4.3 摩擦力 课件 (1)

课件43张PPT。4.3 摩擦力1.基本知识
(1)概念
①定义：滑动摩擦力是当两个物体彼此 和 ，并发生 时，在接触面上产生的一种阻碍_________的力．
②产生条件： 、 、 、 ．
要产生滑动摩擦力，上述四个条件必须同时满足，缺一不可．滑动摩擦力 接触挤压相对滑动相对滑动接触形变接触面粗糙相对运动
③方向：滑动摩擦力的方向总与接触面 ，并且与物体的 方向相反．
④滑动摩擦力的大小：公式f＝μN.μ是 ，μ的大小由相互接触的两个物体的 与 (如表面干燥与否、表面是否平滑)等因素决定，μ 单位．N是压力，也就是一个物体对另一个物体表面的垂直作用力(称为正压力)，性质上属于 ．它不是物体的重力，许多情况下需结合物体的平衡条件等加以确定．相切相对运动动摩擦因数材料粗糙程度无弹力
2．思考判断
(1)静止的物体可能受到滑动摩擦力．(√)
(2)滑动摩擦力的方向沿接触面，与物体运动方向相反．(×)
(3)滑动摩擦力总是阻碍物体的相对运动．(√)
3．探究交流
滑动摩擦力的大小与两物体的接触面积和相对运动速度是否有关？
【提示】　一块质量为m的砖头在粗糙的水平地面上滑动时，设两物体间的动摩擦因数为μ，无论砖是横放还是侧放，运动速度是大还是小，所受地面的滑动摩擦力都为f＝μN＝μmg从上例可知，滑动摩擦力的大小跟接触面的面积无关，与物体的速度无关．1.基本知识
(1)概念
①定义：当两个彼此 、 的物体之间没有发生相对滑动，但具有相对 时，接触面上会产生一种阻碍相对 的力，这种力叫做静摩擦力．
②产生条件：(ⅰ)物体直接接触；(ⅱ)接触面粗糙；(ⅲ)接触面间有 ；④有相对运动的趋势．
③方向：跟接触面 ，且跟物体 的方向相反．其中，相对滑动趋势的方向就是假设没有摩擦时物体相对运动的方向，通常可用假设法进行判断．静摩擦力 接触挤压滑动的趋势滑动趋势形变相切相对滑动趋势④静摩擦力的大小：静摩擦力的大小随推力的增大而增大，所以说静摩擦力的大小由外部因素决定．静摩擦力所能达到的 fmax叫做最大静摩擦力．故静摩擦力大小的取值范围是0在实际问题中，静摩擦力的大小一般应根据物体的受力和运动状态来确定．目前，可根据初中二力平衡知识求解静摩擦力．
最大静摩擦力略 于滑动摩擦力，有些情况下可以认为最大静摩擦力 滑动摩擦力．最大值大近似等于
2．思考判断
(1)静摩擦力总是发生在相对静止且有相对运动趋势的物体之间．(√)
(2)运动的物体不可能受静摩擦力的作用．(×)
(3)静止于水平粗糙地面上的木箱，受到的静摩擦力大小与推力大小有关．(√)3．探究交流
用手握住瓶子，使瓶子在竖直方向上静止，当担心手中瓶子掉下去时，总是用力握得更紧一些．这时瓶子所受的
图4－3－1
摩擦力增大了吗？
【提示】　由于手与瓶子保持相对静止，手与瓶子之间的摩擦力为静摩擦力，由二力平衡得，摩擦力总与重力大小相等，当用力握紧瓶子时，手与瓶子接触处压力增大，手对瓶子的最大静摩擦力增大，但静摩擦力保持不变．1.基本知识
(1)增大摩擦力的方法
①增大接触面之间的 ．
②增加物体间的 ．
(2)减小摩擦力的方法
①减小物体间的 ．
②在接触面间加润滑剂．
③用滚动代替滑动．摩擦力的调控 粗糙程度压力压力
2．探究交流
自行车部分零件的功能不同，对摩擦力的要求也不同．滚珠轴承为什么将滑动摩擦改为滚动摩擦？在相对滑动的转轴之间加上机油的目的是什么？
【提示】　滚珠轴承变滑动摩擦为滚动摩擦，大大减小了机器转动时的摩擦．在相对滑动的转轴之间加上机油，可以减小摩擦力. 【问题导思】
1．摩擦力是怎样产生的？
2．摩擦力一定是阻力吗？
3．怎样正确理解产生摩擦力的条件？运动的物体受到的摩擦力一定是滑动摩擦力吗？摩擦力的产生
1．摩擦力的产生条件
(1)接触面粗糙．
(2)两个物体之间有弹力．
(3)有相对运动或相对运动趋势．这三个条件缺一不可，必须同时满足才能产生摩擦力．
2．“相对”的含义．
“相对”指的是研究对象相对于与其接触的物体而言，即指物体之间的相对静止或相对运动，都是以施力物体为参考系的，而不一定是物体相对地的运动．3．摩擦力产生的效果
