高中2 摩擦力学案设计

这是一份高中2 摩擦力学案设计，共18页。学案主要包含了滑动摩擦力，静摩擦力等内容，欢迎下载使用。

物理观念
(1)理解摩擦力的产生条件，会区分静摩擦力和滑动摩擦力．
(2)会根据相对运动方向判断滑动摩擦力的方向，并根据Ff＝μFN计算其大小．
(3)通过实例，了解最大静摩擦力．
科学思维
根据相对运动趋势判断静摩擦力的方向，并会根据物体受力和运动情况，分析静摩擦力的大小和方向．
科学态度与责任
通过生产和生活中增大或者减小摩擦力的实例，具备将摩擦力知识应用于生产和生活的意识．
一、滑动摩擦力
1．定义：两个相互________的物体，当它们________时，在接触面上会产生一种________相对运动的力，这种力叫作滑动摩擦力(sliding frictinal frce)．
2．方向：总是沿着接触面，并且跟物体相对运动的方向相反．
3．大小
(1)同一接触面：压力越大，滑动摩擦力________；
(2)相同压力下：不同接触面间的滑动摩擦力的大小一般不同．
(3)文字表述：滑动摩擦力的大小跟压力的大小成________．
(4)公式：Ff＝μF压，μ是比例常数，叫作动摩擦因数(dynamic frictin factr)．
4．动摩擦因数的影响因素
动摩擦因数的值跟________有关，接触面________不同、粗糙程度________，动摩擦因数也不同．
二、静摩擦力
1．定义：相互________的两个物体之间只有________的趋势，而没有相对运动，这时的摩擦力叫作静摩擦力(static frictinal frce)．
2．方向：静摩擦力的方向总是跟物体相对运动________的方向________．
3．大小：两物体之间实际产生的静摩擦力F在0与最大静摩擦力Fmax之间，即04．应用：瓶子可以拿在手中，熊猫爬树，均靠的是________的作用．皮带运输机能把货物送往高处，也是静摩擦力作用的结果．
〖总结·图汇要点〗
【思考辨析】
(1)两个相互接触的物体都运动时，不会产生静摩擦力．( )
(2)静摩擦力的大小跟接触面的粗糙程度有关．( )
(3)最大静摩擦力的大小跟物体间正压力的大小有关．( )
(4)最大静摩擦力的大小跟接触面的材料有关．( )
[举例] 摩擦力的分类
[拓展] 毛刷实验—分析下面图中刷毛受到的静摩擦力的方向如何？
[拓展] 对“相对”的理解
(1)“相对静止”≠“静止”
①两个物体都静止，是相对静止；
②两个物体以相同的速度运动，也是相对静止．
(2)“相对运动”≠“两物体都运动”
相对运动的两物体，其中一个可以是静止的．
探究点一 滑动摩擦力
问题探究
将携带的物品放到恒定速率的水平传送带上，物品的速度在达到传送带速率之前，物品的运动方向与物品受到的滑动摩擦力方向之间的关系如何？

归纳总结
1.滑动摩擦力的产生条件
2．滑动摩擦力的方向
(1)在接触面上，与接触面相切，且与物体相对运动的方向相反．
(2)与物体的运动方向可能相同，也可能相反．
3．滑动摩擦力的大小
(1)公式法：根据公式Ff＝μFN计算．
①正压力FN是物体与接触面间的压力，不一定等于物体的重力，FN的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．
典例示范
题型1 滑动摩擦力方向的判断
例1 如图所示，A
为长木板，在水平面上以速度v1向右运动，物块B在木板A上面以速度v2向右运动，下列判断正确的是( )
A．若v1＝v2，A、B之间无滑动摩擦力
B．若v1>v2，A受到了B所施加的向右的滑动摩擦力
C．若v1D．若v1>v2，B受到了A所施加的向左的滑动摩擦力
滑动摩擦力方向的判断方法
(1)选研究对象(受滑动摩擦力作用的物体)．
(2)选跟研究对象接触的物体为参考系．
(3)找出研究对象相对参考系的运动方向．
(4)滑动摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反．
题型2 滑动摩擦力大小的计算
例2
如图所示，质量为20 kg的物体在水平面上向右运动，在运动过程中受到水平向左、大小为10 N的拉力F的作用，物体与水平面间的动摩擦因数为0.1，则物体所受的摩擦力为(取g＝10 N/kg)( )
