第三章 相互作用
3 摩擦力
学习目标
1.通过实验认识静摩擦力及方向,理解相对运动趋势.
2.会利用二力平衡条件判断静摩擦力的大小和方向.
3.知道滑动摩擦力的概念及产生条件,会求滑动摩擦力的大小并判断其方向.
自主探究
1.摩擦力可分为 、 和 三类.?
2.摩擦力产生的条件:① ,② ,③ .?
3.摩擦力的方向: .?
4.静摩擦力的增大有一个限度,即为 ,静摩擦力的大小范围是 .?
5.滑动摩擦力的大小与 和 有关.?
6.在相同的压力和相同的接触面材料时,滚动摩擦力要比滑动摩擦力 .?
合作探究
一、静摩擦力
【提出问题】
你能否根据实际情况,判断物体是否受到静摩擦力?
实验探究:手握杯子沿着竖直方向施力,并且从小逐渐地增大,感受静摩擦力的变化.
结论:手对杯子的力竖直向上,而手受到了杯子阻碍手向上的相对运动趋势的静摩擦力,随着手对杯子的力的增大而增大.
【归纳总结】
1.静摩擦力的产生条件:(1) ;(2) ;(3) .?
2.静摩擦力的大小是 变化的,方向 .?
【提出问题】
静摩擦力的大小是如何变化的?
实验探究:探究静摩擦力的大小
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.缓慢的拉动弹簧测力计,观察弹簧测力计的读数和木块的运动状态,(在测力计指针下方轻塞一小纸团,用以记录拉力曾经达到的最大值)记录在表格中.
拉力F
木块运动状态
静摩擦力大小
注意:当木块开始运动后,就不再记录数据.
结论:静摩擦力与弹簧测力计的拉力大小相等,随着拉力的增大而增大.
【归纳总结】
3.静摩擦力的最大值Fmax叫做 (将动未动时的摩擦力),它的数值等于物体刚开始运动时的拉力的大小.?
4.静摩擦力的大小范围是 .?
二、滑动摩擦力
【实验探究】
前面研究了静摩擦力,现在我们继续做前面的实验,用力去拉木块,当力F>Fmax时,我们会发现木块在木板上开始滑动,拉力却明显减小,表明摩擦力明显减小,此时所受到的摩擦力为滑动摩擦力.滑动摩擦力大小与哪些因素有关呢?
实验猜想:(1)与接触面的粗糙程度有关;(2)跟物体间的压力(正压力)有关;(3)跟物体接触面积的大小有关.
设计实验:根据以上几条猜测,设计实验去进行验证探索.(利用控制变量法来进行探究)
压力FN
摩擦力Ff
作出FNFf图象,寻找其中规律.
评估交流:对实验过程和结论进行评估和交流.
【归纳总结】
1.定义:当一个物体在另一个物体表面滑动时,会受到另一物体 它滑动的力,这种力叫做滑动摩擦力.?
2.方向:滑动摩擦力的方向总是 ,跟物体的相对运动的方向 .?
3.滑动摩擦力的大小与正压力成 ,即表达式为 ,其中 是比例常数,叫做 ,跟相互接触的两个物体的 有关,还跟接触面的 有关,是没有 的物理量.?
三、滚动摩擦
【做一做】体验滚动摩擦的大小
如图为自行车的滚动轴承.把滚珠沾上润滑油后放入“轴碗”,外面压上“轴挡”,中间穿上轴,就成了滚动轴承.拆卸一个自行车的滚动轴承,观察其结构,试着自己重新组装.
【归纳总结】
1.一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦,叫做 .?
2.滚动摩擦比滑动摩擦 .?
3.增大摩擦力的方法: 等.?
4.减小摩擦力的方法: 等.?
