人教版 (2019)必修 第一册2 摩擦力授课课件ppt
展开整体感知·自我新知初探
[学习任务]任务1.理解摩擦力的产生条件,会区分静摩擦力和滑动摩擦力。任务2.知道滑动摩擦力的方向及其计算方法。任务3.知道静摩擦力及最大静摩擦力的概念。任务4.会结合生活中的实例判断摩擦力的有无及方向,知道增大或者减小摩擦力的方法。
[问题初探]问题1 滑动摩擦力与静摩擦力产生条件的区别是什么?问题2 受滑动摩擦力的物体一定是运动的吗?问题3 滑动摩擦力计算公式 Ff=μF压中F压一定等于物体的重力吗?
[自我感知] 经过你认真的预习,结合你对本节课的理解和认识,请画出本节课的知识逻辑体系。
探究重构·关键能力达成
[链接教材] 如图所示是教材中探究摩擦力大小与压力大小关系的实验,该实验对物体的运动有什么要求?发现了什么定性关系?
提示:物体必须做匀速运动;摩擦力大小随压力的增大而增大。
1.定义:两个相互接触的物体,当它们________时,在接触面上会产生一种____________的力,这种力叫作滑动摩擦力。2.产生条件:(1)物体相互接触且________。(2)接触面粗糙。(3)两物体间有________。3.方向:总是沿着接触面,并且跟物体________的方向相反。4.大小:Ff=μF压,即滑动摩擦力的大小跟压力的大小成____。式中μ为__________,没有单位,它的数值跟相互接触的两个物体的____和接触面的________有关。
2023年9月9日,中国冰壶联赛(伊春站)正式开赛,伊春站比赛也是当年中国冰壶联赛的首战赛。冰壶比赛过程中涉及许多力学问题。问题1 冰壶在冰面上运动的阻力主要是什么力?
问题2 比赛中,运动员为什么有时要用毛刷在冰壶前方擦地?
提示:因为擦地可以使冰面温度升高,使冰面融化,从而形成水层,水层会减小滑动摩擦力,可以让冰壶滑得更远。
问题3 以上现象说明滑动摩擦力大小与哪个因素有关?
提示:滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度有关。
1.滑动摩擦力的方向(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。
2.滑动摩擦力的大小(1)公式法:根据公式Ff=μF压计算。①正压力F压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。
【典例1】 (对滑动摩擦力的理解)有关滑动摩擦力,下列说法正确的是( )A.滑动摩擦力的方向一定与物体运动方向相反B.有滑动摩擦力必有弹力C.物体在支持面上的滑动速度越大,滑动摩擦力也一定越大D.公式Ff=μFN中的压力FN一定等于物体重力的大小
B [滑动摩擦力总是阻碍物体间的相对运动,滑动摩擦力的方向一定与物体相对运动的方向相反,但不一定与物体运动方向相反,故A错误;摩擦力的产生条件是有弹力,接触面粗糙,有相对运动,故B正确;滑动摩擦力的大小Ff=μFN,与物体在支持面上的滑动速度无关,其中FN为压力,FN与接触面垂直,不一定等于重力,故C、D错误。]
【典例2】 (选自鲁科版教材·滑动摩擦力的计算)有的地方,人们常用狗拉雪橇载人及物品。已知雪橇与雪地间的动摩擦因数为0.02,雪橇(包括所载人及物品)的总质量为300 kg。若近似认为狗以水平拉力拉着雪橇在水平雪地上做匀速直线运动,求狗拉雪橇的拉力大小。(取重力加速度g=9.8 N/kg)
[思路点拨] 以雪橇为研究对象,其受到的拉力和摩擦力如图所示。雪橇在水平雪地上做匀速直线运动,由二力平衡可知,狗拉雪橇的拉力与滑动摩擦力大小相等,由此可求出狗拉雪橇的拉力大小。
[解析] 由题意可知,μ=0.02,m=300 kg雪橇做水平方向的匀速直线运动,则F=Ff,FN=mg由滑动摩擦力公式Ff=μFN知F=μmg=0.02×300×9.8 N=58.8 N故狗拉雪橇的拉力大小为58.8 N。
[答案] 58.8 N
[母题变式] 如果雪地的情况不变,当狗拉着雪橇在水平雪地上加速前进时,雪橇所受的摩擦力是否改变?请简述理由。
[解析] 雪橇所受的滑动摩擦力Ff=μFN,因狗以水平拉力拉雪橇,无论匀速运动,还是加速运动,雪橇对地面的压力均为FN=mg,故滑动摩擦力Ff=μmg=58.8 N,不会改变。
[答案] 不变,理由见解析
规律方法 求解滑动摩擦力大小的思路(1)判断滑动摩擦力的有无:根据接触面的性质和物体间是否产生相对运动,确定物体之间是否存在滑动摩擦力。(2)求解滑动摩擦力大小方法的选取:①如果物体做非匀速直线运动,可根据公式Ff=μFN求解滑动摩擦力的大小;②如果物体做匀速直线运动,可根据二力平衡法和公式法求解滑动摩擦力的大小。
[链接教材] 如图所示是教材中利用传感器探究静摩擦力大小得到的F-t图像,通过图像获取哪些信息(提供1~2条)?
