粤教版高中物理必修第一册 第三章 相互作用 第三节 摩擦力 课件(共51张PPT)

(共51张PPT)
第三节　摩擦力
[学习目标]
1.知道摩擦力的定义及分类．　2.理解静摩擦力和滑动摩擦力的产生条件．　3.会判断摩擦力的方向及计算摩擦力的大小．　4.了解最大静摩擦力的概念，并知道滑动摩擦力和最大静摩擦力之间的大小关系．
一、滑动摩擦力
1.定义：两个相互接触并有挤压的物体之间发生______________时，在接触面上产生的　　物体相对运动的作用力，叫作滑动摩擦力．
2.方向：总是与接触面相切，并与物体____________________．不一定与运动方向相反．
相对运动
阻碍
相对运动的方向相反
3.大小
(1)公式：f＝______________，其中FN表示接触面上压力的大小，μ为动摩擦因数．
(2)动摩擦因数μ与接触面的______________和粗糙程度有关，没有单位．
μFN
材料
二、静摩擦力
1.定义：当两个相互接触的物体之间具有_______________趋势时，物体间会产生静摩擦，这时产生的摩擦力叫作静摩擦力．
2.方向：静摩擦力的方向总是与接触面_________________，并且与相对运动趋势的方向__________．“相对运动趋势”是指一个物体相对于与它接
触的另一个物体有运动的可能，但还未发生相对运动．
相对运动
相切
相反
3.大小
随外力的变化而变化，当水平拉力增大到某一值时，物体就要滑动，此时静摩擦力达到最大值，这个最大值称为___________________，是静摩擦力的一个极限．静摩擦力的取值范围为_________________．
三、摩擦力的应用
鞋底上的花纹和轴承中的滚珠均是摩擦力的相关应用．
最大静摩擦力
0＜f静≤fmax
判断下列说法是否正确．
(1)摩擦力总是阻碍物体的运动．(　　)
(2)摩擦力一定产生于两个相互接触的物体间.(　　)
(3)摩擦力的大小与正压力成正比．(　　)
(4)静止的物体受到的摩擦力可能是滑动摩擦力.(　　)
×
√
×
√
课堂 深度探究
知识点一　滑动摩擦力及其方向
1.用力将黑板擦(毛较长)在黑板上滑动，观察毛刷的弯曲方向．如图所示，毛刷为什么向后弯曲？
2.把手按在桌面上，用力向前滑动，手有什么感觉？
3.手平放在桌面上，保持手不动，也不用力推或拉，能否感受到阻碍手运动的力？
[提示]　1.因为毛刷所受滑动摩擦力的方向沿板面，与板擦运动方向相反．
2.手受到向后的阻力(滑动摩擦力).
3.感受不到．
1.滑动摩擦力产生的条件
(1)两物体相互接触挤压(或有弹力).
(2)物体间的接触面不光滑．
(3)两物体间存在相对运动．
　　　　“相对运动”的含义：滑动摩擦力存在于发生相对运动的两个物体之间，但并不意味着受滑动摩擦力的物体相对于地面是运动的，即受到滑动摩擦力作用的物体不一定运动．
2.滑动摩擦力的方向
(1)在接触面上，与接触面相切，且与物体相对运动的方向相反．
(2)与物体的运动方向可能相同，也可能相反．
　　　　　(1)滑动摩擦力的方向与“相对运动的方向相反”并不是与“运动方向”相反．
(2)滑动摩擦力的作用总是阻碍物体的相对运动，而不是阻碍物体的运动．
　　 (多选)下列说法正确的是(　　)
A．相对运动又相互接触的物体间，可能不产生摩擦力
B．滑动摩擦力方向一定和物体运动的方向相反
C．两个物体接触面上的滑动摩擦力方向一定与其弹力方向垂直
D．静止的物体不可能受滑动摩擦力作用
√
√
[解析]　物体间有相对运动或相对运动趋势时，即使接触，但如果没有弹力，物体间可能不存在摩擦力，故A正确；滑动摩擦力的方向总跟接触面相切，跟物体的相对运动方向相反，故B错误；依据摩擦力与弹力产生的原理可知，两个物体接触面上的滑动摩擦力方向一定与其弹力方向垂直，故C正确；当一个物体在另一个物体表面滑动时，产生的摩擦力叫滑动摩擦力，受滑动摩擦力的物体不一定是运动的，如雪橇在雪地上滑动时，地面没有动，但是地面受到滑动摩擦力作用，故D错误．
按如图所示的实验装置做一做：用力拉动木板，使之在桌面上滑动．
知识点二　滑动摩擦力的大小
(1)木块受到的摩擦力大小和弹簧测力计示数有什么关系？
(2)在木块上添加重物，增大木块对木板的压力时，摩擦力如何变化？
(3)在木板上铺一块较粗糙的毛巾，摩擦力如何变化？
[提示]　(1)相等　(2)增大　(3)增大
滑动摩擦力的大小
公式法 f＝μFN (1)正压力FN是物体与接触面间的压力，不一定等于物体所受的重力
(2)动摩擦因数μ与材料和接触面的粗糙程度有关，而与物体间的压力、接触面的大小无关
二力
平衡法 物体处于平衡状态(匀速直线运动或静止)时，根据二力平衡条件求解
角度1　实验：探究影响滑动摩擦力大小的因素
　　　如图是“研究影响滑动摩擦力大小的因素”实验．
(1)实验中测量滑动摩擦力的原理是________________.