课堂检测
1.两个物体相互接触,关于接触处的弹力和摩擦力,以下说法正确的是( )
A.一定有弹力,但不一定有摩擦力 B.如果有弹力,则一定有摩擦力
C.如果有摩擦力,则一定有弹力 D.如果有摩擦力,则其大小一定与弹力成正比
2.关于滑动摩擦力的方向,以下说法正确的是( )
A.滑动摩擦力的方向总是和物体的运动方向相反
B.滑动摩擦力不可能是动力
C.滑动摩擦力总是阻碍物体间的相对运动
D.滑动摩擦力可能是动力,也可能是阻力
3.三个质量相同的物体,与水平桌面的动摩擦因数相同,由于所受水平拉力不同,A做匀速运动,B做加速运动,C做减速运动,那么它们受到的摩擦力的大小关系应是( )
A.FA>FB>FC B.FAC.FA=FB=FC D.不能比较大小
4.如图所示,质量为m的木块被水平推力F压着,静止在竖直墙面上,当推力F的大小增加到2F时( )
A.木块所受墙面的弹力增加到原来的2倍
B.木块所受墙面的摩擦力增加到原来的2倍
C.木块所受墙面的弹力不变
D.木块所受墙面的摩擦力不变
5.自行车在平直公路上匀速前进时,前后轮所受摩擦力的方向( )
A.都向后 B.都向前
C.前轮向后,后轮向前 D.前轮向前,后轮向后
6.下列关于摩擦力的说法,正确的是( )
A.相对运动的两物体间一定存在摩擦力
B.摩擦力总是阻碍物体的运动
C.运动物体受到的摩擦力的方向总与运动方向相反
D.相对静止的两个物体之间,也可能有摩擦力的作用
7.如图所示,有一质量为m的砖,它的长、宽、高分别为25cm、15cm、8cm,则当它平放、侧放和竖放时,运动的砖块所受到的滑动摩擦力大小关系为( )
A.F1>F2>F3 B.F1=F2=F3
C.F18.如图所示,质量为20kg的物体,沿粗糙水平地面以某一速度开始向右运动,一水平向左的力F=10N作用于物体上,物体与水平地面间的动摩擦因数为0.1,则物体所受的摩擦力的大小为(g取10N/kg)( )
A.10N,向右 B.10N,向左 C.20N,向右 D.20N,向左
9.如图所示,A、B两物体受到的重力都等于10N,各接触面间动摩擦因数都等于0.3,同时有F=1N的两个水平力分别作用在A和B上.A和B均静止,则地面对B和B对A的摩擦力分别为( )
A.6N,3N B.1N,1N
C.0,1N D.0,2N
10.下列关于滑动摩擦力的说法正确的是( )
A.滑动摩擦力一定是阻力
B.滑动摩擦力总是与物体相对运动的方向相反
C.滑动摩擦力总是与物体间正压力的方向垂直
D.物体做减速运动,一定是受到滑动摩擦力的作用
11.质量为2kg的物体放到水平地板上,用一轻弹簧水平拉该物体,当物体刚开始运动时,弹簧伸长3cm,当拉着物体匀速前进时,弹簧伸长2cm,已知弹簧的劲度系数为k=200N/m,(g取10N/kg)求:
(1)物体所受的最大静摩擦力;
(2)物体和地板间的动摩擦因数.
12.如图所示,GA=20N,GB=10N,A与水平面的滑动摩擦因数μ=0.4,其余摩擦不计,判断下列(1)(2)两种情况下物体A受什么摩擦力?大小如何?(假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)
(1)当F=0时;
(2)当F=10N时;
(3)若要使A匀速运动,所加的竖直方向的力F的大小是多少?
