3.3 摩擦力 课件 (共43张PPT) 高一物理鲁科版必修第一册

(共43张PPT)
第3章 相互作用
第3节 摩擦力
在生活中，摩擦力无处不在。用橡皮擦去铅笔字，用双手接住篮球，自行车刹车等都与摩擦力有关。没有摩擦力，我们将寸步难行。那么，摩擦力有哪些特点呢 本节将学习与摩擦力相关的内容。
1.滑动摩擦力
当两个物体彼此接触和挤压，并发生相对滑动时，在接触面上就会产生阻碍相对滑动的力，这种力称为滑动摩擦力。滑动摩擦力的方向总是与接触面相切，并与物体相对运动的方向相反(图3-23)
迷你实验室
感受滑动摩擦力
把手掌压在桌面或其他物体的表面(图3-24)，在大小不同的压力下向前平移手掌。通过比较，感受滑动摩擦力的大小与哪些因素有关。
实验与探究
滑动摩擦力大小与物体间压力大小的关系
如图3-25 所示，弹簧测力计一端固定于P点，另一端系一细线，与物体A水平连接拉动木板B，当物体A稳定时，A、B间的滑动摩擦力广的大小等于弹簧测力计的示数。
在物体A上添加砝码，改变A对B的压力N，测出对应的f记录各次的N/值，相应填入表3-2中，并研究N与f的关系。
实验结果表明，随着压力N的增大，滑动摩擦力F的大小_____________。但的大小______________.这说明滑动摩擦力f的大小与压力 N的大小。
改变水平木板的粗糙程度，重复上述实验，结果如何 请继续探究。
大量实验研究表明:滑动摩擦力的大小与压力N的大小成正比，即
式中的比例系数称为动摩擦因数。它是两个的比值没有单位。从的数值与相互接触的两物体的材料及接触面的情况(如粗程度等)有关一些材料间的动摩擦因数见表3-3。
例题
有的地方，人们常用狗拉雪橇（图3-26 ）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300kg。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=9.8N/kg)
分析
以雪橇为研究对象，其受到的拉力和摩擦力如图3-27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：由题意可知，从=0.02，m=300kg。
雪橇做水平方向的匀速直线运动，则
F=f N= mg
由滑动摩擦力公式f = N，知
F=μmg
=0.02×300kg×9.8N/kg
=58.8N 故狗拉雪橇的拉力大小为58.8N
讨论
58.8N相当于一个人提约6kg的物体所用的力。用这么小的力就可拉动总质量为 300 kg 的雪橇，可见雪地上物体受到的滑动摩擦力一般较小。这也是雪天的时候人容易滑倒的原因之一。
迁 移
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，雪所受的摩擦力是否改变 请简述理由。
摩擦力不改变。由公式f=μN可知;滑动摩擦力的大小只与接触面的情况和物体间压力有关。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，接触面的情况和物体间的压力不变，滑动摩擦力的犬小不变。滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关。
2.静摩擦力
当两个彼此接触、挤压的物体之间没有发生相对运动，但具有相对运动的趋势时，接触面上会产生一种阻碍相对运动趋势的力，这种力称为静摩擦力。
静摩擦力的方向总是与接触面相切，并且与相对运动趋势的方向相反。
如图所示，用力拉木箱，在没有拉动木箱的情况下，木箱虽然静止，但具有相对地面向右运动的趋势，因此受到向左的静摩擦力。
物理聊吧
静止在斜坡上的巨石(图3-29)有没有滑动的趋势 石块是否受到静摩擦力的作用 如果有，石块受到的静摩擦力方向如何 在生活中，人们常利用传送装置运送物品(图3-30)。
若物体与水平传送带相对静止并一起做匀速直线运动，物体是否受到静摩擦力的作用
在图3-28所示的情况下，开始时，静摩擦力随拉力的增大而增大。当拉力增大到某一值时，物体突然开始沿接触面滑动。
可见，静摩擦力增大到一定限度时，就不再增大，这时物体与接触面之间的静摩擦力达到最大，这个最大值称为最大静摩擦力，记作当拉力大于最大静摩擦力后，物体开始滑动静摩擦力广的值在0与fmax之间，即