[解析]　实验时沿水平方向用弹簧测力计拉着物块做匀速直线运动，依据二力平衡的原理知，这时物块所受的摩擦力等于弹簧测力计对物块的拉力．
二力平衡
(2)实验过程中，弹簧测力计______________(选填“必须”或“不必”)沿水平方向拉着物块做匀速直线运动，此时，滑动摩擦力的大小______________(选填“大于”“等于”或“小于”)弹簧测力计示数．
[解析]　实验过程中，在用弹簧测力计拉物块匀速运动过程中，弹簧测力计必须水平，物块所受的摩擦力的大小才等于弹簧测力计示数．
必须
等于
(3)在三次实验中，滑动摩擦力最大的是______________(选填“甲”“乙”或“丙”).
[解析]　由题图可知，甲实验测得的滑动摩擦力为2.40 N，乙实验测得的滑动摩擦力为2.80 N，丙实验测得的滑动摩擦力为3.20 N，所以滑动摩擦力最大的是丙．
丙
(4)比较甲、乙实验，是为了研究滑动摩擦力大小与______________有关；比较甲、丙实验，是为了研究滑动摩擦力大小与_____________________有关．(以上两空均选填“压力大小”或“接触面粗糙程度”)
[解析]　由题图可知甲、乙实验的接触面粗糙程度相同，压力大小不同，所以甲、乙实验是为了研究滑动摩擦力大小与压力大小有关；甲、丙实验的压力大小相同，接触面粗糙程度不同，是为了研究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度有关．
压力大小
接触面粗糙程度
　　(2025·汕头市期中)图甲和图乙所示的是同学们设计的两种探究“滑动摩擦力大小的影响因素”的实验方案．图甲实验中将物块A放在水平地面上，用弹簧测力计水平向右拉动物块A；图乙实验中，用水平向右的拉力拉动木板B，物块A静止不动．
(1)若要使两种方案中弹簧测力计的示数都等于物块A所受摩擦力的大小，图甲实验的过程中____________(选填“可以”或“不可以”)变速向右拉动物块A，图乙实验的过程中_________________(选填“可以”或“不可以”)变速向右拉动木板B.
[解析]　图甲实验的过程中只有A匀速运动时，受力平衡，此时弹簧测力计的示数才等于物块A所受摩擦力的大小，则图甲实验中不可以变速向右拉动物块A；图乙实验中物块A处于静止状态，则实验的过程中可以变速向右拉动木板B.
不可以
可以
(2)图乙实验中弹簧测力计示数稳定后如图所示，若物块A的重力G ＝10 N，则物块与木板之间的动摩擦因数μ＝_________(结果保留2位有效数字).
0.40
角度2　滑动摩擦力的理解和分析
　　　(2024·广西卷，T2)工人卸货时常利用斜面将重物从高处滑下．如图，三个完全相同的货箱正沿着表面均匀的长直木板下滑，货箱各表面材质和粗糙程度均相同．若1、2、3号货箱与直木板间摩擦力的大小分别为Ff1、Ff2和Ff3，则(　　)
A．Ff1C．Ff1＝Ff3√
[解析]　根据滑动摩擦力的公式f＝μFN，可知滑动摩擦力大小与接触面积无关，只与接触面的粗糙程度和压力大小有关，由题可知三个货箱各表面材质和粗糙程度均相同，压力大小也相同，故摩擦力相同，即Ff1＝Ff2＝Ff3.
