4.3 摩擦力 课件 (5)

课件77张PPT。一、对摩擦力及产生条件的理解 （1）静止的物体可能受到滑动摩擦力，运动的物体可能受到静摩擦力.
（2）摩擦力的方向可以与物体的运动方向相同，也可以与物体的运动方向相反.
（3）摩擦力可以是阻力也可以是动力.【典例1】(2011·广州高一检测)关于摩擦力，下列说法正确的是
A．只要两个物体接触且有相对运动，这两个物体之间就一定有摩擦力
B.摩擦力的方向一定与物体运动的方向相反
C.静止的物体一定受到静摩擦力，运动的物体一定受到滑动摩擦力
D.摩擦力一定阻碍物体的相对运动或相对运动趋势 【解题指导】解答本题时应把握以下两点：
（1）产生摩擦力的三个条件.
（2）摩擦力的方向及作用效果.【标准解答】选D.产生摩擦力的条件是：两物体相互接触且有弹力、接触面粗糙、有相对运动或相对运动趋势，三者缺一不可，A错误；摩擦力的方向与物体相对运动（或相对运动趋势）的方向相反，故摩擦力一定阻碍物体的相对运动（或相对运动趋势），B错误、D正确；静止的物体只要和相互接触的物体间存在相对运动，可能受滑动摩擦力作用，运动的物体只要和相互接触的物体间存在相对运动的趋势，　也可能受到静摩擦力作用，C错误.【变式训练】（2011·上海大学附中高一检测）关于摩擦力，下列说法正确的是( )
A．只要有弹力存在，摩擦力一定存在
B．滑动摩擦力的方向一定跟物体的运动方向相反
C．静摩擦力的方向一定跟物体间相对运动趋势的方向相反
D．摩擦力一定是阻力【解析】选C.根据摩擦力产生的条件可知:两物体间有摩擦力,一定有弹力,但反之有弹力不一定有摩擦力,A错误；滑动摩擦力的方向总是与物体相对运动方向相反,不是与运动方向相反，B错误； 静摩擦力的方向一定跟物体间相对滑动趋势的方向相反,C正确；摩擦力可以是阻力也可以是动力，D错误.二、静摩擦力的有无及方向判断1.静摩擦力有无的判断
（1）条件判断法：接触面之间有压力、粗糙且有相对运动趋势.
（2）假设法：假设两物体间无静摩擦力，看物体是否相对滑动.
①如果物体改变原来的运动状态，则两物体之间存在静摩擦力.
②如果物体的运动状态不变，则两物体之间不存在静摩擦力.2.静摩擦力的方向判断
（1）静摩擦力的方向与物体相对运动的趋势方向相反.
（2）若物体处于平衡状态，根据二力平衡条件判断静摩擦力的大小及方向. 判断摩擦力的方向时，关键是判断物体间相对运动或相对运动趋势的方向.【典例2】如图所示，A、B两物块竖直叠放在水平面上.现用水平力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呢？ 【解题指导】A、B之间的静摩擦力可用假设法判断，B与地面之间的静摩擦力可根据二力平衡条件判断.【标准解答】本题可以用假设法判断，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受到方向向右的拉力F作用，处于平衡状态，由二力平衡条件知B一定受到地面产生的方向向左的静摩擦力作用.【规律方法】 摩擦力有无的判断技巧
（1）判断滑动摩擦力和静摩擦力的有无关键是看物体间是否有相对运动或相对运动趋势.
（2）判断摩擦力的方向时弄清物体间相对运动或相对运动趋势的方向是关键，“相对运动（或相对运动趋势）”是指受力物体相对于相接触的施力物体的运动（或运动趋势），不一定是相对地面的运动（或运动趋势）.
（3）摩擦力总是阻碍物体间的相对运动或相对运动趋势，并非一定阻碍物体的运动.【互动探究】若力F作用在A上且两物块仍静止，试分析A、B受摩擦力的情况.【解析】对于A物块，假设A、B之间接触面光滑，在力F作用下，不可能保持静止状态，将会向右运动，故A相对B有向右运动的趋势，所以物块A受到物块B对它向左的静摩擦力作用.对于B物块，由于B给A一个向左的静摩擦力作用，根据力的相互性，A物块将给B物块一个向右的静摩擦力作用.假设B与地面间光滑，B物块将在此静摩擦力作用下向右运动而不可能处于静止状态，因此B物块受到地面对它向左的静摩擦力作用.综上分析，A物块受到B物块对它向左的静摩擦力作用，B物块受到A物块和地面对它的两个静摩擦力作用.
