2018-2019学年高一物理人教版必修1课件：第3章 相互作用 3.3摩擦力33张PPT

课件33张PPT。3　摩擦力自主阅读自我检测一、摩擦力
1.定义:两个相互接触的物体,当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时,在接触面上产生的阻碍相对运动或相对运动的趋势的力。
2.分类:静摩擦力、滑动摩擦力和滚动摩擦力。
二、静摩擦力
1.定义:两个物体之间只有相对运动趋势,而没有相对运动时,物体间的摩擦力叫作静摩擦力。
2.条件:(1)物体相互接触且相互挤压。(2)接触面粗糙。(3)两物体间相对静止但有相对运动趋势。
3.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。
4.大小:静摩擦力的增大有一个限度,物体间刚刚开始发生相对运动时的摩擦力是最大静摩擦力。物体间的静摩擦力介于0与最大静摩擦力之间。自主阅读自我检测三、滑动摩擦力
1.定义:当一个物体在另一个物体表面滑动的时候,会受到另一个物体阻碍它滑动的力,这种力叫作滑动摩擦力。
2.产生条件:(1)物体相互接触且相互挤压。(2)接触面粗糙。(3)两物体间有相对运动。
3.方向:总是沿着接触面,并且跟物体相对运动的方向相反。
4.大小:F=μFN,即滑动摩擦力的大小跟压力成正比,也就是跟两个物体表面间的垂直作用力成正比。式中μ为动摩擦因数,没有单位,它的数值跟相互接触的两个物体的材料和接触面的粗糙程度有关。与物体的受力情况、运动状态、接触面积大小无关,通常情况下μ小于1,但也有大于1的情况。自主阅读自我检测1.正误辨析
(1)摩擦力总是阻碍物体的运动或运动趋势。 (　　)
解析 摩擦力总是阻碍物体发生相对运动或相对运动趋势。
答案 ×
(2)静摩擦力方向一定与物体的运动方向相反。 (　　)
解析 静摩擦力方向一定与物体相对运动趋势的方向相反。
答案 ×
(3)滑动摩擦力的方向可能与物体运动的方向相同。 (　　)
解析 滑动摩擦力的方向与其相对运动方向相反,与它的运动方向可能相反,也有可能相同。
答案 √
(4)接触面间有摩擦力,一定存在弹力。 (　　)
解析 接触面间有摩擦力时,两物体间一定相互挤压,即存在弹力。
答案 √自主阅读自我检测2.已知一些材料间的动摩擦因数如表所示: 质量为1.5 kg的物块放置于某材料制作的水平面上,现用弹簧测力计沿水平方向匀速拉此物块,读得弹簧测力计的示数为3 N,则两接触面的材料可能是(g取10 m/s2)(　　)
A.木—金属 B.木—木
C.钢—钢 D.木—冰
解析 由Ff=μFN得 =0.2,所以接触面可能为木—金属,故选项A正确。
答案 A探究一探究二静摩擦力
情景导引
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,木块开始移动,此时拉力突然变小到3.8 N,此后木块匀速运动,拉力保持3.8 N不变。
(1)木块受到拉力1 N时,有相对桌面运动的趋势但没有运动,说明什么呢?
(2)随着外力的增大,静摩擦力有什么变化?
(3)静摩擦力在哪里产生?沿什么方向?探究一探究二要点提示 (1)说明桌面对木块施加一个与拉力方向相反的、大小也为1 N的力,这个力就是桌面对木块的静摩擦力。
(2)静摩擦力的大小随着外力的增大而增大,但有一个最大值。
(3)静摩擦力产生在相对静止但有相对运动趋势的物体之间。静摩擦力的方向与接触面相切,与物体相对运动趋势的方向相反。探究一探究二知识归纳
1.静摩擦力产生的条件说明(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。探究一探究二2.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。探究一探究二静摩擦力方向与运动状态的关系:
?
静摩擦力方向与物体相对运动趋势的方向相反
?
人随传送带一起运动,静摩擦力方向与其运动方向相同,而传送带所受人的静摩擦力方向与其运动方向相反。
?