　　　如图所示，在动摩擦因数μ＝0.1的水平桌面上向右运动的物体质量为20 kg，在运动过程中，还受到一个方向向左的大小为10 N的拉力F作用，则物体受到的滑动摩擦力为(g取10 m/s2)(　　)

A．10 N，方向向右 B．10 N，方向向左
C．20 N，方向向右 D．20 N，方向向左
[解析]　由于FN＝mg，滑动摩擦力f＝μFN＝μmg＝20 N，物体向右运动，则滑动摩擦力的方向向左，故D正确．
√
知识点三　静摩擦力
把木块放在水平桌面上，用弹簧测力计沿水平方向向右拉木块，如图所示．当测力计的示数为1 N时，木块没有动；逐渐增大拉力到2 N时，木块仍静止；继续增大拉力到4 N时，木块开始运动，此时拉力突然变小到3.8 N，此后木块做匀速运动，拉力保持3.8 N不变．
(1)木块受到的拉力为1 N时，有相对于桌面运动的趋势但没有运动，说明什么呢？
[提示]　说明桌面对木块施加了一个与拉力方向相反、大小也为1 N的力，这个力就是桌面对木块的静摩擦力．
(2)随着外力的增大，静摩擦力有什么变化？当变为滑动摩擦力时，摩擦力为什么又变小了？
[提示]　静摩擦力的大小随着外力的增大而增大，但有一个最大值．这个最大值比滑动摩擦力稍微大一些．
说明　(1)“相对”是指相对互相接触的物体，而不是相对别的物体．
(2)“相对静止”有两种情况，一是两个物体都静止，二是两个物体都做速度相同的直线运动．
(3)“相对运动趋势”是指一个物体相对于它接触的另一个物体有运动的可能，但还处于相对静止状态．
2.静摩擦力的方向
(1)在接触面上，与接触面相切，且与物体相对运动趋势的方向相反．
(2)与物体运动的方向可能相同，也可能相反．
3.静摩擦力有无及方向的判断方法
(1)平衡条件法：当相互接触的两物体处于静止状态或匀速直线运动状态时，可根据二力平衡条件判断静摩擦力是否存在及其方向．
(2)假设法：利用假设法进行判断时，可按以下思路进行分析：
4.静摩擦力的大小
(1)大小的范围：0(2)计算：物体处于平衡状态(匀速运动或静止)时，根据二力平衡条件求解．
(3)最大静摩擦力fmax略大于滑动摩擦力，一般情况下，为分析问题方便，题目中给出假设二者相等．
角度1　对静摩擦力的理解
　　　(多选)关于静摩擦力，下列说法正确的是(　　)
A．两个相对静止的物体之间一定有静摩擦力的作用
B．静摩擦力一定是阻力
C.受静摩擦力作用的物体若是运动的，则受到的静摩擦力可以和物体的运动方向垂直
D．在压力一定的条件下，静摩擦力的大小是可以变化的，但有一定限度
√
√
[解析]　静摩擦力产生的条件是相互挤压、接触面粗糙且具有相对运动趋势，所以两个相对静止的物体之间不一定有静摩擦力的作用，故A错误；与倾斜传送带一起向上运动的物体，受到的静摩擦力是动力，所以静摩擦力不一定是阻力，故B错误；手拿着杯子左右移动时，静摩擦力方向向上，与运动方向垂直，所以受静摩擦力作用的物体若是运动的，则受到的静摩擦力可以和物体的运动方向垂直，故C正确；在压力一定的条件下，静摩擦力的大小是可以随引起运动趋势的外力的变化而变化，但不能超过最大静摩擦力，故D正确．
角度2　静摩擦力大小的求解
　　　如图所示，一重为50 N的木块原来静止在水平桌面上，某瞬间在水平方向上同时受到两个方向相反的力F1、F2的作用，其中F1＝20 N，F2＝8 N．已知木块与桌面间的动摩擦因数为0.3，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求：
(1)最大静摩擦力的大小；
[解析]　最大静摩擦力等于滑动摩擦力fm＝μFN＝μG＝15 N.
[答案]　15 N　
(2)此时木块受到的摩擦力大小；
[解析]　因为两个力的合力F1－F2＝12 N所以此时静摩擦力f＝12 N.
[答案]　12 N　
(3)撤去F2后木块受到的摩擦力大小．
[解析]　撤去F2后，因为F1>fm
所以滑动摩擦力f′＝μFN＝μG＝15 N.
