3.3 摩擦力课件 2023-2024学年高一物理粤教版必修第一册（29张ppt)

(共29张PPT)
第三章 相互作用
第三节 摩擦力
摩擦力是自然界常见的一种力。两个相互接触的物体之间发生相对运动或有相对运动趋势时，摩擦力便产生了。鞋子穿久了，鞋底的花纹就会被磨平；机场利用传送带运送旅客行李；行驶中的汽车需要通过刹车装置才能停下来；用小提琴演奏时。需要用琴弓在弦上拉动才能奏出美妙的音乐。这些都是生活中与摩擦力有关的现象。
滑动摩擦力
在初中物理中，我们知道，两个相互接触并有挤压的物体之间发生相对运动时，产生的摩擦叫作滑动摩擦。在滑动摩擦中，在接触面上产生的阻碍物体相对运动的作用力，叫作滑动摩擦力。滑动摩擦力的方向总是与物体相对运动的方向相反，与它们的接触面相切。
滑动摩擦力的大小与两个物体间的压力、物体接触面的粗糙程度有关。压力越大、物体的接触面越粗糙，两个物体间的滑动摩擦力就越大。那么，滑动摩擦力的大小与这两个因素之间有什么定量关系呢？
思考
滑动摩擦力的产生条件是什么？
（1）接触面粗糙；
（2）相互接触且有挤压(或有弹力)；
（3）要有相对运动。
压力越大、物体的接触面越粗糙，两个物体间的滑动摩擦力就越大。
滑动摩擦力的大小与两个物体间的压力、物体接触面的粗糙程度有什么关系？
实验与探究
用带滑轮的长木板、电动机、平板小车、毛巾、木块、砝码、细线、弹簧测力计等，探究滑动摩擦力的大小与压力、接触面粗糙程度之间的定量关系。
设计实验时，思考下列问题。
如何改变压力？怎样测量压力？
(2)怎样改变物体与接触面的性质？
(3)如何测量木块受到的滑动摩擦力的大小？
如图所示，用弹簧测力计测出木块的重力的大小，即为木块对平板小车的压力。用电动机带动平板小车向左缓慢匀速运动，注意观察弹簧测力计指针位置。当指针位置保持相对稳定时，读出其示数，即为木块所受滑动摩擦力的大小，将结果填入下表中。
滑动摩擦装置图
保持木块与平板小车间接触面的粗糙程度不变，在木块上方依次增加砝码，重复上述步骤。
保持压力不变，改变接触面的粗糙程度，重复上述实验。
实验次数n 1 2 3 4 5
压力FN/N
接触面1：弹簧测力计的示数f/N
接触面2：弹簧测力计的示数f/N
实验数据记录表
0.58
2.67
0.20
1.10
0.38
1.65
0.50
2.13
0.62
0.78
根据表格中的两组实验数据，在如图所示的坐标平面内，分别作出 f-FN图像，可以从中发现什么规律
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
绘制f-FN图像
从作出的f-FN图像可以发现，对同一接触面，图线呈一条倾斜的直线，直线斜率为，说明滑动摩擦力与压力的大小成正比。对不同的接触面，的值不同，反映出接触面的性质 (粗糙程度) 不同。的值越大，则表示接触面越粗糙。
同一接触面的是一个定值，不同接触面的值不同。的值大，意味着在相同的压力情况下，滑动摩擦力大。我们把的值定义为动摩擦因数，用符号从表示。动摩擦因数与接触面的材料和粗糙程度有关，下表为几种常见材料间的动摩擦因数。
几种常见材料间的动摩擦因数
大量实验表明，滑动摩擦力的大小f 跟压力FN成正比，还跟接触面的性质有关。即
f=
典例精析
某同学要重新布置自己的房间，他用 100 N 的水平拉力匀速拉动质量为 25 kg的书桌，书桌与地面间的动摩擦因数是多少？如果要在同样情况下匀速移动质量为 75 kg的书柜，他用100 N的力能拉动书柜吗？为什么？(取g=10 m/s2)
分析: 本题的研究对象是书桌和书柜。书桌在水平方向受到两个力：水平拉力和地面对它的滑动摩擦力。书桌在这两个力的作用下做匀速直线运动，这两个力是一对平衡力。它们的大小相等、方向相反。由滑动摩擦力的计算公式f=，即可求出书桌与地面间的动摩擦因数。其中是书桌对地面的压力，它的大小等于书桌重力的大小。对于本题的第二问，分析思路和应用的公式与第一问相同，但要注意两种情况下的相同点和不同点。题中的“同样情况”表示书柜与地面间的动摩擦因数相同，但两者的质量不同，书柜移动时所需要的拉力也不同。