答案:见解析三、摩擦力大小的计算1.滑动摩擦力的大小
（1）公式法：根据公式f=μN计算.
①正压力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.
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.
（2）二力平衡法
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.2.静摩擦力的大小
（1）大小：0（2）计算：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.
（3）最大静摩擦力fmax=μ0N.（μ0为最大静摩擦因数）（1）滑动摩擦力f的大小与物体运动的速度大小无关，与接触面的大小无关.
（2）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，可认为二者相等.
（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.【典例3】如图所示，一轻质弹簧
的劲度系数为500 N/m，一端固定
于质量为10 kg的物体A上，通过该轻质弹簧用一水平力F拉物体. （取重力加速度g=10 m/s2）
（1）当F1=1 N时，物体未动，则此时物体所受摩擦力多大？
（2）当弹簧的伸长量为4 cm时，物体恰好在水平面上做匀速直线运动，求物体与水平面间的动摩擦因数.
（3）当弹簧的伸长量为6 cm时，物体受到的摩擦力为多大？ 【解题指导】分析物体所受摩擦力时，应首先确定摩擦力的性质.静摩擦力根据二力平衡f=F计算;滑动摩擦力根据f=μmg计算.【标准解答】（1）当F1=1 N时，物体未动，物体受静摩擦力，由二力平衡知f1=F1=1 N.
(2)对物体受力分析知F2=kx，f2=μN=μmg
又物体做匀速直线运动，所以F2=f2
(3)物体受滑动摩擦力
f3=μN=μmg=0.2×10×10 N=20 N
答案:（1）1 N （2）0.2 （3）20 N【互动探究】（1）若物体在运动过程中突然撤去弹簧，而物体在水平面上继续滑行，则物体所受摩擦力多大？
（2）若在物体A上再加一质量为m′=2 kg的物体B,当A、B一起沿水平面匀速运动时，弹簧的弹力多大？【解析】（1）撤掉弹簧后物体仍滑动，物体受到地面的滑动摩擦力不变，即f=20 N.
（2）由平衡条件得
F=μ（m+m′)g=0.2×(10+2)×10 N=24 N
答案:（1）20 N （2）24 N 【变式备选】（2011·佛山
高一检测）如图所示，质量为m的
木块在质量为M的木板上向左滑行，
木板与地面间动摩擦因数为μ1，木块与木板间的动摩擦因数为μ2，木板一直静止，那么木板受地面的摩擦力大小为
( )
A.μ1Mg B.μ2mg
C.μ1（m+M）g D.μ1Mg+μ2mg【解析】选B.当m向左滑行时受到的摩擦力f=μ2mg，方向向右，同时m给M一个大小也为f、方向向左的摩擦力作用，在整个过程中，M处于静止状态，所以地面对木板的摩擦力大小也为f=μ2mg，方向向右，故B正确.【典例】如图所示是传送带示
意图，O1是主动轮，O2是从动
轮，两轮水平放置.当主动轮顺
时针匀速转动时，重10 N的物体同传送带一起运动，若物体与传送带间最大静摩擦力为5 N，则物体所受传送带的摩擦力的大小和图中传送带上P、Q两处所受的摩擦力的方向是
A．5 N，向下、向下 B．0，向下、向上
C．0，向上、向上 D．0，向下、向下 【解题指导】主动轮相对传送带向前滑，从动轮相对传送带向后滑.【标准解答】选D.物体在传送带上做匀速运动，水平方向不受外力，摩擦力为0；主动轮在P点相对传送带有向下的运动趋势，传送带给它的摩擦力方向是向上的，它对传送带则施加方向向下的摩擦力；传送带在Q点相对从动轮有向上运动的趋势，从动轮则对传送带有方向向下的摩擦力.综上所述，D选项正确. 对摩擦力的理解不全面导致错解
如图所示，三个物体质量相同，与
水平地面间的动摩擦因数也相同，
分别受到大小相同的力F1、F2、F3作用，其中F1、F2与水平面的夹角相同.已知甲、乙、丙都没有离开地面，则它们受到的摩擦力大小的关系是
A.一定是甲最大
B.一定是乙最大
C.一定是丙最大
D.甲、乙所受摩擦力大小可能相同【正确解答】从题意无法判定三个物体所受摩擦力是静摩擦力还是滑动摩擦力.若甲、乙、丙都与地面发生了相对滑动，根据滑动摩擦力公式f=μN，摩擦力大小取决于它们与水平面间正压力的大小，显然乙受到的摩擦力最大；若甲、乙、丙与地面都没有发生相对滑动，则它们受到的摩擦力跟使物体产生相对运动趋势的外力大小相等，显然丙受到的摩擦力最大，这时甲、乙受到的摩擦力大小可能相等.所以选项D正确.
