高中物理 教科版必修1 第二章第4节《摩擦力》教案

4　摩擦力
学习目标 重点难点
1．通过实验认识静摩擦力的规律，知道最大静摩擦力．2．知道滑动摩擦力的概念及产生的条件，会判断滑动摩擦力的方向．3．会运用公式f＝μN计算滑动摩擦力的大小．4．会用二力平衡条件判断静摩擦力的大小和方向． 重点：1．摩擦力的产生条件．2．f＝μN的理解和应用．难点：1．静摩擦力的方向判定．2．理解摩擦力的产生条件“物体有相对运动或相对运动趋势”中“相对”的含义．
1．摩擦力
定义：两个相互接触且挤压的物体，当它们发 ( http: / / www.21cnjy.com )生________或具有____________时，就会在接触面上产生阻碍________或____________的力．
2．静摩擦力和滑动摩擦力
摩擦力 静摩擦力 滑动摩擦力
定义 两个只有____________，没有相对运动的物体间的摩擦力 两个具有________的物体间的摩擦力
产生条件 接触面粗糙两物体间有弹力两物体间有相对运动趋势 接触面粗糙两物体间有弹力两物体间有相对运动
大小 0＜f≤f静max，f静max为最大静摩擦力，由物体的运动状态及外界对它的施力情况决定 f＝μN，N为压力，μ为动摩擦因数
方向 与接触面____，并且跟物体的____________方向相反 与接触面____，并且跟物体的________方向相反
作用效果 总是阻碍物体间的_________ 总是阻碍物体间的______
预习交流
摩擦力一定为阻力吗？试举例说明．
在预习中还有哪些问题需要你在听课时加以关注？请在下列表格中做个备忘吧！
我的学困点 我的学疑点
答案：
1．相对运动　相对运动趋势　相对运动　相对运动趋势
2．相对运动趋势　相对运动　平行　相对运动趋势　平行　相对运动　相对运动趋势　相对运动
预习交流：答案：摩擦力不一定是阻力，如传送带把货物运送到高处，就是靠传送带对货物静摩擦力的作用，此处静摩擦力为动力．
一、滑动摩擦力
1．根据滑动摩擦力的定义，讨论滑动摩擦力的产生条件是怎样的？
2．实验：（1）将手在桌面上滑动，感受手受到的滑动摩擦力的方向．（2）用毛刷扫桌面，观察刷毛的弯曲方向，分析毛刷受到的滑动摩擦力方向．
实验后总结滑动摩擦力方向的特点．
3．滑动摩擦力公式中的压力大小是否在任何情况下都等于物体的重力大小？请举例说明．
4．由滑动摩擦力计算公式f＝μN得μ＝，能否说动摩擦因数跟摩擦力成正比，跟正压力成反比？
重为400 N的木箱放在水平面上，木箱与地 ( http: / / www.21cnjy.com )面间的最大静摩擦力是120 N，动摩擦因数是0.25，如果分别用70 N和150 N的水平力推木箱，求木箱受到的摩擦力分别是多少？
1．滑动摩擦力的产生条件
（1）两物体间有弹力；（2）接触面不光滑；（3）两物体发生了相对运动（滑动）．只有以上三个条件同时满足，才能确定滑动摩擦力的存在．
2．大小
（1）滑动摩擦力公式：滑动摩擦力与两个物体间的压力成正比，即f＝μN，其中N是两个物体间的压力（即两个物体接触面上的弹力）．
（2）动摩擦因数μ：公式f＝μN中的比例系数μ叫做动摩擦因数．
动摩擦因数是一个没有单位的量．μ的大小由相互接触的两个物体的材料及其表面状况（干湿、粗糙程度）等因素决定，与两个物体间有无相对滑动及压力的大小无关．虽可用μ＝求得动摩擦因数的大小，但不能认为动摩擦因数与滑动摩擦力成正比，与正压力成反比．物体表面光滑或不计摩擦时，即认为μ＝0．
3．方向
物体受到的滑动摩擦力的方向总是跟接触面相切，阻碍物体之间的相对运动．
二、静摩擦力
1．根据静摩擦力的定义，讨论静摩擦力的产生条件是什么？
2．实验：（1）当手压在桌面上且有向前的滑 ( http: / / www.21cnjy.com )动趋势时，感受手受到的静摩擦力的方向．（2）当毛刷压在桌面上且有向前的运动趋势时，观察刷毛的弯曲方向，分析毛刷受到的静摩擦力方向．实验后总结静摩擦力的方向有怎样的特点．