书桌移动时的受力分析
解：书桌移动时在水平方向的受力分析如图所示。
用100 N的水平拉力匀速移动书桌，根据二力平衡，书桌受到地面的滑动摩擦力为 100 N。
而书桌对地面的压力
1=m1g=25×10 N=250 N
根据f=，可得= = = 0.4
即书桌与地面间的动摩擦因数为0.4。在同样情况下移动质量为 75 kg的书柜时，书柜与地面间的动摩擦因数也是0.4，此时书柜对地面的压力为
2=m2g=75×10 N=750 N
移动书柜所需的水平拉力为
F==0.4×750 N=300 N
即用 100 N 的水平拉力不能移动书柜。
静摩擦力
坚直提起两本书页交叉的书
如图所示，将两本书一页页交叉叠好后，竖直提起其中一本书，另一本书会不会掉落
观察与思考
双手按压桌面
将双手按压在桌面上，用力向前推，手保持不动，手有什么感觉
手按压桌面用力向前推，手有向前运动的趋势，会明显地感受到桌面对手有一个阻碍作用的力。
这个力的方向与手相对桌面的运动趋势相反。
手握玻璃瓶
手握一个玻璃瓶，处于静止状态，如果松手，会出现什么情况
手握玻璃瓶处于静止状态，说明玻璃瓶在竖直方向上，除了受到重力作用外，还受到一个与重力方向相反的力的作用，而这个力与瓶的重力的大小相等、方向相反。如果松手，瓶子将会自由落下，说明瓶子有向下运动的趋势。
水平推木箱
用力水平推一个木箱，但没有推动，原因是什么
用力水平推木箱，木箱有相对地面运动的趋势，但没有推动，说明木箱在水平方向上，除了受到一个推力外，还受到一个与推力方向相反的力的作用，这个力与推力平衡。
当两个相互接触的物体之间具有相对运动趋势时，物体间产生的摩擦叫作静摩擦，这时产生的摩擦力叫作静摩擦力。静摩擦力的方向总是与物体相对运动趋势的方向相反，与它们的接触面相切。
【思考问题】静摩擦力的产生条件是什么？
（1）接触面粗糙；
（2）相互接触且有挤压(或有弹力)；
（3）要有相对运动趋势。
实验与探究
用弹簧测力计拉物体
如图所示，用弹簧测力计沿水平方向拉静止在水平桌面上的木块A，由弹簧测力计示数为 0 逐渐增加拉力，直到木块运动为止。观察此过程中弹簧测力计的示数变化，特别要注意木块刚被拉动时弹簧测力计的示数。
在木块上增加砝码，重复上述实验。
根据实验结果，讨论下列问题。
(1) 木块 A 在水平桌面上，不用外力去拉，它有没有受到摩擦力的作用？用弹簧测力计轻轻拉木块，但它不动，木块有没有受到摩擦力的作用？如果有，其大小如何？方向如何？拉动木块后，它还受到摩擦力的作用吗？如果有，其大小和方向又如何？
(2) 静摩擦力的大小是一个固定的值吗？它与压力有关吗？如何确定其大小？如果用力传感器代替弹簧测力计做这个实验，我们就能够在计算机屏幕上直接显示拉力变化的图线。做一做，看看有什么新的发现。
如图所示，我们用较小的水平拉力拉木块。虽然木块有相对桌面运动的趋势，但木块并没有动，这是由于木块跟桌面之间存在静摩擦力。这个静摩擦力和拉力都作用在木块上，它们的大小相等、方向相反，彼此平衡，因此木块保持静止。
随着拉力的增大，如果拉力还未足以拉动木块，木块依旧保持不动，拉力跟静摩擦力仍然保持平衡。可见，静摩擦力随着拉力的增大而增大。物体所受到的静摩擦力有一个最大值，这个最大值叫作最大静摩擦力。 最大静摩擦力fmax在数值上等于物体刚刚开始运动时所需的最小拉力。两物体间实际发生的静摩擦力f在0和最大静摩擦力fmax之间，即0摩擦力的应用
摩擦力在社会生产生活实际中的应用非常广泛。如人赤脚在较光滑的地面上行走十分困难，这是因为接触面摩擦力太小的缘故，穿上鞋子后，鞋底上的各种花纹增大接触面的粗糙程度，走路也就容易了；汽车上坡出现打滑时，在路面上撒些粗石子，汽车就能顺利前进，这也是靠改变接触面的情况来增大摩擦力；在各类机器轴承中安装滚珠且加入润滑油是为了减小摩擦，保证机器的良好运行。可见，人们的生产生活实际都与摩擦力有关，有益的摩擦要充分利用，有害的摩擦要尽量减小。
完成课后相关练习
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