参考答案
自主探究
1.静摩擦力 滑动摩擦力 滚动摩擦力
2.相互接触且挤压 接触面不光滑 存在相对运动或相对运动趋势
3.沿着接触面,跟相对运动或相对运动趋势的方向相反
4.最大静摩擦力Fmax 0~Fmax
5.接触面之间的压力 接触面的粗糙程度
6.小很多
合作探究
一、静摩擦力
1.(1)相互接触且挤压 (2)接触面不光滑 (3)存在相对运动趋势
2.可以 与相对运动趋势方向相反
3.最大静摩擦力
4.0二、滑动摩擦力
1.阻碍
2.沿着接触面 相反
3.正比 F=μFN μ 动摩擦因数 材料 粗糙程度 单位
三、滚动摩擦
1.滚动摩擦力
2.小得多
3.增大接触面间的压力、增加接触面的粗糙程度
4.变滑动摩擦为滚动摩擦、减小接触面间的压力、让接触面变得光滑
课堂检测
1.C 解析:相互接触的两物体若没有挤压,不发生弹性形变,则不一定产生压力,它们之间就没有摩擦力,选项A错误;若相互接触的两物体之间有压力,但两物体接触面光滑,则也不可能有摩擦力,选项B错误;有弹力是有摩擦力的必要条件,所以有摩擦力必有弹力,选项C正确;滑动摩擦力与弹力的大小成正比,但静摩擦力的大小随着外界条件的变化而变化,选项D错误.
2.CD 解析:滑动摩擦力总与物体相对运动方向相反,即总是阻碍物体间的相对运动,但与物体的运动方向可能相同,也可能相反,综上所述,选项C、D正确.
3.C 解析:由F=μFN知,F的大小只与μ和FN有关,与物体的运动状态无关,由于该题中FN与μ相等,故摩擦力大小相同.
4.AD 解析:由于木块静止在竖直墙面上,木块在水平方向受到的推力F与墙面对木块的弹力FN是一对平衡力,即FN=F,当F增加到2F时,墙面对木块的弹力也将增加到2F.在竖直方向上,木块的重力与墙面对木块的静摩擦力是一对平衡力,即摩擦力大小不变.
5.C 解析:自行车匀速前进时,由于人通过链条给后轮一个力,使后轮顺时针转动,设后轮与地面接触处光滑,则后轮应加速顺时针转动,说明后轮有相对地面向后转动的趋势,由于静摩擦力的方向与物体的相对运动趋势方向相反,故后轮所受静摩擦力Ff1的方向向前;前轮转动是由于前轮受到力的作用,若前轮与地面接触处光滑,则前轮就不会转动,故前轮相对地面有向前运动的趋势,其所受摩擦力Ff2向后,如图所示.
6.D 解析:产生摩擦力的条件:物体间相互接触、接触面不光滑、有正压力(垂直接触面的弹力)、有相对运动(或相对运动趋势),四者缺一不可,故选项A错误;摩擦力的方向总是阻碍物体间的相对运动,“相对运动”指以二者之一为参考系,而物体的运动所选取的参考系,通常是指地面,与相对运动选的参考系可以不一致,故选项B、C错误,选项D正确;静摩擦力便是发生在相对静止,但有相对运动趋势的两个相互接触的物体之间.
7.B 解析:由F=μFN可知,滑动摩擦力的大小与正压力FN有关,而与接触面积的大小无关,所以三种情况下摩擦力大小相等.
8.D 解析:此题不要被施加一个外力所迷惑,物体向右运动,滑动摩擦力的方向就向左,由F'=μFN=μmg得F'=0.1×20×10N=20N.
9.C 解析:应用整体法,即A、B整体水平方向所受外力大小相等、方向相反,故地面对B无摩擦力.以A为研究对象,水平方向必受大小与F相等、方向与F相反的静摩擦力,故选项C正确.
10.BC 解析:滑动摩擦力可以充当阻力,也可以充当动力,所以选项A错误;滑动摩擦力的方向总是与物体相对运动的方向相反,所以选项B正确;弹力的方向与接触面垂直,而摩擦力的方向又与接触面相切,所以选项C正确;物体做减速运动,也可能受到外力的作用,如接触面光滑,则不受滑动摩擦力的作用,选项D错误.
11.解析:(1)物体刚开始运动时受到的摩擦力即为最大静摩擦力,由二力平衡可知,此时物体受的最大静摩擦力等于弹簧的弹力,Fmax=kx1=200×0.03N=6N.
(2)物体和地板间的滑动摩擦力
F=kx2=200×0.02N=4N
而F=μFN,FN=mg,故μ==0.2.
