力大小,故选项C错误、D正确.
2.如图所示,水平力F将物体P压在竖直墙上,物体P始终处于静止状态,则下列判断中正确的是( )
A.若增大F,则P所受摩擦力增大B.若减小F,则P所受摩擦力减小C.若在P上放一物体,则P所受摩擦力增大D.若在P上放一物体,则P所受摩擦力不变
【解析】选C.物体在竖直方向上受重力和静摩擦力,两个力平衡,增大或减小F,静摩擦力始终等于重力,保持不变.在P上放一物体,对整体分析,由于静摩擦力等于总重力,所以摩擦力变大.故C正确,A、B、D错误.
【补偿训练】1.(多选)用手握住一个油瓶(油瓶始终处于竖直方向),如图所示,下列说法正确的是( )
A.瓶中油越多,手必须握得越紧B.手握得越紧,油瓶受到的摩擦力越大C.不管手握得有多紧,油瓶受到的摩擦力总是和油瓶的重力相等D.以上说法都正确
【解析】选A、C.用手握住一个油瓶,油瓶在竖直方向受到重力和静摩擦力且mg=F静,故选项C正确,B、D错误;油瓶中油越多,对应的静摩擦力越大,当静摩擦力达到最大时,油瓶恰要下滑,此时,μFN=mg.若再加油,即m变大,则FN就变大,也就是手握得更紧,故选项A正确.
2.如图所示,地面上叠放着A、B两物体,A、B两物体重力都等于10 N,F=1 N的两个水平力分别作用在A和B上,A和B均静止,则地面对B和B对A的摩擦力分别为( )A.6 N,3 N B.1 N,1 N C.0,1 N D.0,2 N
【解析】选C.对物体A受力分析,A受到重力、支持力、拉力F、B对A的静摩擦力f,列平衡方程得F=f=1 N.物体B水平方向受拉力F(向左1 N)、A对B的静摩擦力f′(向右1 N),物体B受力平衡,没有运动趋势,故不受地面的摩擦力.
3.如图所示的皮带传动装置中,O1是主动轮,O2是从动轮,A、B分别是皮带上与两轮接触的点,C、D分别是两轮边缘与皮带接触的点(为清楚起见,图中将两轮与皮带画得略微分开,而实际上皮带与两轮是紧密接触的).当O1顺时针启动时,若皮带与两轮不打滑,则A、B、C、D各点所受静摩擦力的方向分别是( )
A.向上,向下,向下,向上 B.向下,向上,向上,向下C.向上,向上,向下,向下D.向下,向下,向上,向上
【解析】选C.假设主动轮O1与皮带间无摩擦力作用,则当O1顺时针启动时,O1与皮带间将打滑,此时C点相对于A点向上运动.实际上,O1与皮带间没有打滑,可见C点相对于A点有向上运动的趋势,反之A点相对于C点有向下运动的趋势.根据静摩擦力的方向与相对运动趋势的方向相反,可知C、A两点受到的静摩擦力FC、FA的
方向分别是向下、向上.同理,我们可以得到B、D两点受到的静摩擦力FB、FD的方向分别是向上、向下.所以,A、B、C、D各点所受静摩擦力的方向如图所示.故C正确.
主题二 滑动摩擦力【问题探究】1.如图所示,缓慢拉动木块1下面的木板2,弹簧测力计产生示数,则弹簧测力计的示数和滑动摩擦力的大小是什么关系?
提示:“缓慢”说明木块处于平衡状态,由二力平衡可知,弹簧测力计的示数等于滑动摩擦力.
2.在木块1上再加一个物块,缓慢拉动木板2,弹簧测力计的示数将会如何变化?说明什么问题? (1)弹簧测力计的变化情况是:__________________________.(2)说明的问题是:____________________________________________________.
滑动摩擦力的大小随着木块与木板
3.在木板上铺上毛巾,缓慢拉动木板2,弹簧测力计的示数将会如何变化?说明什么问题?(1)弹簧测力计的变化情况是:__________________________.(2)说明的问题是:________________________________________________.