正确答案:D【易错分析】本题易错选B项.易错选B项的原因是误认为物体一定在水平面上滑动，根据f=μΝ得出当压力最大时摩擦力最大，但实际上题中并没有指出物体发生滑动.1.关于摩擦力的方向，下列说法中不正确的是( )
A.滑动摩擦力的方向总是和物体运动的方向相反
B.静摩擦力的方向可能和物体运动的方向相同
C.物体所受的摩擦力方向总是和接触面相切
D.两物体间摩擦力的方向和压力方向一定互相垂直【解析】选A.摩擦力的方向总是和接触面相切，并跟物体相对运动或相对运动趋势的方向相反，可能和物体运动的方向相同，也可能相反，故A错误，B、C正确. 弹力方向垂直于接触面,摩擦力方向平行于接触面,二力一定垂直，D正确.2.关于弹力和摩擦力,下列说法中正确的是( )
A．物体间有弹力作用,并有相对运动,就一定有摩擦力
B.物体受到摩擦力作用时，它一定受到弹力作用
C.两物体间的摩擦力大小与它们间的弹力大小无关
D.物体间的摩擦力大小跟接触面积有关【解析】选B. 物体间有弹力说明它们接触挤压,但因不知接触面是否粗糙,故虽有相对运动,也不一定有摩擦力.物体受摩擦力作用时一定受到弹力作用，A错误、B正确.静摩擦力大小与所受弹力无关,滑动摩擦力大小与弹力和动摩擦因数有关.二者均与接触面积无关,C、D错误.3.（2011·台州高一检测）如图甲所示，小孩用80 N的水平力推木箱不动，木箱此时受到的摩擦力大小为f1；乙图中，小孩用100 N的水平力恰能推动木箱，此时木箱与地面间的摩擦力大小为f2；丙图中，小孩把木箱推动了，此时木箱与地面间摩擦力大小为f3 ．若木箱对地面的压力大小为200 N，木箱与地面间动摩擦因数为μ=0.45，则f1 、f2 、f3的大小分别为 ( )A.80 N、100 N、90 N B.80 N、100 N、45 N
C.80 N、80 N、90 N D.0、80 N、45 N【解析】选A.如题图甲所示，木箱此时受静摩擦力大小为f1=F=80N；乙图中，恰能推动木箱，此时木箱与地面间的摩擦力是最大静摩擦力，大小为f2=100 N；丙图中，木箱受滑动摩擦力，大小为f3=μN=0.45×200 N=90 N,故A正确. 4.重庆打黑风暴，特警队员起了重要作用，
在一次日常训练中，队员用双手握住一根
固定的竖直铁杆，他匀速向上爬时受到的
摩擦力为f上，他匀速下滑时受到的摩擦力
为f下，则( )
A.f上方向向上，f下方向向下，f上=f下
B.f上方向向下，f下方向向上，f上>f下
C.f上方向向上，f下方向向上，f上=f下
D.f上方向向上，f下方向向下，f上 >f下【解析】选C.当特警队员向上爬时，手和铁杆之间没有相对滑动，在重力的作用下，身体有向下的相对运动趋势，此时队员受静摩擦力，方向向上，大小和重力相等.当队员匀速下滑时铁杆给手的摩擦力方向向上，大小和重力相等，故C正确.5.马拉着自重600 N的雪橇在水平冰面上做匀速直线运动，马需用水平拉力18 N.若在雪橇上载货500 kg，马要用多大的水平力可使雪橇仍做匀速直线运动？雪橇和冰面间的动摩擦因数为多大？（g取10 N/kg)【解析】雪橇做匀速直线运动F1=f1,
又f1=μN1,N1=G1=600 N
得μ=f1N1= =0.03
在雪橇上载货500 kg后，
N2=G1+m2g=600 N+500×10 N=5 600 N
则f2=μN2=0.03×5 600 N=168 N
水平拉力F2=f2=168 N
答案:168 N 0.03一、选择题（本题包括5小题，每小题5分，共25分.每小题至少一个选项正确）
