2021-2022学年教科版（2019）必修第一册 3.3摩擦力 课件（51张PPT）

(共51张PPT)
3.摩擦力　
必备知识·自主学习
一、认识滑动摩擦力
【情境思考】
用笔在纸上写字时,如果纸张较轻小,且不用其他东西压着纸面,纸会跟着动(你有这种体验吗,试一下),纸所受桌面的摩擦力与纸的运动方向关系如何?
提示:纸所受桌面的摩擦力与纸的运动方向相反。
1.产生条件:
(1)接触面粗糙。
(2)两个物体相互___________。
(3)沿接触面发生_______动时。
2.滑动摩擦力方向:总是沿着接触面,并且跟物体_________的方向相反。
接触并挤压
相对运
相对运动
二、研究滑动摩擦力的大小
1.实验装置:
2.滑动摩擦力大小:
(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成_____。
(4)公式:______。
越大
正比
f=μN
3.动摩擦因数:
(1)动摩擦因数μ是个比例常数,无单位。
(2)影响动摩擦因数的因素有_______。
①接触面的材料
②接触面的粗糙程度
③接触面的干湿情况
④物体间相对运动速度的大小
⑤物体间受到的弹力大小
①②③
三、认识静摩擦力
【情境思考】
　小猴在什么力作用下静止在杆子上面?
提示:静摩擦力。
1.产生条件:
(1)接触面_____。
(2)两物体相互___________。
(3)两物体_________,有_______________。
粗糙
接触并挤压
相对静止
相对运动的趋势
2.静摩擦力方向:总是沿着接触面,并且跟物体_____________的方向相反。
图例
物体运动的
趋势方向
物体所受静
摩擦力方向
用水平力拉物体,
没有拉动
水平向右
_________
物体静止在斜面上
沿斜面向下
___________
水平向左
沿斜面向上
相对运动趋势
四、静摩擦力的大小及最大静摩擦力
1.最大静摩擦力:如图,物体所受的静摩擦力的最大值fmax在数值上_____物体
即将开始运动时的拉力。
2.静摩擦力大小范围:
_________。
等于
0【易错辨析】
(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。
(
)
×
×
√
√
关键能力·合作学习
　知识点一　滑动摩擦力
角度1
滑动摩擦力的产生和方向
1.滑动摩擦力产生的条件:
提醒:四个条件必须同时具备,两物体间才有滑动摩擦力。
2.运动方向和相对运动方向:
运动
方向
一般是指物体相对地面(以地面为参考系)的运动方向
相对
运动
方向
两物体以其中一个物体(A)为参考系,另一个物体(B)的运动方向(物体B相对A的运动方向)
提醒:相对运动是研究对象相对于与其接触的物体的运动,不一定是地面。
3.滑动摩擦力的方向:
(1)滑动摩擦力方向:跟物体相对运动的方向相反。
(2)滑动摩擦力的方向与运动方向的关系:
图例
滑动摩擦力方向与物体运动的方向的关系
滑动摩擦力方向与物体运动的方向相反
滑动摩擦力方向与物体运动的方向相同
提醒:滑动摩擦力的方向与运动方向之间没有任何关系,滑动摩擦力的方向与运动方向可以成任意夹角。
【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?