3．实验探究
在水平桌面上放一长木板，上面放一质量较大的木块．开始时，在木板与木块接触的外侧面做两个对顶的三角形的记号．当用手沿图中箭头所示方向缓缓地拉木板时，可以看到木块随木板一起移动，弹簧测力计的示数逐渐增大，但两个三角形记号的相对位置却没有变化，直到弹簧测力计的示数增大到某一数值后，才看到两个三角形记号相对位置发生变化．则：
（1）此过程中木板对木块有怎样的作用力？方向如何？大小如何？
（2）当木块相对木板将要滑动时弹簧测力计的示数如何？有何意义？
（3）思考：最大静摩擦力的大小与哪些因素有关？最大静摩擦力和滑动摩擦力有什么关系？
4．思考讨论运动的物体可以受静摩擦力吗？静摩擦力总是阻力吗？请举例说明．
如图所示，A、B两物块竖直叠放在水平面上，今用水平力F拉B物块，两物块均静止，那么物块A是否受静摩擦力作用呢？
1．产生的条件
（1）接触面是粗糙的．
（2）两物体有相对运动的趋势．
（3）两物体在接触面上有正压力（弹力）．
2．大小
静摩擦力的大小比较复杂，一般会随着外力的变化而变化，其具体数值必须结合运动状态，由实际情况来决定．静摩擦力的大小一般可根据二力平衡来求．
3．方向
静摩擦力的方向必定和接触面相切，总与相对运动趋势的方向相反．
两个物体保持相对静止，要判 ( http: / / www.21cnjy.com )断其相对运动的趋势是比较困难的．一般采用化“静”为“动”的办法，即先假定两物体间的接触面是光滑的，判断出物体相对接触面的运动方向，该运动方向即为物体相对运动趋势的方向，则物体受到的静摩擦力的方向与物体相对运动趋势的方向相反．
4．最大静摩擦力
（1）最大静摩擦力（f静max）是指物体接触面间静摩擦力的最大值，所以静摩擦力f的取值范围是0≤f≤f静max．
（2）静摩擦力的大小与正压力无关，但最大静摩擦力的大小与正压力成正比．
（3）最大静摩擦力一般比滑动摩擦力大些，但有时认为二者是相等的．
1．关于滑动摩擦力，下列说法正确的是（　　）．
A．滑动摩擦力的方向一定与物体运动方向相反
B．滑动摩擦力一定阻碍物体间相对运动
C．两物体间有相对运动时，接触面间一定有滑动摩擦力
D．滑动摩擦力的方向一定沿接触面的切线方向
2．关于静摩擦力的说法，正确的是（　　）．
A．静摩擦力的方向总是与物体的相对运动趋势的方向相反
B．静摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反
C．静摩擦力的大小可以用公式f＝μN直接计算
D．正压力越大，静摩擦力就越大
3．如图所示，用手握住一个油瓶（瓶始终处于竖直方向），下列说法正确的是（　　）．
A．油瓶中油越多，手必须握得越紧
B．手握得越紧，油瓶受到的静摩擦力越大
C．不管手握得有多紧，油瓶受到的静摩擦力总是一定的
D．以上说法都正确
4．关于摩擦力和弹力的正确说法是（　　）．
A．两物体间没有弹力，就不会有摩擦力存在
B．两物体间的弹力和摩擦力的方向总是互相垂直
C．两物体间的弹力越大，摩擦力也越大
D．弹力可以是动力，摩擦力只能作阻力
5．如图所示，在东北的冬季伐木工作中，伐下的木料常装在雪橇上，马拉着雪橇在冰道上滑行，将木料运出．一个有钢制滑板的雪橇，连同木料的总重力为4.9×104 N，它与冰面之间的动摩擦因数为0.02，在水平的冰道上，马要在水平方向上用多大的力，才能拉着雪橇匀速前进？
提示：用最精练的语言把你当堂掌握的核心知识的精华部分和基本技能的要领部分写下来并进行识记．
知识精华 技能要领
答案：
活动与探究1：1．答案：滑动摩擦力的产生条件是：（1）两物体相互接触且挤压即两物体间有弹力作用；（2）接触面粗糙；（3）两物体间有相对运动．
2．答案：滑动摩擦力的方向：与接触面相切，与相对运动方向相反．
3．答案：物体在水平面上运动时，由于竖 ( http: / / www.21cnjy.com )直方向处于二力平衡状态，重力大小与正压力大小是相等的，如果物体不是在水平面上运动，则不能认为重力大小等于正压力大小．当物体沿斜面下滑时，斜面的倾角越大，正压力就越小．所以正压力与重力不是一回事．如图所示，小朋友沿滑梯下滑时，对滑梯的正压力小于自身的重力．