A．10 N，水平向右 B．10 N，水平向左
C．20 N，水平向右 D．20 N，水平向左
素养训练1 一根质量为m、长为L的均匀长方体木条放在水平桌面上，木条与桌面间的动摩擦因数为μ.现用水平力F推木条，当木条经过如图所示位置时，桌面对它的摩擦力为( )
A．μmg B．23μmg
C．13μmg D．上述选项均不对
素养训练2
如图所示，轻质弹簧的劲度系数k＝20 N/cm，用水平力F拉着一个重力为200 N的物体在水平面上运动，当弹簧的伸长量为4 cm时，物体恰在水平面上做匀速直线运动，求：
(1)物体与水平面间的动摩擦因数．
(2)当弹簧的伸长量为6 cm时，物体受到的水平拉力为多大？这时物体受到的摩擦力为多大？
(3)如果在物体运动过程中突然撤去弹簧，而物体在水平面上仍能继续滑行，这时物体受到的摩擦力为多大？
滑动摩擦力的求法
(1)直接用公式Ff＝μFN求解．
(2)明确公式中各量的属性，简单地说就是要求解哪两个物体间的滑动摩擦力，就要找到对应于该两物体间的弹力以及动摩擦因数．
探究点二 静摩擦力
问题探究
仔细观察下列图片，分析下列问题．
相互接触的物体相对静止时，是不是也可能存在摩擦力？
(1)如图甲所示，人用平行于地面的力推沙发，沙发没动，沙发相对地面有没有运动的趋势？运动趋势的方向是什么？
(2)沙发相对地面处于什么状态？沙发在水平方向上只受人的推力作用吗？





(3)如图甲所示，人推沙发的力增大到一定大小之前，沙发不会动；如图乙所示，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，在拉力F增大到一定值之前，木块不会运动．这些情况说明什么？



归纳总结
1.静摩擦力产生条件
2．静摩擦力的方向
(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)当物体处于平衡状态(静止或匀速直线动动)时，与使物体产生运动趋势的外力方向相反．
3．静摩擦力的大小
(1)范围：0(2)计算：物体做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．
典例示范
题型1 摩擦力有无的判断
例3 (多选)下列情形中，物体A受摩擦力作用的是( )
“两法”判断静摩擦力的有无
(1)假设法
(2)平衡条件法：根据二力平衡的条件判定．
题型2 静摩擦力方向的判断
例4 (多选)已知A与B所受重力分别为GA＝10 N，GB＝20 N，A与B间的动摩擦因数μ1＝0.2，B与水平地面间的动摩擦因数μ2＝0.3，如图甲、乙所示．现在用大小为8 N的力F，分别作用在A、B上，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则各物体所受摩擦力的情况是( )
A．甲图中，A不受摩擦力，B受到地面水平向左的大小为8 N的摩擦力
B．甲图中，A受的摩擦力水平向右，大小为2 N；B受地面的摩擦力水平向左，大小为6 N
C．乙图中，A受的摩擦力水平向左，大小为2 N；B受地面的摩擦力水平向左，大小为9 N
D．乙图中，A受的摩擦力水平向左，大小为2 N；B受地面的摩擦力水平向左，大小为2 N
假设法判断静摩擦力方向的步骤
(1)选定研究对象(受静摩擦力作用的物体)；
(2)选跟研究对象接触的物体为参考系；
(3)假设接触面光滑，找出研究对象相对参考系的运动方向(即接触面不光滑，研究对象的相对运动趋势的方向)；
(4)静摩擦力的方向与相对运动趋势的方向相反．
题型3 静摩擦力大小的计算
例5 如图甲所示，小孩用80 N的水平力推木箱推不动，木箱此时受到的摩擦力大小为F1；乙图中，小孩用100 N的水平力恰能推动木箱，此时木箱与地面间的摩擦力大小为F2；丙图中，小孩把木箱推动了，此时木箱与地面间摩擦力大小为F3.若木箱对地面的压力大小为200 N，木箱与地面间动摩擦因数为μ＝0.45，则F1、F2、F3的大小分别为( )
A．80 N、100 N、90 N B．80 N、100 N、45 N
C．80 N、80 N、90 N D．0、80 N、45 N
静摩擦力大小的计算方法
静摩擦力的大小通常通过受力情况和平衡条件(二力平衡)进行计算，随产生运动趋势的力的变化而变化．
