高中物理人教版 (2019)必修 第一册2 摩擦力学案

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册2 摩擦力学案，共11页。
1．通过实验认识静摩擦力的规律，知道最大静摩擦力。
2．知道滑动摩擦力的概念及产生的条件，会判断滑动摩擦力的方向。
3．会运用公式F=μFN计算滑动摩擦力的大小。
4．会用二力平衡条件判断静摩擦力的大小和方向。
5．知道生产和生活中增大摩擦和减小摩擦的实例，有将物理知识应用于生产和生活的意识。
一、滑动摩擦力产生的条件是_____________、____________、_________，方向与___________相反。
二、静摩擦力产生的条件是_____________、____________、_________，方向与___________相反。
三、静摩擦力的大小范围是________________，最大静摩擦力随正压力的增大而_________________。
滑动摩擦力的大小计算公式为_______________。动摩擦因数与____________和______________有关。
一、滑动摩擦力
【思考】
用力将黑板擦(毛较长)在黑板上滑动，观察毛刷的弯曲方向.如图所示，毛刷为什么向后弯曲？
答案 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.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.
答案 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＝μFN.
【基础概念】
1．相对滑动物体间所受的摩擦力，叫做 。
2．滑动摩擦力的施力物体是 。
3．滑动摩擦力产生的条件： 、 、 。
4．滑动摩擦力的方向：总是 ，并且跟物体的相对运动方向相反。
5．滑动摩擦力的大小：跟 成 。如果用F表示滑动摩擦力的大小，用FN表示压力的大小，则有
F=μFN
其中μ是比例常数（它是两个力的比值，没有单位），叫做 ，它的数值跟相互接触的两个物体的 有关。动摩擦因数还跟接触面的 有关。动摩擦因数与滑动摩擦力和压力无关。FN表示物体垂直接触面的压力总等于接触面对物体的支持力。
二、静摩擦力
一、静摩擦力
1．两个相互接触的物体，当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时，就会在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力，这种力叫做 。
2．思考与讨论
互相接触的物体相对静止的时候，是不是也可能产生摩擦力？
3．相对静止物体间所受的摩擦力叫做 。
4．有相对运动趋势：物体处于该动而未动的特殊状态，假设没有摩擦物体应该相对运动，现在有摩擦物体没有相对运动，物体就有了相对运动趋势。
5．静摩擦力产生的条件：
（1）接触面粗糙、接触面有弹力、 。
（2）有弹力不一定有摩擦力，有摩擦力 有弹力。
（3）摩擦力的施力物体是 。
6．静摩擦力的方向：总与物体相对运动趋势方向 ，且与接触面相切或平行。
6．演示实验：
（1）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。
（2）在弹簧测力计的指针下轻塞一个小纸团，它可以随指针移动，并作为指针到达最大位置的标记，如图所示。继续用力，当拉力达到某一数值时木块开始移动，此时拉力会突然变小。
（3）如果用力的传感器代替弹簧测力计做这个实验，能够在计算机屏幕上直接得到拉力变化的图线。
7．静摩擦力的大小：
（1）根据二力平衡确定静摩擦力的大小和方向
（2）静摩擦力与压力无关
（3）取值范围（0—最大静摩擦力）
（4）最大静摩擦力
①物体刚好开始运动时的最小拉力
②物体所受的摩擦力达到最大静摩擦力物体刚好开始相对滑动，没有达到最大静摩擦力物体相对静止
③物体刚好开始运动时所受的摩擦力，就是最大静摩擦力。
④通常情况下可以认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，实际情况下最大静摩擦力略大于滑动摩擦力
⑤最大静摩擦力与压力成正比
深入思考
产生静摩擦力的条件之一是“两物体之间有相对运动趋势”.那么，何为“相对运动趋势”？如何判断“相对运动趋势”的方向？
答案：“相对运动趋势”是指一个物体相对于与它接触的另一个物体有运动的可能，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运动趋势.“相对运动趋势的方向”是指假设接触面光滑时，物体将要发生相对运动的方向.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)运动趋势的方向是沿斜面向下.