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】
【典例1】(多选)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的上面以速度v2向右运动,下列判断正确的是
(　　)
A.若v1>v2,则B所受的滑动摩擦力水平向左
B.若v1>v2,则B所受的滑动摩擦力水平向右
C.若v1D.若v1【解析】选B、C。若v1>v2,物块B相对木板A水平向左运动,则B所受的滑动摩擦力水平向右,故选项A错误,B正确;若v1【规律方法】判断滑动摩擦力方向的步骤
(1)确定发生相对运动的两个物体。
(2)将一个物体选作参考系(视作静止)。
(3)判断另一个物体的运动方向。
(4)根据滑动摩擦力的方向总是跟物体相对运动方向相反,判断滑动摩擦力的方向。
角度2
滑动摩擦力大小的计算
1.公式法:f=μN。
2.二力平衡法:物体处于平衡状态(匀速直线运动、静止)时,可以根据二力平衡求解。
图甲:物体在水平推力作用下,处于静止或匀速直线运动状态,摩擦力等于推力;
图乙:物体在处于静止或匀速下滑运动状态,摩擦力等于重力。
【典例示范】
【典例2】质量为2
kg的物体放在水平地面上,物体与水平地面间的动摩擦因数为0.5,现给物体施加一个水平拉力F，物体恰在水平地面上匀速运动①，若在该物体运动的过程中，突然将拉力F改为大小不变、方向竖直向下的压力②，这时物体受到的摩擦力的大小是多少？(取g＝10
N/kg)
【审题关键】
序号
解题依据
信息提取
①
二力平衡
水平拉力F与滑动摩擦力
等大反向
②
仍为滑动摩擦力
正压力N′=mg+F
【解析】物体在水平拉力F作用下匀速运动时F=f,而f=μN=μmg
所以F=0.5×2×10
N=10
N
当F竖直向下时,正压力N′=F+mg
即N′=10
N+2×10
N=30
N
这时滑动摩擦力f′=μN′=0.5×30
N=15
N。
答案:15
N
【素养训练】
　如图所示,质量为M的长木板放在水平地面上,放在长木板上的质量为m的木块在水平向右的拉力F的作用下向右滑行,长木板保持静止。已知木块与长木板间的动摩擦因数为μ1,长木板与地面间的动摩擦因数为μ2,下列说法正确的
是
(　　)
A.地面对长木板的摩擦力的大小一定为μ1mg
B.地面对长木板的摩擦力的大小一定为μ2Mg
C.地面对长木板的摩擦力的大小一定为μ2(m+M)g
D.只要拉力F增大到足够大,长木板一定会与地面发生相对滑动
【解析】选A。m所受M的滑动摩擦力大小f1=μ1mg,方向水平向左,根据牛顿第三定律得知:木板受到m的摩擦力方向水平向右,大小等于μ1mg;M处于静止状态,水平方向受到m的滑动摩擦力和地面的静摩擦力,根据平衡条件木板受到地面的摩擦力的大小是μ1mg,木板相对于地面处于静止状态,不能使用滑动摩擦力的公式计算木板受到的地面的摩擦力,所以木板与地面之间的摩擦力不一定是μ2(m+M)g,故A正确,B、C错误;开始时木板处于静止状态,说明木块与木板之间的摩擦力小于木板与地面之间的最大静摩擦力,与拉力F的大小无关,所以当拉力F增大到足够大时,木板仍静止,故D错误;故选A。
【加固训练】
　　(多选)一只猫在桌边猛地将桌布从鱼缸下向右拉出,鱼缸在桌面上继续向右滑行了一段距离后停下,关于桌布和鱼缸所受滑动摩擦力的方向
(　　)
A.桌布对鱼缸的滑动摩擦力方向向左
B.桌布对鱼缸的滑动摩擦力方向向右
C.鱼缸对桌布的滑动摩擦力方向向左
D.鱼缸对桌布的滑动摩擦力方向向右
【解析】选B、C。鱼缸相对桌布向左运动,桌布对鱼缸的滑动摩擦力方向向右,故选项A错误,选项B正确;桌布相对鱼缸向右运动,鱼缸对桌布的滑动摩擦力方向向左,故选项C正确,选项D错误。
　知识点二　静摩擦力
1.静摩擦力产生的条件:
提醒:四个条件必须同时具备,两物体间才有静摩擦力。
2.相对运动趋势方向判断(假设法):
(1)假设接触面是光滑的。
(2)若物体保持原来的状态,说明没有相对运动趋势。
(3)若物体不能保持原来的状态,说明有相对运动趋势,相对运动趋势的方向与假设光滑时物体的运动方向相同。
3.静摩擦力方向与运动方向两者的关系:
(1)两者方向相同:作为动力,如传送带靠静摩擦力把货物送到高处。
(2)两者方向相反:作为阻力,如汽车刹车,油桶和汽车之间的静摩擦力。
(3)方向不共线。
提醒:静摩擦力阻碍的是物体间的相对运动趋势,而不一定阻碍物体的运动。
4.静摩擦力的大小:
(1)静摩擦力随外力的增大而增大,且其增大有一个限度。
(2)最大静摩擦力比滑动摩擦力略大。
【问题探究】
如图,在一端带有定滑轮的长木板上放一木块,通过滑轮用细绳和小桶相连,向小桶内注入少量的水后,木块仍静止不动,逐渐向小桶内注水,当达到一定程度时,木块开始滑动。只要木块与长木板间没有产生相对运动,静摩擦力的大小随着水的重力的增大如何变化?与绳拉力有什么关系?