素养训练3 如图，用传送带匀速向上传送货物，货物与传送带之间没有相对滑动，则货物受到的摩擦力是( )
A．静摩擦力，方向沿传送带向上
B．静摩擦力，方向沿传送带向下
C．滑动摩擦力，方向沿传送带向下
D．滑动摩擦力，方向沿传送带向上
素养训练4 质量为2 000 kg的汽车因故障停在水平柏油马路上，轮胎与路面间的动摩擦因数为0.71，用大小为310 N的水平力推汽车但没有推动，则汽车所受的摩擦力大小为( )
A．30 N B．186 N
C．300 N D．310 N
学科素养培优⑦——科学探究
动摩擦因数的测定
1．实验方案及结论：
方案一 利用砝码和弹簧测力计
(1)原理和步骤：如图，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上向左做匀速滑动．用弹簧测力计测定P受到的重力GP和C(包括砝码)受到的重力GC，则P所受的滑动摩擦力Ff＝GC，且Ff＝μFN、FN＝GP，可求出P、B间的动摩擦因数．
(2)结论：μ＝GCGP
方案二 利用木板和弹簧测力计(拉铁块)
(1)原理和步骤：如图，使木板静止在水平桌面上，用水平力拉弹簧测力计，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G，由二力平衡条件可知，FN＝G，且Ff＝μFN、Ff＝F，可求出P、B间的动摩擦因数．
(2)结论：μ＝FG
方案三 利用木板和弹簧测力计(拉木板)
(1)原理和步骤：如图，在水平拉力F拉作用下，只要使木板B相对铁块P滑动，弹簧测力计的读数F与P、B间的滑动摩擦力Ff相等，再用弹簧测力计测出铁块P的重力G，由Ff＝F、Ff＝μFN、FN＝G，可求出P、B间的动摩擦因数．
(2)结论：μ＝FG
2．计算动摩擦因数的方法：
(1)认真审题，明确实验原理．
(2)找准研究对象，分清研究过程．
(3)结合滑动摩擦力公式Ff＝μFN和二力平衡条件，计算出动摩擦因数．
典例
如图，某个实验小组的同学设计了一个测量动摩擦因数的实验．把弹簧测力计的一端固定在墙上，另一端与一物块P相连，用力F拉水平向左拉物块下面的金属板，金属板向左运动，此时测力计的示数稳定(图中已把弹簧测力计的示数放大画出)，弹簧测力计的读数为________ N，物块P受到金属板的滑动摩擦力的大小是________ N；若用弹簧测力计测得物块P的重力为13 N，则物块P与金属板间的动摩擦因数为________．
针对训练 如图，甲、乙两图表示用同一套器材测量铁块P与长金属板之间的动摩擦因数的两种不同方法．已知铁块P所受重力大小为5 N，甲图使金属板静止在水平桌面上，用手通过弹簧测力计向右拉P，使P向右运动；乙图把弹簧测力计的一端固定在墙上，用力水平向左拉金属板，使金属板向左运动．
(1)你认为哪种方法较好？你判断的理由是________________________________________________．
(2)图中已经把两种方法中弹簧测力计的示数(单位：N)情况放大画出，则铁块P与金属板间的动摩擦因数为________．
1.(多选)关于摩擦力，下列说法中正确的是( )
A．物体受到静摩擦力，就一定受到弹力
B．两个物体之间的静摩擦力总是一个定值
C．运动的物体可以受静摩擦力作用，静止的物体也可以受滑动摩擦力作用
D．静摩擦力的大小与物体所受正压力成正比
2．下列图片中的人或物体没有利用摩擦力的是( )
3.
如图所示，将一张A4纸(质量可忽略不计)夹在一本字典内，字典对A4纸的压力为3 N，A4纸与字典之间的动摩擦因数为0.4，假设滑动摩擦力与最大静摩擦力相等，要把A4纸从字典中拉出，拉力至少应为( )
A．0.6 N B．1.2 N
C．2.4 N D．3 N
4.如图所示，水平地面上有一重为40 N的物体受到F1＝12 N和F2＝6 N的水平力作用而保持静止，可认为最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等．已知物体与水平地面间的动摩擦因数为μ＝0.2，求：
(1)此时物体所受摩擦力的大小和方向；
(2)若将F1撤去，物体所受摩擦力的大小和方向；
(3)若将F2撤去，物体所受摩擦力的大小和方向．
5.
