教科版高中物理必修第一册第三章相互作用导学案+课件

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3.摩擦力 课 标 要 求思 维 导 图1.知道静摩擦力的产生条件，知道最大静摩擦力．2．知道滑动摩擦力的概念、产生条件，会判断其方向．3．会利用二力平衡条件判断静摩擦力的方向及大小，会利用公式求解滑动摩擦力的大小．4．能通过实验探究滑动摩擦力与材料、正压力之间的关系，会测定材料的动摩擦因数．5．知道生产和生活中增大及减小摩擦的实例，将物理知识应用于实际．  必备知识·自主学习——突出基础性　素养夯基一、滑动摩擦力1．定义：两个物体相互接触并挤压，当它们沿接触面发生________时，每个物体的接触面上都会受到对方施加的________相对运动的力，这种力叫作滑动摩擦力．2．方向：总是沿着接触面，并且跟物体的________________相反．3．大小(1)公式：f＝________，其中N表示接触面上压力的大小，μ为动摩擦因数．(2)动摩擦因数μ，它是两个力的比值，没有单位．它的大小与两个接触面的________、粗糙程度等情况有关． [举例]　摩擦力的分类 二、静摩擦力1．定义：当两个彼此接触、挤压的物体之间没有发生________，但具有________的趋势时，接触面上会产生一种________相对运动趋势的力，这种力称为静摩擦力．2．方向：静摩擦力的方向总是沿着接触面，并且跟物体相对运动趋势的方向________．3．大小随外力的变化而变化，当水平拉力增大到某一值时，物体就要滑动，此时静摩擦力达到最大值，这个最大值称为______________，记为f静max.静摩擦力的取值范围为______________． [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？     关键能力·合作探究——突出综合性　素养形成探究点一　滑动摩擦力【导学探究】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两物体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，N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v1<v2，B受到了A所施加的向右的滑动摩擦力D．若v1>v2，B受到了A所施加的向左的滑动摩擦力   【思维方法】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．μmgC．μmg      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？     【思维方法】滑动摩擦力的求法(1)直接用公式f＝μN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【导学探究】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.静摩擦力产生条件两物体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(静止或匀速直线运动)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<f静≤f静max.(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(　　)   【思维方法】“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)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，方向水平向右 教你解决问题根据二力平衡判断B对A的摩擦力；再对A、B整体进行分析，根据二力平衡分析地面对B的摩擦力．具体思路如下：   【思维方法】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 NC．80 N、80 N、90 N      D．0、80 N、45 N  【思维方法】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 NC．300 N     D．310 N    随堂演练·自主检测——突出创新性　素养达标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．如图所示，运动员把冰壶推出后，冰壶在向前做直线运动的过程中(　　)A．受到向后的静摩擦力B．受到向后的滑动摩擦力C．受到向前的静摩擦力D．受到向前的滑动摩擦力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 NC．2.4 N      D．3 N4．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.将质量为1.0 kg的木块放在水平长木板上，用力沿水平方向拉木块，拉力从0开始逐渐增大，木块先静止后相对木板运动．用力传感器采集木块受到的拉力和摩擦力的大小，并用计算机绘制出摩擦力大小f随拉力大小F变化的图像，如图所示，则木块与长木板间的动摩擦因数为(g取10 N/kg)(　　)A．0.3     B．0.5C．0.6     D．1.06.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？                  3．摩擦力必备知识·自主学习 一、1．相对滑动　阻碍2．相对运动的方向3．(1)μN　(2)材料二、1．相对运动　相对运动　阻碍2．相反3．最大静摩擦力　0<f静≤f静max 关键能力·合作探究探究点一　【导学探究】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<v2，则B相对于A向右运动，B受到向左的滑动摩擦力．答案：A例2　解析：物体所受的摩擦力为滑动摩擦力，则f＝μN＝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＝μN＝μmg.答案：A素养训练2　解析：(1)由F＝kx及二力平衡条件f＝F知，f＝kx又知f＝μN、N＝G得μ＝＝＝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′＝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　【导学探究】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：对A物体，由于A匀速运动，由水平方向二力平衡可知，B对A的摩擦力必与F等值反向，故选项A错误，B正确；对B物体，由力的相互性可知，A对B的摩擦力一定与B对A的摩擦力方向相反，故B受到A的摩擦力水平向左，选项C正确；对A、B整体分析，由于A、B一起向左匀速运动，由二力平衡可知地面对B的摩擦力为滑动摩擦力，方向水平向右，故选项D错误．答案：BC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f＝μN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：AC2．解析：冰壶在向前做直线运动的过程中受到的是滑动摩擦力，方向与运动方向相反，B正确．答案：B3．解析：A4纸双面都受滑动摩擦力，单面所受滑动摩擦力f＝μN＝1.2 N，则拉力至少为2F＝2.4 N.答案：C4．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 N<fm，物体仍然静止，则物体所受静摩擦力f1应与F2平衡，大小为f1＝F2＝6 N，方向水平向左；(3)若撤去F2，由于F1＝12 N>fm，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：由题图可知，木块所受的滑动摩擦力f＝3 N，根据f＝μN＝μmg，解得μ＝＝＝0.3，A正确．答案：A6．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f静max＝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f＝90 N由f＝μN，N＝G＝300 N得，μ＝＝＝0.3(3)由于物体所受到的滑动摩擦力只与正压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