1．关于滑动摩擦力，下列说法正确的是( )
A.物体所受的滑动摩擦力与物体所受的重力成正比
B.具有相对运动的两物体间一定存在滑动摩擦力作用
C.滑动摩擦力总是阻碍物体的运动
D.滑动摩擦力随着压力的增大而增大【解析】选D.滑动摩擦力与压力成正比,而不是与重力成正比,所以A错误、D正确； 接触面粗糙有弹力并且具有相对运动的两物体间一定存在滑动摩擦力作用，B错误；滑动摩擦力总是阻碍物体的相对运动,但不一定阻碍物体的运动,因此C错误.2．（2011·湖州高一检测）在机场、海港、粮库，常用传送带运送旅客、货物和粮食等，如图所示，当行李箱随传送带一起匀速向上运动时，下列关于行李箱受力说法中正确的是( )
A.行李箱所受的摩擦力方向沿
传送带向上
B．行李箱所受的摩擦力方向沿传送带向下
C．此时行李箱受到四个力的作用
D．因为行李箱与传送带之间相对静止，所以行李箱不受摩擦力的作用【解析】选A.行李箱随传送带一起匀速向上运动,有沿传送带向下运动的趋势，故行李箱所受的摩擦力方向沿传送带向上，A正确,B、D错误；行李箱受重力、支持力、静摩擦力三个力的作用，C错误.3．如图所示，质量为10 kg的物块
静止放在水平面上，物块与地面间
的动摩擦因数μ=0.2，且最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，现用水平向右的力F推物块（取g=10 m/s2）.下列说法正确的是( )A.若F=3 N，物块仍静止，物块所受摩擦力等于3 N，方
向水平向左
B.若F=15 N，物块仍静止，物块所受摩擦力等于15 N，
方向水平向右
C.若F=15 N，物块仍静止，物块所受摩擦力等于15 N，
方向水平向左
D.若F=30 N，物块运动，物块运动时受到的摩擦力等于
20 N，方向水平向左【解析】选A、C、D.由题意知最大静摩擦力fmax=μmg
=0.2×10×10 N=20 N，当F<20 N时，物块受静摩擦力作
用且f=F，方向水平向左，A、C正确，B错误；当F>20 N
时，物块受滑动摩擦力f=20 N，方向水平向左，D正确.4．（2011·盐城高一检测）已知一些材料间动摩擦因数如下：
质量为1 kg的物块放置于水平面上，现用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动此物块时，读得弹簧测力计的示数为3N，则关于两接触面的材料可能是（取g＝10 m/s2）( )
A.钢-钢 B.木-木
C.木-金属 D.木-冰【解析】选B.物块所受滑动摩擦力f=F=3 N,物块对水平
面的压力N=mg=10 N,由f=μN得μ= =0.30,
故选B. 5.如图所示，木板B放在粗糙的水平面上，木块A放在B的上面.A的右端通过一不可伸长的轻绳固定在直立墙壁上，用水平力F向左拉动B,使B以速度v做匀速运动，这时与A相连的轻绳的水平张力为F′,则下列说法中正确的是( )A.F′=F
B.木块A受到的是静摩擦力，大小等于F′
C.木板B受到一个静摩擦力和一个滑动摩擦力
D.若木板B以2v的速度匀速运动，则拉力仍为F【解析】选D.A与B之间存在相对运动，故A、B之间的摩擦力是滑动摩擦力，B、C错误；对A、B分别受力分析知，B对A的滑动摩擦力f=F′,水平力F等于木板B上、下两面所受摩擦力之和.故F′＜F，A错误；对木板B而言，其上、下面均受滑动摩擦力，且不随木板B的速度的变化而变化，故D正确.二、非选择题（本题包括3小题，共25分，要有必要的文字叙述）