(1)摩擦力阻碍的是接触物体之间的相对运动或相对运动趋势，不一定阻碍物体的运动．
(2)摩擦力可以是阻力也可以是动力，如匀速前进的自行车，后轮受到的摩擦力为动力，前轮受到的摩擦力为阻力．两物体间有弹力存在，不一定有摩擦力产生，但两物体间有摩擦力产生，必有弹力存在． 下列关于摩擦力的说法，正确的是(　　)
A．相互接触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．相对静止的物体间，也可能存在摩擦力作用
D．只有静止的物体才受静摩擦力作用，运动的物体不会受静摩擦力作用
【审题指导】　解答该题时应把握摩擦力的定义及摩擦力产生的条件．
【解析】　相互接触挤压，接触面粗糙，有相对运动或相对运动的趋势，是摩擦力产生的三个条件，三个条件必须同时满足，才产生摩擦力，A错误；摩擦力的效果总是阻碍物体间的相对运动而不是阻碍运动，B错误；相对静止的物体间可能具有相对运动趋势，可能存在摩擦力，C正确；静止的物体和运动的物体都可能受到静摩擦力的作用，比如，被传送带送到高处的物体，受到传送带的静摩擦力作用，D错误．
【答案】　C
对摩擦力的认识应注意的几个问题
1．不论物体是静止还是运动，都可能受到静摩擦力或滑动摩擦力．
2．摩擦力并不总是阻碍物体的运动，它既可做动力，又可做阻力．
3．摩擦力的方向可以与物体的运动方向相反，也可以与物体的运动方向相同．【问题导思】
1．静止的物体受到的摩擦力一定是静摩擦力吗？
2．静摩擦力是否一定是动力？
3．怎样判断静摩擦力的有无及其方向？静摩擦力的有无和方向的判断
1．静摩擦力存在与否的判断
(1)条件判断，接触面间有压力，粗糙且有相对运动趋势．
(2)假设法：假设接触面光滑，若物体原来运动状态改变则存在静摩擦力，否则不存在．
2．静摩擦力的方向的判断
(1)直接法：对于相对运动趋势比较明显的情况，可以根据“静摩擦力的方向沿着接触面与相对运动趋势的方向相反”直接判断．
(2)利用假设法判断：若物体的相对运动趋势不易判断，可假设接触面光滑，看物体会做怎样的相对运动，根据相对运动的方向判断物体间的相对运动趋势的方向从而判断静摩擦力的方向．(3)根据物体的运动状态分析：物体的运动状态与物体的受力有密切的关系．例如，如图4－3－2所示，在拉力F的作用下，A、B两物体一起在水平地面上做匀速运动，对A物体来说，它在水平方向受到向右的拉力F而处于平衡状态，根据二力平衡的条件知，A必然受沿A、B接触面向左的静摩擦力的作用．由于物体B相对地面向右滑动，所以B物体在地面上受到向左的滑动摩擦力的作用，根据二力平衡的条件可知，在A、B接触面上，B物体受到A的向右的静摩擦力的作用．图4－3－2 摩擦力的方向可能与物体运动方向相同，也可能与物体运动方向相反，故摩擦力可能是动力，也可能是阻力． (2012·宁德高一检测)如图4－3－3所示，在平直公路上有一辆汽车，车厢中装有一木箱．试判断下列情况中，木箱所受摩擦力的方向．图4－3－3 (1)汽车由静止加速运动时(木箱和车厢无相对滑动)；
(2)汽车刹车时(二者无相对滑动)；
(3)汽车匀速运动时(二者无相对滑动)；
(4)汽车刹车，木箱在车上向前滑动时；
(5)汽车在匀速行驶中突然加速，木箱在车上滑动时．
【审题指导】　解答本题时把握以下三点：
(1)先判断是否存在摩擦，若存在，是静摩擦还是滑动摩擦．
(2)静摩擦力的方向依据假设法判定．
(3)滑动摩擦力的方向依据“与相对运动的方向相反”来判定．【解析】　(1)木箱随汽车一起由静止加速运动时，假设二者的接触面是光滑的，木箱将相对于汽车向后滑动．实际上两者无相对滑动，说明木箱有相对汽车向后滑动的趋势，所以木箱受到向前的静摩擦力．
(2)汽车刹车时，速度减小，假设木箱与汽车的接触面是光滑的，则木箱将相对于汽车向前滑行．实际木箱没有滑动，说明有相对汽车向前滑行的趋势，所以木箱受到向后的静摩擦力．
(3)木箱随汽车一起匀速运动时，二者无相对滑动，也无相对滑动趋势．木箱与汽车间没有摩擦力．
(4)汽车刹车，木箱相对汽车向前滑动，所以木箱受到向后的滑动摩擦力．
(5)汽车在匀速行驶过程中突然加速，木箱相对汽车向后滑动，所以木箱受到向前的滑动摩擦力．