一、单选题
1、下列关于摩擦力的说法，正确的是（ ）
A．摩擦力的大小一定与正压力成正比B．摩擦力的方向一定与物体运动方向相反
C．运动的物体可能受到静摩擦力D．摩擦力一定是阻力
2、把一重为G的物体，用一个水平的推力F＝kt(k为恒量，t为时间)压在竖直的足够高的平整墙上，如图所示，从t＝0开始物体所受的摩擦力随t的变化关系的图像可能正确的是( )
A． B．
C． D．
3、如图所示，物体相对静止在水平传送带上随传送带同向匀速运动。它受到的力是（ ）
A．重力、弹力
B．重力、弹力、静摩擦力
C．重力、弹力、滑动摩擦力
D．重力、滑动摩擦力
4、水平桌面上一重200N的物体，与桌面间的动摩擦因数为0.2，当依次用15N、30N、80N的水平拉力拉此物体时，物体受到的摩擦力依次为，设最大静摩擦力等于动摩擦力( )
A．0N、0N，40N
B．15N、30N、40N
C．15N、15N、40N
D．15N、30N、80N
二、多选题
5、如图，甲乙两人分别乘坐两种电动扶梯，此时两电梯均匀速向上运转，则
A．甲受到三个力的作用
B．甲对扶梯没有摩擦力的作用
C．乙受到三个力的作用
D．乙对扶梯作用力的方向垂直扶梯向下
6、如图所示为研究木板与木块之间滑动摩擦力大小的实验装置，将一木块和木板叠放于水平桌面上，轻质弹簧测力计一端固定，另一端用细线与木块水平相连。现在用轻绳与长木板连接，用手向右水平拉轻绳，使长木板在桌面上滑动。则
A．木块与木板之间的摩擦力是滑动摩擦力
B．水平桌面必须必须光滑
C．必须使木板在桌面上做匀速直线运动
D．木板运动过程中，弹簧秤示数保持不变
三、非选择题
7、在我国东北寒冷的冬季,雪橇是常见的运输工具(如图).一个有钢制滑板的雪橇,连同车上的木料的总重量为4.9×104N.已知钢与冰之间的动摩擦因数为0.02.在水平的冰道上，马要在水平方向用多大的力，才能够拉着雪橇匀速前进?
8、质量为的物体静置在水平地面上，已知物体与地面间的动摩擦因数，最大静摩擦力可近似认为等于滑动摩擦力，g取，则：
当用的水平力推物体时，求物体所受摩擦力的大小；
当用的水平力推物体时，求物体所受摩擦力的大小；
当物体在水平面上向右运动时，突然受到水平向左的的拉力，求物体在停止运动之前所受摩擦力的大小和方向。
一、单选题
1、用手握住一个空啤酒瓶，啤酒瓶开口向上静止在手中不动。以下说法正确的是
A．啤酒瓶能静止在手中，手对啤酒瓶的握力与重力平衡
B．若手握啤酒瓶的力增大，瓶子所受摩擦力随着增大
C．若手握啤酒瓶的力增大，瓶子将不能平衡
D．若向空啤酒瓶注水，瓶子仍静止，即使手握瓶子的力大小不变，瓶子所受的摩擦力也将增大
2、关于弹力和摩擦力，下列说法中正确是
A．弹簧不受力时，它的劲度系数为零
B．两个接触的物体间一定有压力
C．由可知，动摩擦因数与滑动摩擦力成正比，与压力成反比
D．要产生摩擦力，两物体必须相互接触、挤压、接触面粗糙，且有相对运动趋势或发生相对运动
3、如图所示，两个完全相同的物体在同一水平面上做匀速直线运动，若不计空气阻力且v1＜v2，则它们所受拉力F1与F2的关系为
A．F1 ＝F2
B．F1 ＜F2
C．F1 ＞F2
D．以上三种情况均有可能
4、在μ=0.1的水平面上向右运动的物体，质量为20kg，在运动过程中，物体受到的滑动摩擦力为（g=10N/kg）（ ）
A．10N，向右B．10N，向左C．20N，向右D．20N，向左
二、多选题
5、关于摩擦力，下列说法正确的是( )
A．无论是静摩擦力还是滑动摩擦力，均跟正压力有关
B．静摩擦力跟平行于接触面的外力大小有关
C．正压力增大，静摩擦力有可能不变