6.（5分）风洞实验室中可产生水平方向的、大小可调节的风力.现将一套有小球的细直杆置于风洞实验室.小球孔径略大于细杆直径，当杆在水平方向固定时，调节风力的大小，使小球在杆上做匀速运动，如图所示.这时小球所受的风力等于小球重力的0.5 倍，求小球与杆间的动摩擦因数.【解析】对小球受力分析如图
则竖直方向有N=mg，
水平方向有F=f
又由f=μN
解得μ= =0.5
答案:0.57.(10分)如图所示，静止在水平面上
的物体，所受重力为200 N，物体和水
平面之间的动摩擦因数μ=0.1，最大
静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等.求下列情况中物体受到的摩擦力：
（1）当给物体施加一个水平向左、大小为F1=10 N的拉力时；
（2）当给物体施加一个水平向左、大小为F2=30 N的拉力时.【解析】当物体滑动时所受滑动摩擦力大小为：
f=μN=0.1×200 N=20 N
（1）当F1=10 N<20 N时，物体保持静止.
由平衡条件可知，物体所受静摩擦力为：
f1=F1=10 N；
方向水平向右.（2）当F2=30 N >20 N时，物体向左滑动.
则物体所受滑动摩擦力为：f2=f=20 N；
方向水平向右.
答案:（1）10 N，方向水平向右
（2）20 N，方向水平向右8.（10分）（挑战能力）如图所示，用水
平力F将一个木块压在竖直墙壁上，已知木
块重G=6 N，木块与墙壁间的动摩擦因数
μ=0.25.问：
（1）当F=25 N时，木块没有动，木块受到
的摩擦力为多大？
（2）当F增大为30 N时，木块仍静止，木块受到的摩擦力为多大？
（3）当F=10 N时木块沿墙面下滑，此时木块受到的摩擦力为多大？【解析】（1）对木块进行受力分析，木块没动，说明木块处于平衡状态，根据二力平衡条件知，木块受的静摩擦力一定和重力大小相等，方向相反，f1=6 N.
（2）当F增大为30 N时，木块与墙面之间仍然是静摩擦力，这个力与重力相平衡，因此f2=6 N.
（3）当F=10 N时，木块沿墙面下滑，此时木块和墙面之间是滑动摩擦力，因此
f3=μN=0.25×10 N=2.5 N.
答案:（1）6 N （2）6 N （3）2.5 N 【方法技巧】 静摩擦力的分析方法
静摩擦力不但比较隐蔽，而且还是被动力，其大小和方向要随外力的变化而变化.因此很多同学在判断其产生、方向和大小等方面存在一些模糊的认识，下面是对静摩擦力进行分析的常用方法：
（1）条件法：条件法就是根据静摩擦力产生的条件来判断的一种方法，这是分析静摩擦力最直接、最基本的方法.这种方法的关键是深刻理解静摩擦力产生的条件，再结合物体的受力分析来判断.（2）假设法：所谓相对运动趋势就是指要发生相对运动但又没有发生相对运动的状态.在实际分析中常采用化“静”为“动”的方法：即先假设接触面光滑（即假设不存在静摩擦力），观察此时物体间是否发生相对滑动，若不发生相对滑动，就没有静摩擦力，反之一定有静摩擦力，静摩擦力的方向与将要发生的相对运动方向相反.(3)平衡法：平衡法就是利用平衡知识，通过受力分析，根据物体在外力作用下而处于平衡的条件来求解静摩擦力的大小.另外，在分析摩擦力对系统作用时，常用整体法来考虑，这样可以化繁为简；而在分析两物体间的摩擦力时常采用隔离法.
判断静摩擦力常用假设法，即先设某一方向为其方向，然后推出其结果与实际相符或不符，从而判断出静摩擦力的方向.如果给出一定条件进一步求静摩擦力的大小时注意用平衡条件或运动状态求解，不要简单地误用滑动摩擦力公式f=μN计算.