0＜f ≤ fmax
实验与探究
粗测最大静摩擦力
如图3-31所示，将一个物块放在水平桌面上，然后用弹簧测力计水平拉物块逐渐增大拉力直到物块滑动、记下刚好使物块滑动时测力计的示数，此示数可视为物块与桌面间的最大静摩擦力。
在物块上添加砝码，再次水平拉物块，并记下刚好使物块滑动时测力计的示数。比较并恩考:物块与桌面之间的最大静摩擦力与压力有什么关系
实验表明，最大静摩擦力与两物体间的压力成正比，并与接触面的性质有关。
更精确的实验表明，最大静摩擦力略大于滑动摩擦力。
有时为了计算方便，可认为最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力。
例题
质量为2kg的木箱静止在水平地面上。木箱与地面间的动摩因数为05大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等，取重力加速度g=10NKg。现给木箱一水平拉力
(1)当拉力大小为5时，地面对木箱的摩擦力是多大
(2)当拉力大小变为12时，地面对木箱的摩擦力是多大
当拉力F=12N时，F＞fmax木箱滑动起来，地面对木箱的摩擦力为滑动摩擦力
f滑=μN=μmg=0.5×2kg×10N/kg=10N
(3)此后若将拉力减小为5N(木箱仍在滑动)，面对木箱的摩力是多大
当拉力减小为5时，木箱仍在地面上滑动，所以木箱受到地面的摩擦力仍是滑动摩擦力，大小为10N。
讨论
要让原先静止在水平地面上的木箱发生相对滑动，所用的拉力要大于最大静摩擦力。
发生相对滑动之后，木箱所受的摩擦力也从原来的静摩擦力转变成滑动摩擦力。
3.摩擦力的调控
在生产生活中，我们有时需要尽可能加大摩擦力，有时又希望把摩擦力减到最小。
掌握了摩擦力的有关规律，就可根据需要找到调控摩擦力的方法。
我们需要增大摩擦力时可采用加大压力的方法或选用动摩擦因数更大的材料等，我们需要减小摩擦力时，则可采用相反的方法。
例如，为了打开密封的瓶装罐头盖子，人们发明了可增大摩擦力的开瓶器(图3-32):
在冰壶比赛中，为了让冰壶能够在赛道上按照期望的方式滑动，运动员就要反复刷冰以小摩擦力(图3-33)
调控摩擦力的巧妙方法还有很多。
然而，人们发现，虽可用各种办法减小摩擦力，却不可能完全消除摩擦力。
不过，若对于研究的问题来说，摩擦力小到可忽略不计，我们则称相关的物体为光滑物体。
节练习
1.在平直公路上，一人用水平力推抛错的汽车但未推动。有同学认为，原因是人的推力小于汽车受到的静摩擦力。该同学的看法是否正确 若正确，请说明理由;若不正确，请指出错误之处并作出正确解释。
不正确，人的推力与汽车受到的静摩擦力大小相等;人的推力小于地面对汽车的最大静摩擦力,故不能推动汽车。
2.质量为m 的运动员用双手握住固定的坚直杆匀速攀上和速滑下时，所受的摩擦力分别是哪一种摩擦力 摩擦力的大小和方向如何
匀速攀上时人受的是静摩擦力，根据二力平衡，方向向上，大小等于mg ;匀速滑下时人受的是滑动摩擦力，根据二力平衡方向向上，大小等于mg。
3.有同学说，滑动摩擦力的公式f=μN中N的大小一定等于物体重力的大小。这种说法对吗 请举例加以说明。
不正确，当质量为m物体在倾角为α的斜面上滑动时，N=mgcos α
4.如图所示，用手握住杯子使其坚直静止于空中。下列说法正确的是
A 杯子受到的摩擦力方向坚直向上
B.杯子受到的摩擦力大小与重力大小相等
C.手握得越紧，杯子受到的摩擦力越大
D.手握得越紧，杯子和手之间的最大静摩擦力越大
5.如图所示，水平向右运动的物体重力为200 N，物休与水平面之间的动摩擦因数μ=0.1。在运动过程中，物体还受到一个水平向左的拉力F的作用。求物体受到的摩擦力。
物体相对地面向右运动，所以物体收到滑动摩擦力的作用，其大小为F1=μFN=μG=0.1×200N=20N，滑动摩擦力的方向与相对运动方向相反，故摩擦力方向水平向左
6.请想象并猫述如果世界上没有摩擦力会是什么样子。
如果没有摩擦力人在绝对光滑的地面上寸步难行，一旦跌倒在地上无法挣扎起来。绳子不能打结。机器都将散成许多零件。任何物体只要运动起来永远不会停止下来。各种运动着的物体将相互碰撞。整个世界将是一片混乱。