滑动摩擦力的大小随着接触面粗糙
4.改变木块1上所加物块的质量,分别在2、3的情景中重复操作,分别记录木块1的质量、所加物块的质量和弹簧测力计的示数.分析滑动摩擦力和压力之间存在什么关系?动摩擦因数跟什么因素有关?
(1)滑动摩擦力和压力的关系是:________________________.(2)动摩擦因数的影响因素是:____________________________________________.
的两物体接触面材料有关
【探究总结】1.滑动摩擦力产生的条件:(1)两物体相互接触且有挤压.(2)物体间的接触面粗糙.(3)两物体间发生相对运动.
2.滑动摩擦力的大小的计算方法:(1)公式法:根据公式F=μFN计算.(2)二力平衡法:根据二力平衡条件求解.3.影响动摩擦因数的因素:μ与材料和接触面粗糙程度有关,而与物体间的压力、接触面的面积大小无关.
【拓展延伸】静摩擦力和滑动摩擦力作用的比较(1)静摩擦力的作用效果:静摩擦力的方向总是与物体间相对运动趋势的方向相反,与物体的运动方向关系不确定,可以相反,也可以相同,还可以成一定角度,即静摩擦力可以是阻力,也可以是动力.
(2)滑动摩擦力的作用效果:滑动摩擦力的方向总是与相对运动的方向相反,与物体的运动方向可以相同,也可以相反,即滑动摩擦力可以是阻力,也可以是动力.
【典例示范】用轻弹簧测力计测定木块A和木块B之间的动摩擦因数μ,有如图所示的两种装置.
(1)为了能够用弹簧测力计读数表示滑动摩擦力,图示装置的甲、乙两种情况中,木块A是否都要做匀速运动?(2)若A、B的重力分别为75 N和50 N,甲图中当A物体被拉动时,弹簧测力计的读数为5 N,拉力Fa=10 N,乙图中当A物体被加速拉动时,弹簧测力计的读数为10 N,求A、B之间的动摩擦因数μ.
【解析】(1)求摩擦力也就是看弹簧测力计的读数,甲中B静止,B受到的摩擦力始终等于弹簧测力计示数,所以A不一定要匀速运动;而乙图中,A是运动的,要使A受到的摩擦力始终等于弹簧测力计示数,A一定要匀速运动.
(2)甲图中设A对B的摩擦力为fAB,B在水平方向受到弹簧测力计的拉力与摩擦力的作用处于平衡状态,则根据平衡条件:F=fAB,故fAB=5 N,μ= =0.1.答案:(1)不都需要 (2)0.1
【规律方法】动摩擦因数的测定方案方案一:利用砝码和弹簧测力计借助平衡法测滑动摩擦力和动摩擦因数.如图甲所示,向砝码盘C内加减砝码,轻推铁块P,使其恰能在水平木板B上向左匀速滑动,铁块P处于动态平衡状态.用弹簧测力计测出P和C的重力GP和GC,则P所受的滑动摩擦力F=GC,可求出P、B间的动摩擦因数μ= .
方案二:利用弹簧测力计借助动态平衡法测定动摩擦因数.如图乙所示,使金属板静止在水平桌面上,用手通过弹簧测力计向右拉铁块P,使铁块P向右匀速运动,读出此时弹簧测力计的读数F,再用弹簧测力计测出铁块P的重力,由平衡条件可知,F=μFN,FN=GP,所以μ= .
方案三:利用弹簧测力计借助静态平衡法测滑动摩擦力和动摩擦因数如图丙所示.(1)将弹簧测力计C的吊环套在直立固定在桌边的铁钉D上,挂钩端与木块P相连,用力F拉缓慢拉平放在桌面上的长木板B向右匀速滑动,P先受静摩擦力作用静止在B上,并随B一起向右运动时,弹簧伸长.
(2)当B对P的静摩擦力达到最大值后,弹簧将略有缩短.当P受的滑动摩擦力F等于弹簧拉力时,P相对地面静止,处于静态平衡状态,P在B上相对B向左滑动.(3)读出P处于静态平衡状态时C的示数,即为P所受的滑动摩擦力F.(4)用C称出P的重力GP,则P、B间的动摩擦因数μ= .