如图，一张重量为300 N的书桌放在水平地板上，因装修需要移动其位置，经测量至少要用100 N的水平推力，才能将它推动．移动以后，只要用90 N的水平推力就能使它继续做匀速运动．
(1)书桌与地板之间的最大静摩擦力有多大？
(2)书桌与地板之间的滑动摩擦力有多大？书桌与地板之间的动摩擦因数为多少？
(3)当用120 N的水平推力推书桌，书桌受到的摩擦力有多大？
2．摩擦力
必备知识·自主学习
一、
1．接触 相对滑动 阻碍
3．(1)越大 (3)正比
4．接触面 材料 不同
二、
1．接触 相对运动
2．趋势 相反
4．静摩擦力
【思考辨析】
答案：(1)× (2)× (3)√ (4)√
关键能力·合作探究
探究点一
【问题探究】
提示：物品的运动方向与物品受到的滑动摩擦力方向相同．
【典例示范】
例1 解析：A对：若v1＝v2，则A、B间无相对运动，无滑动摩擦力．B、D错：若v1>v2，则B相对于A向左运动，故B受到向右的滑动摩擦力，A相对于B向右运动，A受到向左的滑动摩擦力．C错：若v1答案：A
例2 解析：物体所受的摩擦力为滑动摩擦力，则Ff＝μFN＝μmg＝0.1×20×10 N＝20 N，因为物体水平向右运动，所以水平面对物体的摩擦力方向水平向左．故选项D正确．
答案：D
素养训练1 解析：此时木条相对桌面在滑动，且对桌面的压力大小等于重力大小，所以摩擦力F＝μFN＝μmg.
答案：A
素养训练2 解析：(1)由F＝kx及二力平衡条件Ff＝F知，Ff＝kx
又知Ff＝μFN、FN＝G
得μ＝kxG)＝〖(20×4 N)/(200 N)〗＝0.4.
(2)物体受到的水平拉力F′＝kx′＝20×6 N＝120 N，
此时物体受到的摩擦力为滑动摩擦力，所以F′f＝μG＝0.4×200 N＝80 N
(3)由于物体仍能滑行，所以物体所受的滑动摩擦力大小和方向不变，大小仍为80 N
答案：(1)0.4 (2)120 N 80 N (3)80 N
探究点二
【问题探究】
提示：(1)有，沙发相对地面有向右运动的趋势．
(2)沙发相对地面处于静止状态．根据二力平衡的知识可知，这时一定有一个力与推力平衡，这个力与人对沙发的推力大小相等、方向相反，即这个力的方向与沙发相对地面运动趋势的方向相反．
(3)接触面间与运动趋势方向相反的力的增大有一个限度．
【典例示范】
例3 解析：A对：状态法．物体A静止，竖直方向必有摩擦力与重力平衡，受静摩擦力．B错：条件法．物体A与墙壁间不发生挤压，无弹力，故无摩擦力．C对：假设法．假设A与传送带接触处光滑，则A将沿传送带下滑，故有静摩擦力．D错：假设法．假设A受传送带的静摩擦力作用，但在水平方向上没有另一个力与该静摩擦力平衡(二力平衡)，物体不可能做匀速运动，故不存在静摩擦力．
答案：AC
例4 解析：甲图中，B与地面间的最大静摩擦力FBmax＝μ2(GA＋GB)＝9 N，拉力F＝8 N<9 N，所以A、B静止不动，A不受摩擦力，B受到8 N的静摩擦力，方向向左，故A正确，B错误．乙图中，A与B间的最大静摩擦力FAmax＝μ1GA＝2 N，拉力F＝8 N>2 N，所以A、B相对滑动，A受到的滑动摩擦力FA＝μ1GA＝2 N，方向向左；对B进行受力分析可知，A对B的滑动摩擦力向右，大小是2 N，小于B和地面之间的最大静摩擦力9 N，所以B静止不动，所以地面对B的静摩擦力大小是2 N，方向向左，故C错误，D正确．
答案：AD
例5 解析：小孩用80 N的水平力推不动木箱，则木箱此时受到的是静摩擦力，所以F1＝80 N．小孩用100 N的力恰好推动木箱，此时的推力的大小等于最大静摩擦力的大小，所以F2＝100 N．木箱被推动后受滑动摩擦力，由公式Ff＝μFN来计算大小，所以F3＝0.45×200 N＝90 N，故A正确．
答案：A
素养训练3 解析：货物与传送带之间没有相对滑动，所以两者之间存在静摩擦力，货物相对传送带有向下运动的趋势，所以静摩擦力方向沿传送带向上．故选项A正确．
答案：A
素养训练4 解析：用大小为310 N的水平力推汽车但没有推动，因此汽车受到静摩擦力，根据平衡条件可知，静摩擦力的大小等于推力，即310 N，故选项D正确．
答案：D
学科素养培优⑦
典例 解析：由图示弹簧测力计可知，其最小分度值是0.1 N，其读数F＝2.60 N；由二力平衡条件得：滑动摩擦力Ff＝F＝2.60 N．根据Ff＝μFN＝μmg，解得动摩擦因数μ＝0.2.