静摩擦力的方向沿木板向上,与运动方向不在一条直线上探究一探究二3.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的存在与否及其方向。
(2)假设法:利用假设法进行判断时,可按以下思路进行分析:探究一探究二4.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,可认为二者相等。静摩擦力的受力物体和施力物体相对静止,并不是它们处于静止状态。探究一探究二典例剖析
【例1】 关于静摩擦力的说法,正确的是(　　)
A.两个相对静止的物体间一定有静摩擦力的作用
B.受静摩擦力作用的物体一定是静止的
C.在物体间压力一定时,静摩擦力的大小可以变化,但有一个限度
D.静摩擦力一定是阻力
解析 当两个物体有相对运动趋势时才有可能产生静摩擦力,A错;受静摩擦力作用的物体有可能是运动的,比如人走路时,受到的就是静摩擦力,B错;在物体间压力一定时,静摩擦力的大小可以变化,但有一个限度,这个限度就是最大静摩擦力,C对;静摩擦力可能是阻力也可能是动力,D错。
答案 C探究一探究二(1)静摩擦力方向与“相对运动趋势的方向相反”,并不是与“运动方向”相反。
(2)静摩擦力的效果是阻碍物体间的相对运动趋势,并不是阻碍物体的运动。
如图所示,货物被传送带由低处传送到高处的过程中(传送带匀速转动,货物和传送带相对静止),货物受到静摩擦力的方向沿斜面向上,与运动方向相同,是动力。探究一探究二【例2】 如图所示,物体A和B叠放在一起并放在水平地面上。用F=5 N的水平力作用在物体B上,A、B两物体均处于静止状态。若各接触面与水平地面平行,则A与B之间摩擦力大小为　　　　 N,B与地面之间摩擦力大小为　　　　 N。?
解析 由图可知,假设物体A在水平方向上受到了静摩擦力作用,则物体A将发生运动,这与物体A处于静止状态相矛盾,故A、B之间的静摩擦力为0。由于B受到了水平拉力F的作用,若使B处于静止状态,地面必定对B有静摩擦力的作用,由二力平衡可知静摩擦力Ff=F=5 N,方向与外力F相反。
答案 0　5探究一探究二求解静摩擦力大小的步骤
(1)判断有无。
(2)判断方向。
(3)根据平衡法求大小。探究一探究二滑动摩擦力
情景导引
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?增大手与桌面的压力,感觉有什么不同?这说明什么?阅读课本,写出滑动摩擦力的公式。
要点提示 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)。感觉手受到向后的阻力(滑动摩擦力)增大。滑动摩擦力大小随着压力的增大而增大。F=μFN。探究一探究二知识归纳
1.滑动摩擦力的产生条件说明(1)“相对”的含义是指相对跟它接触的物体,而不是相对别的物体。
(2)“相对滑动”是指两个物体之间的相对位置在变化,可能的情况有,一个物体静止,另一个运动;两个物体同向运动,但速度不等;两个物体反向运动等。因此,静止的物体也可以受到滑动摩擦力作用,如擦黑板,黑板静止,但受滑动摩擦力。探究一探究二2.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。
滑动摩擦力方向与运动状态的关系:
?
物块跟随传送带向上运动,但当物块速度小于传送带速度时,滑动摩擦力与运动方向相同
?
物块沿粗糙斜面下滑时,滑动摩擦力的方向与运动方向相反探究一探究二3.滑动摩擦力的有无及方向的判断方法
(1)产生条件法:根据滑动摩擦力产生的条件判断,接触且接触面粗糙、相互挤压、相互滑动。
(2)平衡条件法:当相互滑动的物体处于静止或匀速运动状态时,利用二力平衡条件判断。
4.滑动摩擦力的大小
(1)公式法:根据公式F=μFN计算。
①正压力FN是物体与接触面间的压力,不一定等于物体的重力,FN的大小根据物体的受力情况确定。
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。探究一探究二滑动摩擦力的大小由正压力和摩擦因数决定,与物体的运动状态、接触面积无关。探究一探究二典例剖析
【例3】 下列有关滑动摩擦力的说法正确的是(　　)
A.有压力一定有滑动摩擦力
B.滑动摩擦力方向一定与物体的运动方向相反
C.滑动摩擦力总是与接触面上的压力垂直
D.只有运动物体才受滑动摩擦力
解析 产生滑动摩擦力的条件有三个:正压力(相互接触且挤压)、接触面粗糙、发生相对滑动,缺一不可。由产生条件可知,A错误。滑动摩擦力方向与接触面相切,且与相对运动方向相反而压力垂直于接触面,所以滑动摩擦力方向跟接触面所受压力垂直,B错误,C正确。擦黑板时,黑板是静止的,但相对黑板擦是运动的,也受滑动摩擦力,所以关键是“相对运动”,故D错误。