答案:(1)6N (2)0.2
12.解析:(1)F=0时,A与水平面之间的最大静摩擦力Fmax1=μGA=0.4×20N=8N,可见Fmax1(2)F=10N时,A与水平面之间的最大静摩擦力
Fmax2=μ(GA+F2)=0.4×(20+10)N=12N
可见Fmax2>GB,物体A仍然静止,受到静摩擦力的作用,其大小F静2=GB=10N.
(3)若要使A匀速运动,由平衡可知A受的滑动摩擦力大小F滑3=GB=10N
又F滑3=μ(GA+F3)
代入数据解得F3=5N.
答案:(1)受滑动摩擦力 8N (2)受静摩擦力 10N (3)5N
课件18张PPT。3 摩擦力 1、摩擦力可分为 、 和 三类。
2、静摩擦力产生的条件：① ，② ，③ 。
3、静摩擦力的方向： 。
4、滑动摩擦力产生的条件：① ，
② ，③ 。
5、滑动摩擦力的方向： 。
7、 滑动摩擦力的大小与 和 有关
8、滚动摩擦是 产生的摩擦，在相同的压力和相同的接触面材料时，滚动摩擦力要比滑动摩擦力 。
自主学习展示滚动摩擦力静摩擦力滑动摩擦力物体间存在相对运动趋势物体间存在压力接触面粗糙与物体间相对运动趋势的方向相反物体间存在压力接触面粗糙物体间存在相对运动与物体间相对运动的方向相反压力接触面材料及粗糙程度小一个物体在另一个物体上滚动时FF/课堂互动探究一、 静摩擦力1、定义：两个接触的物体，当一个物体相对另一个物体有相对运动趋势时，产生的摩擦叫静摩擦力。2、产生条件：①接触面粗糙 ②接触并挤压 ③有相对运动趋势。3、方向：沿着接触面并且与相对运动趋势方向相反.实验结论：静摩擦力随拉力的增大而增大，当拉力达到某一数值时木块开始移动。5、最大静摩擦力：（在数值上等于物体刚刚开始运动时的拉力）静摩擦力的范围： 0＜F≤Fmax①静摩擦力大小与压力是否存在正比关系？
② 受静摩擦力作用的物体可不可以是运动的？
③最大静摩擦力的大小与与哪些因素有关？实验探究4、大小：物体相对于传送带处于静止状态，判断下列传送带上物体有无静摩擦力以及其方向。二、滑动摩擦力1、定义：两个接触的物体，当一个物体在另一个物体表面滑动的时候，会受到另一个物体阻碍它滑动的力,叫滑动摩擦力。2、产生条件： ①接触面粗糙 ②接触并挤压
③发生相对滑动3、方向：沿着接触面并且与物体的相对运动方向相反强调：滑动摩擦力的方向与物体相对接触面的运动方向相反，而不能说与物体运动方向相反。【实例分析】
观察A在B上滑动时的情况进行具体的分析。理解相对运动含义。4、大小：（探究：滑动摩擦力F的大小与何因素有关？）（1）猜想：（2）如何探究滑动摩擦力与这些因素的关系 ？①滑动摩擦力与接触面的面积关系
②滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系
③滑动摩擦力与物体移动速度的关系
④滑动摩擦力与物体对接触面的正压力的关系控制变量法（3）实验过程：（4）实验结论：①滑动摩擦力与接触面的面积无关
②滑动摩擦力与接触面粗糙程度有关
③滑动摩擦力与物体移动速度无关
④滑动摩擦力与物体对接触面的正压力有关（成正比）滑动摩擦力的大小滑动摩擦力的大小跟接触面间的正压力成正比，即
F＝μFNμ是比例常数，没有单位，叫动摩擦因数。
μ的大小跟两接触物体的材料及接触面的情况（如粗糙程度有关）有关。注意：① FN 为正压力。（不一定等于重力）②μ为动摩擦因数，无单位，μ与接触面的材料和粗糙程度有关。例：在东北的冬季伐木工作中，伐下的木料常装在雪撬上，马拉着雪撬在冰道上滑行，将木料运出。一个有钢制滑板的雪撬，连同木料的总重量为4.9×104N。在水平的冰道上(μ=0.02)，马要在水平方向用多大的力，才能够拉着雪撬匀速前进？成功体验解：已知G＝ 4.9×104N，μ＝0.02，求拉力F1 马拉雪橇匀速前进时，马对雪橇的拉力F1与冰道对雪橇的滑动摩擦力F2大小相等，即 F1 = F2 =μFN代入数值得 F1 = 0.02×4.9×104N＝980N马要在水平方向用980N的力,才能够拉着雪橇匀速前进。雪橇与冰道间的压力FN大小等于的雪橇总重量G，
即FN＝ G三：滚动摩擦力1、定义：一个物体在另一个物体表面滚动时产生的摩擦。 2、说明：当压力相同时，滚动摩擦比滑动摩擦小的多 旅行箱下面为什么要装轮子？地面上有沙子,人为什么容易滑倒?