答案：2.60 2.60 0.2
针对训练 解析：(1)以铁块P为研究对象，显然，在甲图所示方法下，弹簧测力计对铁块P的拉力只有在铁块匀速前进时才等于滑动摩擦力的大小，但这种操作方式很难保证铁块P匀速前进．而在乙图所示方法下，不论金属板如何运动，铁块P总是处于平衡状态，弹簧测力计的示数等于铁块所受滑动摩擦力的大小，故第二种方法较好．
(2)通过两弹簧测力计的读数可知铁块所受摩擦力Ff＝2.45 N．由于铁块在水平方向运动，其在竖直方向受力平衡，故此时正压力在数值上等于铁块所受重力大小，即FN＝5 N．由Ff＝μFN解得μ＝FfFN＝0.49.
答案：(1)见解析 (2)0.49
随堂演练·自主检测
1．解析：根据摩擦力的产生条件可知，物体受到静摩擦力作用，就一定受到弹力作用，故A正确；两个物体之间的静摩擦力是根据受力平衡来确定的，其值可能是变化的，故B错误；运动的物体可以受静摩擦力作用，静止的物体也可以受滑动摩擦力作用，比如正在传送带上斜向上匀速运行的物体，受到静摩擦力作用，但物体是运动的；在地面上滑动的物体，地面受到滑动摩擦力，而地面是静止的，故C正确；滑动摩擦力的大小与正压力成正比，静摩擦力的大小与外力有关，故D错误．
答案：AC
2．解析：传送带将货物送到高处，依靠传送带给货物的静摩擦力，A错误；乘客在竖直上升电梯中，不满足摩擦力产生条件，即没有相对运动或相对运动趋势，因此乘客不受摩擦力作用，B正确；运动员跑步，脚底相对地面有向后运动的趋势，因此地面给人向前的静摩擦力，C错误；手拿住杯子，满足摩擦力产生的条件，杯子相对手有向下滑的趋势，因此手给杯子有向上的静摩擦力，D错误
答案：B
3．解析：A4纸双面都受滑动摩擦力，单面所受滑动摩擦力F＝μFN＝1.2 N，则拉力至少为2F＝2.4 N.
答案：C
4．解析：(1)物体受到静摩擦力和F1、F2的作用，处于静止状态，受力平衡，则有f＝F1－F2＝6 N，方向水平向右；(2)设物体与地面间的最大静摩擦力为fm，则有fm＝μG＝8 N，撤去F1，由于F2＝6 Nfm，物体会向左运动，所受滑动摩擦力为f2＝μG＝8 N，方向水平向右．
答案：(1)6 N 水平向右 (2)6 N 水平向左 (3)8 N 水平向右
5．解析：(1)由于至少要用100 N的水平推力，才能推动书桌，所以书桌与地板之间的最大静摩擦力Fmax＝100 N.
(2)只要用90 N的水平推力就能使书桌继续做匀速动动，所以书桌与地板之间的滑动摩擦力Ff＝90 N
由Ff＝μFN，FN＝G＝300 N得，
μ＝FfFN＝〖(90)/(300)〗＝0.3
(3)由于物体所受到的滑动摩擦力只与支持力和动摩擦因数有关，所以当用120 N的水平推力推书桌时，它所受到的滑动摩擦力仍为90 N.
答案：(1)100 N (2)90N 0.3 (3)90 N
必备知识·自主学习——突出基础性 素养夯基
关键能力·合作探究——突出综合性 素养形成
随堂演练·自主检测——突出创新性 素养达标