提示:静摩擦力的大小随着水的重力的增大而增大;与绳拉力大小相等,方向相反。
【典例示范】
【典例】早期有两款自行车曾引起大家的注意。一款是将脚踏直接安在前轮上骑行,如图甲所示;另一款是无脚踏链条靠骑车者两脚在地上划着走,如图乙所示。下列关于这两款自行车在正常向前骑行过程中前后轮所受地面摩擦力方向的叙述中,正确的是
(　　)
A.甲图款前轮所受摩擦力向前,后轮所受摩擦力向后
B.甲图款前轮所受摩擦力向后,后轮所受摩擦力向前
C.乙图款前轮所受摩擦力向前,后轮所受摩擦力向后
D.乙图款前轮所受摩擦力向后,后轮所受摩擦力向前
【解析】选A。甲图款前轮运动时有相对地面向后运动的趋势,则所受摩擦力向前,后轮有相对地面向前运动的趋势,则后轮所受摩擦力向后,选项A正确,B错误;乙图款前轮和后轮都有相对地面向前运动的趋势,所受摩擦力都是向后的,选项C、D错误。
【误区警示】分析静摩擦力的三点提醒
(1)静摩擦力的方向总是与物体的相对运动趋势方向相反,与物体的运动方向可能相同。
(2)运动或静止的物体都有可能受到静摩擦力作用。
(3)静摩擦力的大小与物体所受的外力或运动状态有关,与压力大小无关。
【素养训练】
　(多选)(2020·泰州高一检测)重为100
N的木箱放在水平地板上,至少要用35
N的水平推力,才能使它从原地开始运动,木箱从原地移动以后,用30
N的水平推力就可以使木箱继续做匀速运动,由此可知
(　　)
A.木箱与地板间的最大静摩擦力为30
N
B.木箱与地板间的动摩擦因数为0.3
C.若用30
N的水平推力推静止的木箱,木箱所受的摩擦力是30
N
D.若用20
N的水平推力推滑动的木箱,木箱所受的摩擦力是20
N
【解析】选B、C。木箱未被推动前,静摩擦力随推力的增大而增大,当木箱刚被
推动时,木箱与地板间的静摩擦力达到最大,恰好等于此时的推力,由题可知木
箱与地板间的最大静摩擦力fm=35
N,故A错误;木箱移动后,受滑动摩擦力,大小
为30
N,μ=
=0.3,故B正确;若用30
N的水平推力推静止的木箱,30
N
小于最大静摩擦力,故木箱受到的静摩擦力为30
N,故C正确;若用20
N的水平推
力推滑动的木箱,木箱依然受到滑动摩擦力,木箱受到的摩擦力为30
N,故D错误。
【拓展例题】考查内容:摩擦力与图像的结合
　　【典例】如图甲所示,某同学用水平绳拉放在平台上的行李包,一直没有拉动,通过手上的弹簧测力计测出拉力F与时间t的关系如图乙所示,则行李包与地面的摩擦力的大小对应的关系图是
(　　)
【解析】选A。该同学没有拉动行李包,说明行李包与平台间的摩擦力是静摩擦力,此时静摩擦力等于拉力。
定义：阻碍相对运动趋势的摩擦力
大小：与外力等大反向
方向：与相对运动趋势方向
相反
定义：阻碍相对运动的摩擦力
大小：Ff=μFN
方向：与相对运动
方向相反
1.接触
2.挤压
3.粗糙
4.相对运动或趋势
产生条件
滑动摩擦
摩擦力
静摩擦
【生活情境】
5
L的食用油还有半桶挂在吸盘挂钩上掉不下来,说明墙壁对吸盘挂钩的摩擦力比较大。
探究:
(1)能否估算一下墙壁对吸盘挂钩的摩擦力大小。
(2)若往油桶中加油,当加到5
L时,仍挂在这个吸
盘挂钩上,油桶会不会掉下来?