【探究训练】1.(多选)下列说法中正确的是( )A.滑动摩擦力的方向总是和物体运动方向相反B.静摩擦力的大小与物体对接触面的正压力成正比C.运动的物体可能受到静摩擦力作用D.物体受到摩擦力作用时,也一定受到弹力作用,且这两个力一定互相垂直
【解析】选C、D.摩擦力的方向不一定与运动方向相反,如自行车后轮受到的摩擦力与其运动方向相同,而是与相接触的物体相对运动的方向相反,故A错误;静摩擦力的大小与物体间的压力无关,与使其运动的外力有关,最大静摩擦力与压力有关,故B错误;运动的物体可以受静摩擦力,如在车厢中和汽车一起运动的物体,故C
正确;根据摩擦力产生条件可以知道当物体受到摩擦力作用时,也一定受到弹力作用,且这两个力一定互相垂直,故D正确.
2.质量为3.0 kg的空木箱,放置在水平地面上,沿水平方向施加拉力,当拉力F1=8.0 N时,木箱静止;当拉力F2=10.3 N时,木箱做匀速运动,求:(1)木箱与地面间的动摩擦因数.(2)木箱在8.0 N的拉力作用下受到的摩擦力的大小.(3)木箱在12.0 N水平拉力作用下,受到的摩擦力的大小.
【解析】(1)当拉力F2=10.3 N时,木箱匀速运动,木箱水平方向受到拉力F2和滑动摩擦力f1,根据二力平衡条件有:f1=F2=10.3 N.木箱放在水平地面上,则木箱对地面的压力大小等于木箱重力,即N=mg.根据滑动摩擦力公式f1=μN,则木箱与地面之间动摩擦因数为μ= .解得μ= =0.35.
(2)当拉力F1=8.0 N时,木箱静止,木箱水平方向所受到的静摩擦力f2与F1是一对平衡力,则有:f2=F1=8.0 N.(3)当拉力F3=12.0 N时,木箱将在地面上滑动,此时木箱所受到的摩擦力为滑动摩擦力.则f3=f1=10.3 N.答案:(1)0.35 (2)8.0 N (3)10.3 N
【补偿训练】1.如图甲所示,重为G的物体与地面间的动摩擦因数为μ,且开始时物体静止.现对其施加外力F,且F随时间t的变化关系是F=kt(k为正的常数),则物体所受的摩擦力Ff随时间t的变化关系为图乙中的( )
【解析】选B.开始时物体与地面相对静止,物体与地面间的摩擦力为静摩擦力,随着t的增大,摩擦力线性增大,且Ff=F=kt.当F增大到最大静摩擦力时,物体开始滑动,静摩擦力转化为滑动摩擦力,此后滑动摩擦力Ff=μFN=μG,它是一个与外力F无关的恒量,又因为最大静摩擦力略大于滑动摩擦力,故选项B正确.
2.(多选)有关滑动摩擦力的下列说法中,正确的是( )A.有压力一定有滑动摩擦力B.有滑动摩擦力一定有压力C.滑动摩擦力总是与接触面上的压力垂直D.只有运动物体才受滑动摩擦力
【解析】选B、C.产生滑动摩擦力的条件有三个:正压力(相互接触且挤压)、接触面粗糙、发生相对滑动,缺一不可.由产生条件可知,A错误,B正确;滑动摩擦力方向与接触面相切,而压力垂直于接触面,所以滑动摩擦力方向跟接触面所受压力垂直,C正确.如擦黑板时,黑板是静止的,但相对于黑板擦是运动的,也受滑动摩擦力,所以关键是“相对运动”,故D错误.
3.关于动摩擦因数,下列说法正确的是( )A.两接触面间压力越大,动摩擦因数越大B.两物体间滑动摩擦力越大,动摩擦因数越大C.两物体间的动摩擦因数与滑动摩擦力成正比,与两物体间的压力成反比
D.两物体间的动摩擦因数是由两物体的材料和接触面的粗糙程度等决定的,与滑动摩擦力和正压力无关
【解析】选D.动摩擦因数(即滑动摩擦力和弹力的比值),是一种比值定义法,所以动摩擦因数与滑动摩擦力和弹力均无关,只与接触面的粗糙程度、相互接触的物体的材料有关,D正确.