4．答案：不能．动摩擦因数μ可由摩 ( http: / / www.21cnjy.com )擦力f和正压力N计算得出，但并非由f或N决定．μ与接触面材料的性质和粗糙程度有关，两接触面确定的情况下，μ是确定的，不随摩擦力f和正压力N的改变而改变．
迁移与应用1：答案：70 N　100 N
解析：由于最大静摩擦力f静max＝ ( http: / / www.21cnjy.com )120 N，当推力F1＝70 N时，木箱未动，此时的摩擦力为静摩擦力，由二力平衡知，木箱受到70 N的静摩擦力．
当用150 N的水平力推木箱时，木箱运动，摩擦力为滑动摩擦力，由f＝μN知，f＝μN＝μG＝0.25×400 N＝100 N．
活动与探究2：1．答案：静摩擦力的产生条件是 ( http: / / www.21cnjy.com )：（1）两物体相互接触且挤压即两物体间有弹力作用；（2）接触面粗糙；（3）两物体间有相对运动趋势．
2．答案：静摩擦力的方向与接触面相切，与相对运动趋势方向相反．
3．答案：（1）由于木块受重力和弹簧测力计的拉力，木块相对于木板有向右运动的趋势，所以木板对木块有向上的支持力和向左的静摩擦力．支持力的大小等于木块的重力大小，由于木板缓慢运动，所以静摩擦力的大小等于弹簧测力计的弹力．即随着弹簧测力计对木块弹力的增大而增大．
（2）当木块相对木板将要滑 ( http: / / www.21cnjy.com )动时，测力计的示数达到最大，说明此时木块与木板之间的静摩擦力达到最大静摩擦力f静max．即静摩擦力大小的取值范围是0＜f≤f静max．
（3）物体间的最大静摩擦 ( http: / / www.21cnjy.com )力与压力和接触面的粗糙程度有关，压力越大，表面越粗糙，最大静摩擦力越大．最大静摩擦力略大于滑动摩擦力．通常情况下，为计算方便，可以认为二者大小相等．
4．答案：静摩擦力作用在相对静止的物体 ( http: / / www.21cnjy.com )上，但物体不一定静止．静摩擦力与相对滑动趋势的方向相反，但不一定与物体的运动方向相反，如图所示，传送带将物体运送到高处，物体与传送带之间是相对静止的，它们之间的摩擦力就是静摩擦力，在这里，物体所受的静摩擦力的方向与其运动方向相同，静摩擦力对物体起到动力的作用效果．
迁移与应用2：答案：见解析．
解析：由于力F作用在B上，且A、B均静止，故A相对B无运动趋势，所以物块A不受静摩擦力作用．
当堂检测
1．BD　解析：滑动摩擦力一定与两物体的相对运动方向相反，作用效果总是要阻碍物体间的相对运动．
2．A　解析：静摩擦力总要阻碍物体间的相对运动趋势，方向始终与相对运动趋势的方向相反，静摩擦力的大小与正压力无关，需要根据实际情况来确定静摩擦力的大小．
3．AC　解析：手握住瓶子处于静止状态，瓶子受的静摩擦力与重力平衡，无论握瓶子的力多大，瓶子受的静摩擦力都等于瓶子的重力．瓶中油越多，总重力越大，受的静摩擦力越大．如果手握得不够紧，压力不够大，最大静摩擦力小于瓶子的重力，瓶子将滑出手．如果手握得越紧，手与瓶间的压力越大，最大静摩擦力也越大，只要最大静摩擦力大于瓶子的总重力，瓶子就不会滑落，但瓶子受的静摩擦力却总等于瓶子的总重力，与握力大小无关，可见，选项A、C正确．
4．AB　解析：两物体之间如果没有弹力 ( http: / / www.21cnjy.com )作用，那么它们之间就没有相互挤压，产生弹性形变，也就不会存在摩擦力．摩擦力的方向与弹力的方向总是相互垂直的．
5．答案：980 N
解析：雪橇在水平方向受到两个力的作 ( http: / / www.21cnjy.com )用：马对雪橇的拉力F和冰道对雪橇的滑动摩擦力f，在这两个力的作用下，雪橇匀速运动，故F＝f．f＝μN＝μG＝0.02×4.9×104 N＝980 N，F＝980 N．