提示:静摩擦力的大小随外力增大而增大;静摩擦力存在一个最大值;静摩擦力的最大值略大于滑动摩擦力。
1.定义:相互接触的两个物体之间只有________的趋势,而没有________时,这时的摩擦力叫作静摩擦力。2.产生条件:(1)物体相互接触且________。(2)接触面粗糙。(3)两物体间相对静止但有____________。3.方向:总是沿着接触面,跟物体____________的方向相反。
4.大小(1)最大静摩擦力:静摩擦力的增大有一个限度,即物体间即将开始________时的摩擦力。(2)静摩擦力大小范围:物体间实际产生的静摩擦力在___________________________之间。
如图所示,用手握住装有水的水杯,使其静止在空中。问题1 手对水杯的静摩擦力大小是多少?
提示:手对水杯的静摩擦力等于水杯和水的重力。
问题2 如果换一小孩握住同一水杯,为了仍保持水杯静止在空中,小孩通常会怎么做?此过程中,水杯所受静摩擦力大小是否发生变化?
提示:当物体较重或较光滑时,小孩会下意识地用更大的力握紧物体;此过程中,水杯所受的静摩擦力大小不变。
问题3 由此可见,静摩擦力的大小与正压力是否也成正比?在用不同大小的力握紧同一水杯过程中,我们说什么摩擦力增大?
提示:静摩擦力大小与正压力无关;用手握紧同一水杯,压力增大,最大静摩擦力增大。
1.判断静摩擦力有无的两种方法(1)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
2.静摩擦力的方向(1)方向:与相对运动趋势方向相反,与物体运动方向无直接关系。(2)判定静摩擦力方向的两种方法①假设法:假设接触面是光滑的,判断物体将向哪个方向滑动,从而确定相对运动趋势的方向,进而判断出静摩擦力的方向。②状态法:当物体受力处于平衡状态时,根据二力平衡,判断出静摩擦力的方向。
3.静摩擦力的大小(1)范围:0<F≤Fmax。一般情况下,最大静摩擦力Fmax略大于滑动摩擦力,为分析问题方便,可认为二者相等。(2)计算:物体匀速直线运动或静止时,根据二力平衡条件求解。(3)静摩擦力大小与正压力无关,最大静摩擦力与正压力成正比。
【典例3】 (对静摩擦力的理解)关于静摩擦力,下列说法正确的是( )A.两个表面粗糙的物体,只要直接接触就会产生静摩擦力B.静摩擦力总是阻碍物体的运动C.静摩擦力的方向跟物体间相对运动趋势的方向相反D.两个物体之间的静摩擦力总是一个定值
C [两个表面粗糙的物体,直接接触产生弹性形变,且有相对运动趋势,就会产生静摩擦力,故A错误;静摩擦力的方向总是与物体相对运动趋势方向相反,故B错误,C正确;对一个条件确定的接触面,两个物体之间的静摩擦力的大小是可以变化的,而最大静摩擦力是一定的,故D错误。]
【典例4】 (静摩擦力有无及方向的判断)(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B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,水平向右
BC [对A,由于A匀速运动,由二力平衡条件可知,B对A的摩擦力必与F等大反向,故A错误,B正确;对A、B整体分析,由于A、B一起向左匀速运动,则地面对B的摩擦力一定为滑动摩擦力,且水平向右,对B由二力平衡条件分析可知,A对B的摩擦力水平向左,故C正确,D错误。]
[母题变式] 上例中,若将“二者一起向左做匀速直线运动”改为“二者一直静止”不动,其他条件不变,分析A、B受到摩擦力的大小和方向。
[提示] A受到B向右的静摩擦力,大小为F;B受到A向左的静摩擦力和地面向右的静摩擦力,大小均为F。
【典例5】 (静摩擦力的计算)如图所示,静止在水平桌面上的木块在水平方向受到推力F1、F2和摩擦力Ff的作用。已知F1=10 N,F2=2 N,则木块受到的摩擦力大小为( )A.2 N B.10 NC.8 ND.12 N
C [由于F1>F2,木块有向右运动的趋势,所以静摩擦力Ff方向水平向左;又由三力平衡有F1-F2-Ff=0,解得Ff=F1-F2=8 N,故C正确。]
【教用·备选例题】【典例1】 (多选)如图所示为皮带运输机的示意图,A为传送带上的货物,则( )A.如果货物A随传送带一起向上匀速运动,A受到沿斜面向上的摩擦力B.如果货物A随传送带一起向下匀速运动,A受到沿斜面向下的摩擦力C.如果货物A和传送带都静止,A不受摩擦力D.如果货物A和传送带都静止,A对传送带有沿斜面向下的摩擦力