4.重为150 N、长为L=2 m的均匀木棒放在水平桌面上,如图甲所示,至少要用25 N的水平推力,才能使它从原地开始运动.木棒从原地移动以后,用15 N的水平推力,就可以使木棒继续做匀速运动.求:
(1)木棒与桌面间的最大静摩擦力Fmax.(2)木棒与桌面间的动摩擦因数μ.(3)当水平推力使木棒匀速运动至木棒有0.8 m露出桌面时,如图乙所示,水平推力的大小F.
【解析】(1)木棒从原地开始运动必须克服最大静摩擦力,所以Fmax=F1=25 N.(2)水平推力F2与滑动摩擦力相等时,木棒做匀速运动,所以F2=μFN =μmg解得μ=0.1.
1.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的趋势时,在接触面上产生的阻碍_________或______________的力.
2.静摩擦力:(1)定义:两个只有_____________,而没有相对运动的物体之间产生的摩擦力.(2)方向:沿着_______,如果接触面是曲面,静摩擦力的方向与接触面_____,并且跟物体的_____________的方向相反.
(3)大小:范围_________,Fmax为最大静摩擦力,由物体的运动状态及外界对它的施力情况决定.(4)作用效果:总是阻碍物体间的_____________.
3.滑动摩擦力:任务驱动 为了保障雪天道路行车安全,可采取哪些措施防滑?提示:可采用加防滑链等增大接触面的粗糙程度.
(1)定义:当一个物体在另一个物体表面上_____时,受到另一个物体阻碍它_____的力.(2)方向:总是沿着_______,并且跟物体的_________的方向相反.(3)大小:F=____,FN为_____,μ为动摩擦因数.(4)作用效果:总是阻碍物体间的_________.
主题一 静摩擦力【问题探究】探究点1 静摩擦力的产生条件和方向
(1)如图甲所示,人正在用力拉木箱.①用力拉木箱,没有拉动,为什么?提示:用力拉木箱,木箱有相对地面的运动趋势,木箱受到了地面给的静摩擦力的作用,静摩擦力阻碍了物体被拉动.
②如果地面光滑,会怎么样?提示:如果地面光滑,木箱不会受到摩擦力作用.③如果不拉木箱,木箱静止在水平地面上,会受到摩擦力作用吗?提示:木箱不会受到摩擦力作用,因为木箱与地面之间没有相对运动趋势.
(2)如图乙所示,在竖直墙面上,如果:①物块在外力F的作用下静止在粗糙的竖直墙面上.②撤去外力F,物块沿竖直墙面下滑.试比较图乙中两种情况下,是否都受摩擦力的作用?情况①中:______________________________________________________________________________________________________.
物块与竖直墙面之间有相互挤压的力.物块
受重力作用有向下运动的趋势,故物块一定受竖直向上
情况②中:_______________________________________________________________________________________________.
物块与竖直墙面接触,但两者之间没有相互
挤压的力,物块沿竖直墙面下滑,虽然接触面粗糙,但
(3)如图丙所示,货物被一倾斜传送带匀速送到高处,且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?此力的方向向哪?提示:货物被送到高处是受到了传送带的静摩擦力的作用,静摩擦力方向沿传送带向上.
②此摩擦力的方向与相对运动趋势方向的关系怎么样?是动力还是阻力?提示:货物有沿斜面向下滑动的趋势,此静摩擦力的方向向上,与相对运动趋势方向相反,但是与货物的运动方向相同,是动力.
探究点2 静摩擦力的大小如图所示,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,在弹簧测力计的指针下轻塞一个小纸团(可以作为指针到达最大位置的标记),它可以随指针移动,拉力F逐渐增大,木块保持静止,直到拉力达到某一数值时木块开始移动,观察弹簧测力计示数及其变化情况.
(1)随着外力的增大,静摩擦力大小变化吗?若变化,如何变化?提示:由二力平衡知,随着外力的增大,静摩擦力大小发生变化,相应增大.