(已知挂钩质量可以忽略,且能承受的最大重力为50
N,g取9.8
N/kg)
情境·模型·素养
【解析】(1)一般食用油的密度ρ=0.8×103
kg/m3,
则半桶食用油的质量为
m1=ρV1=0.8×103×2.5×10-3
kg=2
kg,
食用油的重力G1=m1g=2×9.8
N=19.6
N,
竖直方向根据二力平衡有f1=G1=19.6
N。
(2)5
L食用油的质量为
m2=ρV2=0.8×103×5×10-3
kg=4
kg,
食用油的重力G2=m2g=4×9.8
N=39.2
N,
竖直方向根据二力平衡有f2=G2=39.2
N<50
N,油桶不会掉下来。
答案:(1)19.6
N　(2)油桶不会掉下来
【生产情境】
《中国制造2025》是国家实施强国战略第一个十年行动纲领,智能机器制造是一个重要方向,其中智能机械臂已广泛应用于各种领域。如图,一机械臂铁夹竖直夹起一个金属小球,小球在空中处于静止状态,铁夹与球接触面保持竖直。
探究:
(1)小球受到的摩擦力大小和方向是怎样的?
请作出解释。
(2)若增大铁夹对小球的压力,小球受到的摩擦力
会如何变化?
【解析】(1)小球受到的摩擦力大小始终与小球的重力相等,方向与相对运动方向相反,竖直向上。
(2)若增大铁夹对小球的压力,小球受到的摩擦力仍然与小球重力相等,大小不变。
答案:见解析
课堂检测·素养达标
1.(2020·扬州高一检测)在中学秋季田径运动会上,李好同学奋力拼搏,勇夺男子100
m冠军,以下两图为该同学奔跑途中的两个瞬间,用f1、f2分别表示该同学在图甲、乙两瞬间所受到的摩擦力,则关于f1、f2的方向,以下说法正确的
是
(　　)
A.f1向后,f2向后　　　
B.f1向前,f2向前
C.f1向前,f2向后
D.f1向后,f2向前
【解析】选C。当后脚用力向后蹬地时,人向前运动,正是由于地面给后脚有个向前的静摩擦力,使运动员能向前运动,即f1向前;当前脚向前跨时,正是由于地面给前脚有个向后的静摩擦力,否则运动员会向前滑动,所以前脚受到地面向后的静摩擦力,即f2向后,C正确。
2.如图,用传送带向上传送货物,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
【解析】选A。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,货物向上运动,所以静摩擦力方向沿传送带向上。
3.如图所示,在水平桌面上有一向右运动的物体,质量为20
kg,在运动过程中,物体还受到一个方向向左的大小为10
N的拉力作用,μ=0.1,则物体受到的滑动摩擦力为(g=10
N/kg)
(　　)
A.10
N,向右　　　　　
B.10
N,向左
C.20
N,向右
D.20
N,向左
【解析】选D。滑动摩擦力f=μN=μmg=0.1×20×10
N=20
N,又滑动摩擦力的方向与相对运动方向相反,所以滑动摩擦力方向向左。故D正确。
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
【解析】选D。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。
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?
【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运动,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,
(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)90
N　0.3　(3)90
N