静摩擦力的产生条件静摩擦力的方向静摩擦力的大小知识小结：滑动摩擦力的产生条件滑动摩擦力的方向滑动摩擦力的大小滚动摩擦比滑动摩擦小很多。方法采集：类比法，控制变量法；探索未知领域的一般方法：
观察现象、猜想假设、实验验证。静摩擦力滑动摩擦力滚动摩擦力摩擦力课件33张PPT。摩擦力§3.3运动员受到雪地的滑动摩擦力【设景激疑，导入新课】 实验探究1：体验静摩擦力 教师：请两位同学将已经事先准备好的页页交叠的书拉开。 刹车现象 刹车滑动.mpg一、摩擦力的定义： 两个相互接触且相互挤压的物体，
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
力叫做摩擦力摩擦力的分类｛静摩擦力滑动摩擦力滚动摩擦力二、静摩擦力：1、静摩擦力产生的条件:(1) 两物体直接接触且相对静止的，在接触 面之间存在弹力。 （2）两物体间有相对运动的趋势。 （3）接触面粗糙。与相对运动趋势方向相反相对运动趋势方向摩擦力方向拉力静摩擦力的方向静摩擦力相对运动趋势方向与相对运动趋势方向相反摩擦力方向，“静”并非静止不动，而是相对于所接触的物体相对速度为零。对地面而言，有可能静止，也有可能运动，如图所示。2.实验探究静摩擦力的大小和方向 教师：从图示可以看出，静摩擦力是变力，决定其大小和方向的因素是什么？（明确探究的主题），请同学们设计实验探究的方案！
学生阅读教材“演示”，尝试提出实验方案、步骤和相关观察与记录的数据。
师生合作探究：
器材介绍：如图所示，当定滑轮的绳子下端悬挂砝码时，物块保持静止状态。2、静摩擦力大小和方向：（1）静摩擦力的方向:沿接触面跟物体相对运动趋势方向相反 （2）静摩擦力的大小:随使物体产生相对运动趋势的外力增大而增大变化的！有范围！0根据：二力平衡条件
摩擦力方向摩擦力方向拔 河 比 赛静摩擦力在生活中的应用 三、滑动摩擦力：1、滑动摩擦力产生的条件：（1）两物体接触且接触面间存在弹力（2）接触面粗糙（3）两物体间发生相对运动滑动摩擦力与相对运动方向相反相对运动方向摩擦力方向拉力1.体验滑动摩擦力怎样测出滑动摩擦力的大小呢？通过弹簧秤测定拉力的大小通过二力平衡得到滑动摩擦力的大小F=Ff匀速这个方案在实际操作中有没有什么不足之处呢？
2.探究滑动摩擦力大小决定的因素匀速静止转化的思想滑动摩擦力的大小与哪些因素有关呢？控制变量法1.材料及粗糙程度不变的情况下，Ff与FN之间的关系2.FN不变的情况下，
Ff与材料及其粗糙程度的关系探究1：研究滑动摩擦力与运动状态之间的关系
外力拉动木板运动，观测木板在不同状态下弹簧秤的示数，填写表格1；结论一：__________结论二：_________探究2：研究滑动摩擦力与接触面粗糙程度之间的关系