(2)木块开始移动时弹簧测力计的示数有何特点?提示:木块开始移动时弹簧测力计的示数达到最大,即最大静摩擦力.静摩擦力的数值存在一个范围,即0
木块开始移动时,弹簧测
最大静摩擦力随正压力的增大而增大
【探究总结】1.静摩擦力产生的条件:(1)两物体的接触面是粗糙的.(2)两物体存在相对运动趋势.(3)两物体在接触面上有压力(弹力).
2.静摩擦力的方向:(1)沿着接触面,并且跟物体间相对运动趋势的方向相反.(2)跟物体运动的方向可能相同,也可能相反.
3.静摩擦力的大小:(1)大小的范围:0
【拓展延伸】1.摩擦力与弹力的存在关系:两物体间有摩擦力时,必有弹力;而两物体间有弹力时,不一定有摩擦力.
2.静摩擦力被动性的表现:(1)静摩擦力的大小随外力的变化而变化.(2)静摩擦力的方向可能随外力大小、方向的变化而变化.
【典例示范】(多选)有一辆遥控电动玩具汽车,已知车内电动马达驱动后轮转动.现玩具汽车的后轮、前轮分别放在平板小车甲、乙之上.按动遥控器上的“前进”“后退”键,汽车就能前进或后退,地面与甲、乙车之间的摩擦力不计.以下叙述正确的是( )
A.按动遥控器上的“前进”键,乙车对前轮摩擦力向前,乙车相对地面向前进B.按动遥控器上的“前进”键,甲车对后轮摩擦力向前,甲车相对地面向后退
C.按动遥控器上的“后退”键,甲车对后轮摩擦力向后,甲车相对地面向前进D.按动遥控器上的“后退”键,乙车对前轮摩擦力向后,乙车相对地面向后退
【解析】选B、C.当按动遥控器上的“前进”键,后轮是主动轮顺时针转动,所以甲车对后轮摩擦力向前,后轮对甲车的摩擦力向后;而前轮是从动轮,所以乙车对前轮的摩擦力向后,前轮对乙车的摩擦力向前,因此乙车向前运动,而甲车向后运动.当按动遥控器上的“后退”键,后轮是主动轮逆时针转动,所以甲车对后轮摩
擦力向后,后轮对甲车的摩擦力向前;而前轮仍是从动轮,所以乙车对前轮的摩擦力向前,前轮对乙车的摩擦力向后,因此乙车向后运动,而甲车向前运动,所以A、D错误,B、C正确.
【规律方法】静摩擦力有无的判断三法(1)产生条件判断法:接触面之间有压力、粗糙且有相对运动趋势.(2)假设法.
(3)平衡条件法:根据二力平衡的条件判断.
【探究训练】1.(多选)为深入开展执勤岗位练兵工作,进一步打牢官兵业务基本功,提高部队打赢制胜能力,1月8日上午,福州市公安消防支队组织官兵开展大练兵活动.爬杆是消防兵的基本功,如图,人握住木杆匀速上爬,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
【解析】选B、D.人握住旗杆匀速上爬时,受到向下的重力和向上的摩擦力而受力平衡,故选项A错误、B正确;手与旗杆间不发生相对滑动,所以人受的是静摩擦力.手握旗杆的力越大,只是人受到的最大静摩擦力越大,而实际静摩擦力的大小始终等于重力大小,故选项C错误、D正确.
2.如图所示,水平力F将物体P压在竖直墙上,物体P始终处于静止状态,则下列判断中正确的是( )
A.若增大F,则P所受摩擦力增大B.若减小F,则P所受摩擦力减小C.若在P上放一物体,则P所受摩擦力增大D.若在P上放一物体,则P所受摩擦力不变
【解析】选C.物体在竖直方向上受重力和静摩擦力,两个力平衡,增大或减小F,静摩擦力始终等于重力,保持不变.在P上放一物体,对整体分析,由于静摩擦力等于总重力,所以摩擦力变大.故C正确,A、B、D错误.