【答案】　(1)木箱受到向前的静摩擦力　(2)木箱受到向后的静摩擦力　(3)木箱与汽车间没有摩擦力
(4)木箱受到向后的滑动摩擦力　(5)木箱受到向前的滑动摩擦力判断静摩擦力方向时，通过假设没有摩擦力将“相对运动趋势”放大为“相对运动”，从而得出相对运动趋势方向，确定静摩擦力．2．如图4－3－4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和B是否受静摩擦力作用？图4－3－4
【解析】　本题可以结合运动状态来判断，假设A受到静摩擦力作用，该摩擦力方向一定与接触面相切，即沿水平方向．根据力的作用效果知，A物块在摩擦力作用下不可能处于静止状态．因此与题意是相矛盾的，故A物块不受静摩擦力作用．再对B进行分析，B受到向右的拉力F作用处于平衡状态，由二力平衡特点，则B一定受到地面产生的向左的静摩擦力作用．
【答案】　见解析【问题导思】
1．滑动摩擦力的大小与物体的运动快慢有关系吗？
2．压力越大静摩擦力越大吗？动摩擦因数越大滑动摩擦越大吗？
3．压力一定等于物体的重力吗？摩擦力大小的计算 1．滑动摩擦力大小的计算
(1)滑动摩擦力大小与压力成正比，即f＝μN.
(2)滑动摩擦力的计算．
①公式法：根据公式f＝μN计算．压力N是物体与接触面间的压力，不一定等于物体的重力，N的大小根据受力情况确定；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．
②二力平衡法：物体处于平衡状态(匀速运动、静止)时，根据二力平衡条件求解．
2．静摩擦力大小的判断
(1)根据受力情况和二力平衡条件确定，大小总等于使物体发生相对运动趋势的外力．
(2)物体间即将发生相对滑动时的摩擦力为最大静摩擦力，最大静摩擦力f max略大于滑动摩擦力，没有特别说明时一般可认为二者相等．1．计算摩擦力时，应先判断是静摩擦力还是滑动摩擦力．
2．滑动摩擦力f的大小与物体运动的速度大小无关，与接触面的面积无关．
3．静摩擦力可在0～fmax之间变化，不能用公式f＝μN计算，且静摩擦力与正压力无关． 如图4－3－5所示一个M＝2 kg的物体A放在μ＝0.2的粗糙水平面上，用一条质量不计的细绳绕过定滑轮和一只m0＝0.1 kg的小桶B相连，已知A受到的最大静摩擦力fmax＝4.5 N，滑轮上的摩擦不计，g＝10 N/kg，求在以下情况下，A受到的摩擦力的大小．图4－3－5
(1)只挂B，处于静止状态时；
(2)只挂B但在A上再放一个M′＝3 kg的物体时；
(3)只在桶内加入m1＝0.33 kg的砂子时；
(4)只在桶内加入m2＝0.5 kg的砂子时．
【审题指导】　先比较桶和砂子的总重力与最大静摩擦力的大小，判断物体A是否滑动，以确定物体A受到的是静摩擦力还是滑动摩擦力，然后选取恰当的方法求解．
【解析】　(1)因为m0g＝1 N(2)在A上再放一个M′＝3 kg的物体，A仍静止，仍受静摩擦力f2＝f1＝m0g＝1 N.
(3)因为(m0＋m1)g＝4.3 N(4)因为(m0＋m2)g＝6 N>fmax，故物体A运动，受到滑动摩擦力作用，由公式f4＝μN＝μMg＝4 N.
【答案】　(1)1 N　(2)1 N　(3)4.3 N　(4)4 N1．在求解摩擦力的大小时，一定要分清是求静摩擦力，还是求滑动摩擦力，只有滑动摩擦力才能直接应用公式f＝μN求解．
2．公式f＝μN中的N是物体与接触面之间的压力，不一定有N＝mg，要根据物体受力情况来确定． 如图4－3－7所示，质量为1 kg的物体与地面间的动摩擦因数μ＝0.2，从t＝0开始以初速度v0沿水平地面向右滑行，同时受到一个水平向左的恒力F＝1 N的作用，取g＝10 m/s2，向右为正方向，该物体受到的摩擦力f随时间变化的图象是(　　)综合解题方略——利用图象法研究 摩擦力 图4－3－7
【规范解答】　
【答案】　A在利用图象分析摩擦力时要注意的问题
1．摩擦力的正、负表示方向，做题时要有正向规定．
2．摩擦力的大小如何计算，是静摩擦力还是滑动摩擦力要分清．
3．摩擦力的大小是否变化，最好写出表达式，从而判断图线的形状．