AD [货物A与传送带保持相对静止,所以受静摩擦力作用,静摩擦力的方向与相对运动趋势方向相反。不管货物A随传送带一起向上或向下匀速运动,都有相对于传送带向下滑动的趋势,那么摩擦力的方向均沿斜面向上,故A项正确,B项错误;如果货物A和传送带都静止,货物A相对于传送带有向下的运动趋势,传送带相对于货物A有向上的运动趋势,则货物A给传送带的摩擦力方向沿斜面向下,故C项错误,D项正确。]
【典例2】 (多选)如图所示,一质量为m的木块在水平拉力作用下在长木板上向右滑行,质量为M的长木板处于静止状态,已知木块与木板间的动摩擦因数为μ2,木板与地面间的动摩擦因数为μ1,木块受到的摩擦力为Ff2,木板受到地面的摩擦力Ff1,则( )A.Ff2大小为μ2mg,方向向左B.Ff2大小为μ2Mg,方向向左C.Ff1大小为μ1(m+M)g,方向向左D.Ff1大小为μ2mg,方向向左
AD [由于质量为m的木块对质量为M的木板正压力等于自身重力,则所受质量为M的木板滑动摩擦力大小Ff2=μ2FN=μ2mg,方向水平向左,故A正确,B错误;质量为M的木板处于静止状态,水平方向受到质量为m的木块滑动摩擦力和地面的静摩擦力,根据平衡条件知木板受到地面的摩擦力的大小是Ff1=Ff2=μ2mg,方向向左,故D正确,C错误。]
应用迁移·随堂评估自测
1.下列关于摩擦力的说法正确的是( )A.摩擦力大小总跟正压力大小成正比B.滑动摩擦力大小跟两物体间相对运动的速度大小无关C.手握住瓶颈使瓶子竖直悬空静止,握得越紧时,手与瓶颈间的摩擦力越大D.小孩沿竖直杆匀速向上爬时,他受的摩擦力大于重力
B [滑动摩擦力大小总跟正压力大小成正比,静摩擦力与受力情况和运动情况有关,但与正压力不成正比,故A错误;根据Ff=μF压可知滑动摩擦力大小跟两物体间相对运动的速度大小无关,故B正确;手握住瓶颈使瓶子竖直悬空静止,静摩擦力大小等于瓶子的重力大小,手握得越紧时,手与瓶颈间的静摩擦力大小保持不变,仍等于瓶子的重力大小,故C错误;小孩沿竖直杆匀速向上爬时,根据受力平衡可知他受的摩擦力大小等于重力,故D错误。]
2.(多选)如图甲、乙所示,物体A、B在力F作用下一起以相同的速度沿F方向匀速运动,关于物体A、B所受的摩擦力,下列说法正确的是( )A.图甲中物体A受摩擦力,且方向与F相同B.图甲中物体A不受摩擦力C.图乙中物体A受摩擦力,且方向与F相同D.图乙中物体B受到斜面的摩擦力,且方向和F相反
BCD [因为物体A、B在力F作用下一起以相同的速度沿F方向匀速运动,所以物体A所受合力为0,对题图甲而言,物体A水平方向没有受到力,所以也不受摩擦力,故A错误,B正确;而对题图乙中的物体A受力分析可知,物体A沿斜面方向合力为0,则摩擦力与重力沿斜面向下的分力等大反向,即摩擦力方向沿斜面向上,即摩擦力方向与F相同,故C正确;题图乙中,物体B沿斜面向上运动,斜面对物体B有沿斜面向下的滑动摩擦力作用,即摩擦力方向和F相反,故D正确。]
3.如图所示,水平力F将物体P压在竖直墙上,物体P处于静止状态,则下列说法正确的是( )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,物体P仍处于静止状态,则P所受摩擦力增大D.若在P上放一物体,物体P仍处于静止状态,则P所受摩擦力不变
C [物体P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,由于静摩擦力等于总重力,所以摩擦力变大,故选C。]
4.一本书重约5 N,有314页,书本正面朝上。现将一张A4纸夹在第157页与第158页间,A4纸能够覆盖几乎整个书页,如图所示。若要将A4纸抽出,至少需用约2 N的拉力。不计书皮及A4纸的质量,则A4纸和书之间的动摩擦因数最接近( )A.20B.30C.0.40D.0.50
C [A4纸抽出时,A4纸上下表面都受到书本的滑动摩擦力,有Ff=2μFN=μG,解得A4纸和书之间的动摩擦因数为μ=0.4,故选C。]
回归本节知识,完成以下问题:1.影响滑动摩擦力大小的因素有哪些?
提示:压力的大小、接触面的粗糙程度。
2.静止的物体总受静摩擦力,运动的物体总受滑动摩擦力,这种说法正确吗?
提示:不正确。例如黑板擦在桌面上滑动,静止的桌面受到黑板擦对它的滑动摩擦力;人走路,人与地面之间为静摩擦力。
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