【补偿训练】1.(多选)用手握住一个油瓶(油瓶始终处于竖直方向),如图所示,下列说法正确的是( )
A.瓶中油越多,手必须握得越紧B.手握得越紧,油瓶受到的摩擦力越大C.不管手握得有多紧,油瓶受到的摩擦力总是和油瓶的重力相等D.以上说法都正确
【解析】选A、C.用手握住一个油瓶,油瓶在竖直方向受到重力和静摩擦力且mg=F静,故选项C正确,B、D错误;油瓶中油越多,对应的静摩擦力越大,当静摩擦力达到最大时,油瓶恰要下滑,此时,μFN=mg.若再加油,即m变大,则FN就变大,也就是手握得更紧,故选项A正确.
2.如图所示,地面上叠放着A、B两物体,A、B两物体重力都等于10 N,F=1 N的两个水平力分别作用在A和B上,A和B均静止,则地面对B和B对A的摩擦力分别为( )A.6 N,3 N B.1 N,1 N C.0,1 N D.0,2 N
【解析】选C.对物体A受力分析,A受到重力、支持力、拉力F、B对A的静摩擦力f,列平衡方程得F=f=1 N.物体B水平方向受拉力F(向左1 N)、A对B的静摩擦力f′(向右1 N),物体B受力平衡,没有运动趋势,故不受地面的摩擦力.
3.如图所示的皮带传动装置中,O1是主动轮,O2是从动轮,A、B分别是皮带上与两轮接触的点,C、D分别是两轮边缘与皮带接触的点(为清楚起见,图中将两轮与皮带画得略微分开,而实际上皮带与两轮是紧密接触的).当O1顺时针启动时,若皮带与两轮不打滑,则A、B、C、D各点所受静摩擦力的方向分别是( )
A.向上,向下,向下,向上 B.向下,向上,向上,向下C.向上,向上,向下,向下D.向下,向下,向上,向上
【解析】选C.假设主动轮O1与皮带间无摩擦力作用,则当O1顺时针启动时,O1与皮带间将打滑,此时C点相对于A点向上运动.实际上,O1与皮带间没有打滑,可见C点相对于A点有向上运动的趋势,反之A点相对于C点有向下运动的趋势.根据静摩擦力的方向与相对运动趋势的方向相反,可知C、A两点受到的静摩擦力FC、FA的
方向分别是向下、向上.同理,我们可以得到B、D两点受到的静摩擦力FB、FD的方向分别是向上、向下.所以,A、B、C、D各点所受静摩擦力的方向如图所示.故C正确.
主题二 滑动摩擦力【问题探究】1.如图所示,缓慢拉动木块1下面的木板2,弹簧测力计产生示数,则弹簧测力计的示数和滑动摩擦力的大小是什么关系?
提示:“缓慢”说明木块处于平衡状态,由二力平衡可知,弹簧测力计的示数等于滑动摩擦力.
2.在木块1上再加一个物块,缓慢拉动木板2,弹簧测力计的示数将会如何变化?说明什么问题? (1)弹簧测力计的变化情况是:__________________________.(2)说明的问题是:____________________________________________________.
滑动摩擦力的大小随着木块与木板
3.在木板上铺上毛巾,缓慢拉动木板2,弹簧测力计的示数将会如何变化?说明什么问题?(1)弹簧测力计的变化情况是:__________________________.(2)说明的问题是:________________________________________________.
滑动摩擦力的大小随着接触面粗糙
4.改变木块1上所加物块的质量,分别在2、3的情景中重复操作,分别记录木块1的质量、所加物块的质量和弹簧测力计的示数.分析滑动摩擦力和压力之间存在什么关系?动摩擦因数跟什么因素有关?
(1)滑动摩擦力和压力的关系是:________________________.(2)动摩擦因数的影响因素是:____________________________________________.
的两物体接触面材料有关
【探究总结】1.滑动摩擦力产生的条件:(1)两物体相互接触且有挤压.(2)物体间的接触面粗糙.(3)两物体间发生相对运动.
2.滑动摩擦力的大小的计算方法:(1)公式法:根据公式F=μFN计算.(2)二力平衡法:根据二力平衡条件求解.3.影响动摩擦因数的因素:μ与材料和接触面粗糙程度有关,而与物体间的压力、接触面的面积大小无关.