答案 C探究一探究二(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。
例如:如图所示,物体A、B都向右运动,速度分别为vA=1 m/s,vB=2 m/s。则A相对B向左运动,A受到B向右的滑动摩擦力F1,是动力;B受到A向左的滑动摩擦力F2,是阻力。探究一探究二【例4】 如图所示,一重力为40 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=13 N,F2=6 N。已知木块与桌面间的动摩擦因数为0.2,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,求:
(1)木块所受的摩擦力的大小和方向。
(2)当只将F1撤去后,木块受到的摩擦力的大小和方向。
(3)若撤去的力不是F1而是F2,求木块受到的摩擦力的大小和方向。探究一探究二解析 当木块运动时受到的滑动摩擦力为F滑=μFN=μG=0.2×40 N=8 N,故木块受到桌面的最大静摩擦力为8 N。
(1)加上F1、F2后,F1和F2相当于一个方向向右的F=F1-F2=7 N的力。由于F小于最大静摩擦力,故木块处于静止状态,则木块受到桌面静摩擦力的作用,大小为7 N,方向水平向左。
(2)将F1撤去后,由于F2小于最大静摩擦力,故木块仍然保持静止。由二力平衡知识知,木块受到的静摩擦力大小等于F2,即大小为6 N,方向水平向右。
(3)撤去F2后,由于F1大于最大静摩擦力,则木块受到的摩擦力为滑动摩擦力,大小为8 N,方向水平向左。
答案 (1)7 N　水平向左　(2)6 N　水平向右
(3)8 N　水平向左探究一探究二求解摩擦力大小的思路 12341.(多选)下列说法正确的是(　　)
A.相互接触并有相对运动的两物体间必有摩擦力
B.两物体间有摩擦力,则其间必有弹力
C.两物体间有弹力,则其间必有摩擦力
D.两物体间无弹力,则其间必无摩擦力
解析 摩擦力产生的三个条件:接触面粗糙、物体之间有弹力、物体间有相对运动或相对运动趋势三个条件缺一不可。因为缺少接触面粗糙、有弹力这两个条件,选项A错误;两物体间仅有弹力,接触面是否粗糙未知,故选项C错误;有弹力是产生摩擦力的必要条件,所以有摩擦力必有弹力,无弹力必无摩擦力,故选项B、D正确。
答案 BD12342.(多选)如图所示,有一重力不计的方形容器,被水平力F压在竖直的墙面上处于静止状态,现缓慢地向容器内注水,直到将容器刚好盛满为止,在此过程中容器始终保持静止,则下列说法正确的是(　　)
A.容器受到的摩擦力不变
B.容器受到的摩擦力逐渐增大
C.水平力F可能不变
D.水平力F必须逐渐增大
解析 容器处于平衡状态,在竖直方向上重力与摩擦力平衡,盛满水前墙面对容器的静摩擦力一直增大,如果一直没有达到正压力F作用下的最大静摩擦力,则水平力F可能不变,选项B、C正确。
答案 BC12343.装修工人在搬运材料时施加一个水平拉力将其从水平台面上拖出,如图所示,则在匀速拖出的过程中(　　)
A.材料与平台之间的接触面积逐渐减小,摩擦力逐渐减小
B.材料与平台之间的接触面积逐渐减小,拉力逐渐减小
C.平台对材料的支持力逐渐减小,摩擦力逐渐减小
D.材料与平台之间的动摩擦因数不变,支持力也不变,因而工人拉力也不变1234解析 匀速拉动的过程只能持续到重心离开台面的瞬间,材料的重心在台面上,故材料对台面的压力不变,故材料受到的支持力不变,故C错误;而在拉动过程中动摩擦因数不变,由F=μFN可知摩擦力是不变的,故A、B错误;因为材料做匀速直线运动,摩擦力不变,所以工人的拉力是不变的,故D正确。
答案 D12344.重为400 N的木箱放在水平地面上,木箱与地面间的动摩擦因数为0.25。如图所示,用水平力F推木箱,当F分别为60 N、90 N和150 N时,木箱受到的摩擦力分别是多少?方向如何?1234解析 木箱在F的推动下不知是否移动,应先求最大静摩擦力,在未作说明的情况下,可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
最大静摩擦力Ffmax=μFN=μG=0.25×400 N=100 N
可见当用60 N和90 N的水平力推木箱时,推力小于最大静摩擦力,木箱静止不动,由二力平衡可知,静摩擦力的大小分别为60 N和90 N,方向与F方向相反。
当用150 N的推力推木箱时,推力大于最大静摩擦力,木箱滑动,摩擦力为滑动摩擦力,因此,摩擦力的大小为100 N,方向与相对运动方向相反,即与F方向相反。
答案 60 N,与F方向相反　90 N,与F方向相反　100 N,与F方向相反