通过在木板表面上铺不同的材料，改变木板与物块接触面之间的粗糙程度。为提高实验观察的直观性，外力拉动木块运动均做匀速直线运动，观察弹簧秤的示数，间接获得物块受到滑动摩擦力的大小。填写表格2：探究3：研究滑动摩擦力与正压力之间的关系 在图所示的实验中，增加物块上叠放的砝码个数，拉动木板运动，观测并记录弹簧秤的示数，对表格中的数据分析：结论三：_________探究4：正压力与重力之间的关系 如果在图所示的实验中，物块上放置一磁铁，木板上镶嵌一长铁板，在同样实验的前提下拉动木板运动，观察弹簧秤的示数如何发生改变？ 问题1：物块对木板的压力与物块自身的重力存在什么关系？ 问题2：如果物块与木板之间是气垫导轨，通过控制喷气阀有效改变喷气速度，从而改变物块对支持面压力的大小。当物块对木板压力逐渐变小的时候，观察弹簧秤拉力大小的变化？ 问题3：质量为的木块在垂直的外力的作用下静止在墙面上。现在外力逐渐减小，但仍然作用在物块上，物块沿墙面竖直下滑，分析滑动摩擦力大小的变化？结论四：_________探究5：研究滑动摩擦力与接触面积之间的关系 在图所示的实验中，将长方体物块竖直立起来，在保证物块对木板压力不变的前提下，观察弹簧秤的示数？ 现象：改变物块与木板的接触面积，无论物块做匀速运动还是做加速、减速运动，在物块对木板的压力不变和接触面的粗糙程度不变的前提下，物块受到的滑动摩擦力不变 。结论五：_________2、滑动摩擦力的方向：沿接触面跟物体相对运动方向相反3、滑动摩擦力的大小：摩擦力5.swfF=μFNμ------动摩擦因数 FN-----垂直压力 动摩擦因数μ:由材料、接触面粗糙程度决定；
μ单位：没有 教师归纳：几种常见材料间的动摩擦因数问题：在相同条件下，最大静摩擦力
与滑动摩擦力谁大？静止物体滑动结论：滑动摩擦力稍小于最大静摩擦力，有时可近似认为二者相等实验研究表明滑动摩擦力与静摩擦力异同：例1：在我国东北寒冷的冬季，雪橇是常见的运输工具。 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。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？解 : 匀速前进时马的拉力与摩擦力大小相等，所以F=uFN=uG=0.02×4.9×104N=980N摩擦力是多大？解: 由于拉力600N小于最大静摩擦力,故雪橇静止受
的是静摩擦力,大小即为外拉力600N.如果马用600牛的拉力拉雪橇时，雪橇受到地面的脚有向后的运动趋势受到向前的摩擦力探究1:
运动员起跑加速阶段后蹬脚受到的摩擦力的方向探究2:
骑自行车时前轮和后轮受摩擦力的情况
骑自行车时静摩擦力的分析.swf仔细观察以下图片，你能得出什么判断？ 仔细观察以下图片，你能得出什么判断？小 结
一、静摩擦力
1、发生在两个相互接触、粗糙有压力且有相对运动趋势的物体之间。
2、条件： ①接触且有压力 ②粗糙③有相对运动的趋势。 判断相对运动趋势方向的方法是：假设接触面是光滑的，物体的运动方向就是相对运动趋势的方向。如果物体不运动则没有运动趋势。
3、方向：跟物体相对运动趋势的方向相反
4、最大静摩擦力：等于使物体刚刚开始运动时沿接
触面方向的外力的大小。
5、大小：0＜F 静≤Fmax （由二力平衡条件来确定） 二、滑动摩擦力
1、发生在两个相互接触、粗糙且有正压力的相对运动 的物体之间。
2、条件：①接触且有正压力②粗糙 ③相对运动
3、方向：跟物体相对运动的方向相反。
4、大小：F=μFN （ FN 表示正压力）