【拓展延伸】静摩擦力和滑动摩擦力作用的比较(1)静摩擦力的作用效果:静摩擦力的方向总是与物体间相对运动趋势的方向相反,与物体的运动方向关系不确定,可以相反,也可以相同,还可以成一定角度,即静摩擦力可以是阻力,也可以是动力.
(2)滑动摩擦力的作用效果:滑动摩擦力的方向总是与相对运动的方向相反,与物体的运动方向可以相同,也可以相反,即滑动摩擦力可以是阻力,也可以是动力.
【典例示范】用轻弹簧测力计测定木块A和木块B之间的动摩擦因数μ,有如图所示的两种装置.
(1)为了能够用弹簧测力计读数表示滑动摩擦力,图示装置的甲、乙两种情况中,木块A是否都要做匀速运动?(2)若A、B的重力分别为75 N和50 N,甲图中当A物体被拉动时,弹簧测力计的读数为5 N,拉力Fa=10 N,乙图中当A物体被加速拉动时,弹簧测力计的读数为10 N,求A、B之间的动摩擦因数μ.
【解析】(1)求摩擦力也就是看弹簧测力计的读数,甲中B静止,B受到的摩擦力始终等于弹簧测力计示数,所以A不一定要匀速运动;而乙图中,A是运动的,要使A受到的摩擦力始终等于弹簧测力计示数,A一定要匀速运动.
(2)甲图中设A对B的摩擦力为fAB,B在水平方向受到弹簧测力计的拉力与摩擦力的作用处于平衡状态,则根据平衡条件:F=fAB,故fAB=5 N,μ= =0.1.答案:(1)不都需要 (2)0.1
【规律方法】动摩擦因数的测定方案方案一:利用砝码和弹簧测力计借助平衡法测滑动摩擦力和动摩擦因数.如图甲所示,向砝码盘C内加减砝码,轻推铁块P,使其恰能在水平木板B上向左匀速滑动,铁块P处于动态平衡状态.用弹簧测力计测出P和C的重力GP和GC,则P所受的滑动摩擦力F=GC,可求出P、B间的动摩擦因数μ= .
方案二:利用弹簧测力计借助动态平衡法测定动摩擦因数.如图乙所示,使金属板静止在水平桌面上,用手通过弹簧测力计向右拉铁块P,使铁块P向右匀速运动,读出此时弹簧测力计的读数F,再用弹簧测力计测出铁块P的重力,由平衡条件可知,F=μFN,FN=GP,所以μ= .
方案三:利用弹簧测力计借助静态平衡法测滑动摩擦力和动摩擦因数如图丙所示.(1)将弹簧测力计C的吊环套在直立固定在桌边的铁钉D上,挂钩端与木块P相连,用力F拉缓慢拉平放在桌面上的长木板B向右匀速滑动,P先受静摩擦力作用静止在B上,并随B一起向右运动时,弹簧伸长.
(2)当B对P的静摩擦力达到最大值后,弹簧将略有缩短.当P受的滑动摩擦力F等于弹簧拉力时,P相对地面静止,处于静态平衡状态,P在B上相对B向左滑动.(3)读出P处于静态平衡状态时C的示数,即为P所受的滑动摩擦力F.(4)用C称出P的重力GP,则P、B间的动摩擦因数μ= .
【探究训练】1.(多选)下列说法中正确的是( )A.滑动摩擦力的方向总是和物体运动方向相反B.静摩擦力的大小与物体对接触面的正压力成正比C.运动的物体可能受到静摩擦力作用D.物体受到摩擦力作用时,也一定受到弹力作用,且这两个力一定互相垂直
【解析】选C、D.摩擦力的方向不一定与运动方向相反,如自行车后轮受到的摩擦力与其运动方向相同,而是与相接触的物体相对运动的方向相反,故A错误;静摩擦力的大小与物体间的压力无关,与使其运动的外力有关,最大静摩擦力与压力有关,故B错误;运动的物体可以受静摩擦力,如在车厢中和汽车一起运动的物体,故C
正确;根据摩擦力产生条件可以知道当物体受到摩擦力作用时,也一定受到弹力作用,且这两个力一定互相垂直,故D正确.
