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第三章 相互作用
3 摩擦力
Ff
A
相对运动的趋势
物体相对斜面,“想”朝哪个方向运动?
沿斜面向下运动
B
“相对”:物体A相对与之接触的B物体
静摩擦力
两个相互接触的物体,当它们具有相对运动趋势时,就会在接触面上产生阻碍相对运动趋势的力,这种力叫做静摩擦力。
探究一、静摩擦力的规律
1.静摩擦力的产生条件及方向
思考:箱子相对地面没动,但箱子相对地面“想”朝哪个方向运动?
我不动!
木块相对斜面的运动趋势方向
实验:将牙刷置于水平桌面上,用手按住向前推(不要滑动),观察牙刷毛的弯曲方向,牙刷毛受静摩擦力沿什么方向?与相对运动趋势的方向有什么关系?
箱子相对地面的运动趋势方向
体验:模拟推箱子的过程
用手掌代替箱子,桌面代替地面,做到推而不动,体验摩擦力的有无及方向情况
体验:用左手掌代替斜面,右手掌代替木块,体验摩擦力的有无及方向情况
实验:用牙刷代替木块,左手掌代替斜面,观察毛的弯曲方向,毛刷受摩擦力沿什么方向? 与相对运动趋势的方向有什么关系?
实例分析:
探究一、静摩擦力的规律
(1)接触且挤压,即存在弹力
(2)接触面不光滑
(3)物体间有相对运动趋势
静摩擦力的产生条件:
静摩擦力的方向总是沿着接触面,并且跟物体相对运动趋势的方向相反。
静摩擦力的方向:
跟踪练习:
FT
Ff
由二力平衡可知,Ff=FT
实验:木板固定,转动摇杆,并保持木块和木板相对静止。缓慢增加拉力,注意弹簧秤的示数怎样变化?静摩擦力怎样变化?
⑴最大静摩擦力
静摩擦力的最大值Fmax在数值上等于物体刚刚开始发生相对运动时的拉力。
⑵静摩擦力的取值范围是什么?
0<Ff≤Fmax
2.静摩擦力的大小
探究一、静摩擦力的规律
静摩擦力随外力变化而变化,且有最大值.
1.滑动摩擦力的产生条件及方向
活动体验:请你将手放在桌面上,向下按压,并向前推动。
思考讨论:
手和桌面间有摩擦力吗?
手受的滑动摩擦力沿什么方向?
手相对桌面的运动沿什么方向?
你认为滑动摩擦力的产生条件及方向是怎样的?
两个相互接触的物体,当它们发生相对运动时,就会在接触面上产生阻碍相对运动的力,这种力就叫做滑动摩擦力.
探究二、滑动摩擦力的规律
滑动摩擦力的方向总是沿着接触面,
并且跟物体相对运动的方向相反。
1.滑动摩擦力的产生条件及方向
方向:
产生条件:
(1)接触且挤压,即存在弹力
(2)接触面不光滑
(3)物体间有相对运动
探究二、滑动摩擦力的规律
(1)接触且挤压,即存在弹力
(2)接触面不光滑
(3)物体间有相对运动趋势
静摩擦力的产生条件:
静摩擦力的方向总是沿着接触面,并且跟物体相对运动趋势的方向相反。
静摩擦力的方向:
A
B
F
思考讨论:将木块A放在水平木板B上,用绳子将A连接到固定在支架上,水平向右拉动木板B,则
木块A相对地面是什么状态?
木块A相对木板B是否发生运动?朝哪个方向? 木块A受的是哪种摩擦力?方向如何?
探究二、滑动摩擦力的规律
静止的物体也可能受到滑动摩擦力。
A
B
F
FT
Ff
2.滑动摩擦力的大小
实验探究
原理:
探究二、滑动摩擦力的规律
猜想:滑动摩擦力大小与压力有怎样的定量关系?
A
B
F
FT
Ff
弹簧秤
报纸
说明:钩码的重量为0. 5N;
弹簧秤的最小刻度值0.05N;
大小与接触面的材料、接触面的粗糙程度有关
滑动摩擦力的大小Ff跟压力FN成正比
其中μ是比例常数(它是两个力的比值,没有单位),叫做动摩擦因数。
实验结论:
探究二、滑动摩擦力的规律
滑动摩擦力的计算公式
Ff=μFN
几种材料间的动摩擦因数
材料 动摩擦因数 材料 动摩擦因数
钢—钢 0.25 钢—冰 0.02
木—木 0.30 木头—冰 0.03
木—金属 0.20 橡胶轮胎—路面(干) 0.71
皮革—铸铁 0.28
例题、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?(钢与冰接触的动摩擦因数μ=0.02)
马拉雪橇匀速前进时,马对雪橇的拉力FT与冰道对雪橇的滑动摩擦力Ff大小相等,即 FT = Ff =μFN
代入数值得 FT = 0.02×4.9×104N=980N
解:雪橇与冰道间的压力FN大小等于雪橇的总重量G,
即FN= G
小结
一、静摩擦力
1.静摩擦力的产生条件
2.静摩擦力的方向
总是沿着接触面,并且跟物体相对运动趋势的方向相反
3.静摩擦力的大小
0<Ff≤Fmax
二、滑动摩擦力
1.滑动摩擦力的产生条件
2.滑动摩擦力的方向
总是沿着接触面,并且跟物体相对运动的方向相反
3.滑动摩擦力的大小
F=μFN
μ为动摩擦因数,与接触面的材料和粗糙程度有关
思想方法: 控制变量法
相对运动趋势