D．静摩擦力的大小跟接触面粗糙程度有关
6、如图，放在水平面上的物体受到水平向右的力F1=7N和水平向左的力F2=2N的共同作用，物体处于静止，那么（ ）
A．如果撤去力，那么物体受到的合力为零
B．如果撤去力，那么物体受到的摩擦力一定为2 N
C．如果撒去力，那么物体受到的合力一定为2 N
D．如果撤去力，那么物体受到的摩擦力一定为5 N
三、非选择题
7、重量G=100N的物体静止置于水平面上，物体与地面间的动摩擦因数为0.5，现给物体施加一个与水平方向成θ=37°的拉力F．（sin37°=0.6，cs37°=0.8）
（1）F=10N时，地面的摩擦力是多大；
（2）F=50N时，地面的摩擦力是多大．
8、如图所示，用水平力F将木块压在竖直墙壁上，已知木块重力G=6N,木块与墙壁间的动摩擦因数μ=0.25，求：
(1)当F=25N时，木块不动,木块受到的摩擦力为多大？
(2)当F=10N时木块沿墙面下滑，此时木块受到的摩擦力为多大？
参考答案
【实践研究】
1、C；2、B；3、A；4、B；5、BC；6、AD；
7、【答案】 9.8×102N
【解析】
雪撬匀速前进，拉力F与阻力f大小相等．F=f
竖直方向地面对雪撬的弹力大小等于雪撬的总重量 FN=G
由滑动摩擦定律，有：f=μFN
联立解得：f=μG
代入数值后，得：F=f=0.02×4.9×104N=9.8×102N．
故马要在水平方向用9.8×102N的力，才能拉着雪橇匀速前进．
8、【答案】 100N 300N 300N，方向水平向左。
【解析】
物体与地面间的最大静摩擦力：，，
代入数据解得：
由于，所以物体处于静止状态，根据二力平衡条件可得：；
由于，所以物体向前滑动，则；
物体停止运动前受到滑动摩擦力作用，所以，方向水平向左。
【课后巩固】
1、D；2、D；3、A；4、D；5、BC；6、AD；
7、【答案】 （1）8N（2）35N
【解析】
（1）当F=10N时，根据力的矢量法则，则拉力的水平分力为 ： F1=Fcs37°=10×0.8N=8N
物体所受支持力为：N1=mg-F1sin37°=100-10×0.6=94N
此时物体与地面间的最大静摩擦力为：f1m=μN1=0.5×94N=47N
因为 F1cs37°＜f1m
所以物体没有被拉动，仍保持静止，此时物体所受的静摩擦力为 f1=8N；
（2）当F′=50N时，根据力的矢量法则，则拉力的水平分力为 ： F1′=F′cs37°=50×0.8N=40N
物体所受支持力为 ；N1′=mg-F1′sin37°=100-50×0.6=70N
此时物体与地面间的最大静摩擦力为：f1m′=μN1′=0.5×70N=35N
因为 F1′cs37°＞f1m′
所以物体被拉动，此时物体所受的滑动摩擦力为 f1′=35N；
8、【答案】 (1)6N(2)2.5N
【解析】
(1)当F=25N时，最大静摩擦力为Fm=0.25×25N=6.25N；重力小于最大静摩擦力；故木块没有启动，则木块在竖直方向上受重力和静摩擦力平衡，即f=G=6N；
(2)水平方向上，木块受水平推力和墙壁的弹力平衡，当F=10N时，N=F=10N，则f=μN=0.25×10N=2.5N；木块的受到的重力大于摩擦力；故物体沿墙面下滑，此时木块受到的摩擦力为滑动摩擦力，在水平方向上，木块受水平推力和墙壁的弹力平衡；故摩擦力f=2.5N。表1几种材料间的动摩擦因数
材料
动摩擦因数
材料
动摩擦因数
钢—钢
0.25
钢—冰
0.02
木—木
0.30
木头—冰
0.03
木—金属
0.20
橡胶轮胎—路面（干）
0.71
皮革—铸铁
0.28