2.质量为3.0 kg的空木箱,放置在水平地面上,沿水平方向施加拉力,当拉力F1=8.0 N时,木箱静止;当拉力F2=10.3 N时,木箱做匀速运动,求:(1)木箱与地面间的动摩擦因数.(2)木箱在8.0 N的拉力作用下受到的摩擦力的大小.(3)木箱在12.0 N水平拉力作用下,受到的摩擦力的大小.
【解析】(1)当拉力F2=10.3 N时,木箱匀速运动,木箱水平方向受到拉力F2和滑动摩擦力f1,根据二力平衡条件有:f1=F2=10.3 N.木箱放在水平地面上,则木箱对地面的压力大小等于木箱重力,即N=mg.根据滑动摩擦力公式f1=μN,则木箱与地面之间动摩擦因数为μ= .解得μ= =0.35.
(2)当拉力F1=8.0 N时,木箱静止,木箱水平方向所受到的静摩擦力f2与F1是一对平衡力,则有:f2=F1=8.0 N.(3)当拉力F3=12.0 N时,木箱将在地面上滑动,此时木箱所受到的摩擦力为滑动摩擦力.则f3=f1=10.3 N.答案:(1)0.35 (2)8.0 N (3)10.3 N
【补偿训练】1.如图甲所示,重为G的物体与地面间的动摩擦因数为μ,且开始时物体静止.现对其施加外力F,且F随时间t的变化关系是F=kt(k为正的常数),则物体所受的摩擦力Ff随时间t的变化关系为图乙中的( )
【解析】选B.开始时物体与地面相对静止,物体与地面间的摩擦力为静摩擦力,随着t的增大,摩擦力线性增大,且Ff=F=kt.当F增大到最大静摩擦力时,物体开始滑动,静摩擦力转化为滑动摩擦力,此后滑动摩擦力Ff=μFN=μG,它是一个与外力F无关的恒量,又因为最大静摩擦力略大于滑动摩擦力,故选项B正确.
2.(多选)有关滑动摩擦力的下列说法中,正确的是( )A.有压力一定有滑动摩擦力B.有滑动摩擦力一定有压力C.滑动摩擦力总是与接触面上的压力垂直D.只有运动物体才受滑动摩擦力
【解析】选B、C.产生滑动摩擦力的条件有三个:正压力(相互接触且挤压)、接触面粗糙、发生相对滑动,缺一不可.由产生条件可知,A错误,B正确;滑动摩擦力方向与接触面相切,而压力垂直于接触面,所以滑动摩擦力方向跟接触面所受压力垂直,C正确.如擦黑板时,黑板是静止的,但相对于黑板擦是运动的,也受滑动摩擦力,所以关键是“相对运动”,故D错误.
3.关于动摩擦因数,下列说法正确的是( )A.两接触面间压力越大,动摩擦因数越大B.两物体间滑动摩擦力越大,动摩擦因数越大C.两物体间的动摩擦因数与滑动摩擦力成正比,与两物体间的压力成反比
D.两物体间的动摩擦因数是由两物体的材料和接触面的粗糙程度等决定的,与滑动摩擦力和正压力无关
【解析】选D.动摩擦因数(即滑动摩擦力和弹力的比值),是一种比值定义法,所以动摩擦因数与滑动摩擦力和弹力均无关,只与接触面的粗糙程度、相互接触的物体的材料有关,D正确.
4.重为150 N、长为L=2 m的均匀木棒放在水平桌面上,如图甲所示,至少要用25 N的水平推力,才能使它从原地开始运动.木棒从原地移动以后,用15 N的水平推力,就可以使木棒继续做匀速运动.求:
(1)木棒与桌面间的最大静摩擦力Fmax.(2)木棒与桌面间的动摩擦因数μ.(3)当水平推力使木棒匀速运动至木棒有0.8 m露出桌面时,如图乙所示,水平推力的大小F.
【解析】(1)木棒从原地开始运动必须克服最大静摩擦力,所以Fmax=F1=25 N.(2)水平推力F2与滑动摩擦力相等时,木棒做匀速运动,所以F2=μFN =μmg解得μ=0.1.
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