[答案]　15 N
综合一练　滑动摩擦力和静摩擦力的综合分析
　　　(多选)在粗糙的水平地面上放上一个质量为10 kg的铁块，铁块与地面间的最大静摩擦力为12 N，铁块与地面间的动摩擦因数μ＝0.1，重力加速度g取10 m/s2，某人用水平力F推它，下列说法正确的是(　　)
A.若F＝8 N，铁块受到的摩擦力大小为0
B．若F＝10 N，铁块受到的摩擦力大小为10 N
C．若F＝14 N，铁块受到的摩擦力大小为12 N
D．若F＝16 N，铁块受到的摩擦力大小为10 N
√
√
[解析]　8 N小于最大静摩擦力，所以铁块静止，由平衡条件可得摩擦力为8 N，故A错误；同理，10 N小于最大静摩擦力，所以铁块所受摩擦力为10 N，故B正确；若F＝14 N，则推力大于最大静摩擦力，铁块滑动，故铁块受到的摩擦力大小f＝μmg＝10 N，故C错误；同理，16 N大于最大静摩擦力，则铁块受到的摩擦力为10 N，故D正确．
随堂 巩固落实
1.(摩擦力)(2024·广州月考)关于摩擦力，下列说法正确的是(　　)
A．摩擦力的方向总是和物体运动方向或运动趋势方向相反
B．相互接触物体间的正压力增大，摩擦力一定增大
C．有摩擦力一定有弹力，有弹力也一定有摩擦力
D．运动的物体可能受到静摩擦力
√
解析：摩擦力的方向一定和物体的相对运动方向或相对运动趋势的方向相反，可能与运动方向相同，故A错误．滑动摩擦力与正压力有关，静摩擦力与正压力无关，故B错误．弹力产生的条件为物体间相互接触挤压发生弹性形变，摩擦力产生的条件为接触面粗糙、物体间相互接触挤压、有相对运动或相对运动趋势，所以有摩擦力，必有弹力，有弹力，不一定有摩擦力，故C错误．产生静摩擦力的两个物体是相对静止的，但两物体都可能是运动的，如相对于传送带静止的物体随传送带斜向上运动的过程中，物体受到静摩擦力的作用，因此，运动的物体可能受到静摩擦力，故D正确．
2.(摩擦力的分析)(2025·广东惠州一中期中)某同学在测试立定跳远项目时，脚蹬地起跳前瞬间，他的受力示意图是(　　)
√
解析：脚蹬地起跳前瞬间，该同学受到竖直向下的重力、地面竖直向上的支持力和地面水平向前的静摩擦力作用．
3.(静摩擦力)(2025·深圳期末)如图所示，用手握住玻璃杯做以下动作时，下列对杯子所受的摩擦力描述正确的是(　　)
A．水平匀速移动杯子，摩擦力为0
B．匀速向上移动杯子，摩擦力向下
C．匀速向下移动杯子，摩擦力向下
D．保持杯子静止，无论手握的力多大，摩擦力都不变
√
解析：玻璃杯匀速移动或者静止时都处于平衡状态，而竖直方向只受重力和静摩擦力，故摩擦力大小始终等于重力的大小，方向向上，不会发生变化，故D正确，A、B、C错误．
4.(对摩擦力的理解)(多选)(2025·广州校联考期中)如图所示，物体A被水平力F压在竖直墙壁上静止不动．下列说法正确的是(　　)
√
A．若增大力F，则墙壁对A的弹力增大
B．若增大力F，则墙壁对A的摩擦力增大
C．若撤去力F，则A沿墙壁下落的过程中受到一个力作用
D．若A沿墙壁下滑，力F逐渐减小，则墙壁对A的摩擦力不变
√
解析：墙壁对物体的弹力大小等于力F大小，若增大力F，则墙壁对物体的弹力增大，故A正确；墙壁对物体的摩擦力等于物体所受的重力，若增大力F，则墙壁对物体的摩擦力仍不变，故B错误；若撤去力F，则物体沿墙壁下落的过程不受弹力也不受摩擦力，只受到重力的作用，故C正确；若力F逐渐减小，物体沿墙壁下滑，物体受到的摩擦力小于重力，所以此时墙壁对物体的摩擦力比力F减小前小，故D错误．
5.(滑动摩擦力的大小)如图所示，某同学在擦黑板．已知黑板擦所受的重力为5 N，黑板擦对黑板的压力为6 N．黑板擦与黑板间的动摩擦因数为0.2，则黑板擦与黑板间的滑动摩擦力大小为(　　)
A．1.2 N　　　　　　 B．1.0 N
C．5 N D．6 N
解析：黑板擦与黑板间的滑动摩擦力大小f＝μFN＝0.2×6 N＝1.2 N．
√