2019版物理新教材人教必修一同步学案：3.2 摩擦力 Word版含答案

2.摩擦力
知识纲要导引
核心素养目标,
物理观念
滑动摩擦力、静摩擦力
科学探究
静摩擦力的大小随拉力的变化
科学思维
假设法、公式法．判断静摩擦力和滑动摩擦力方向，计算摩擦力的大小
科学态度
与责任
了解静摩擦和滑动摩擦在生产、生活中的应用
基 础 导 学
一、滑动摩擦力(自学教材第64、65页“滑动摩擦力”部分)
1．定义：两个相互接触的物体，当它们相对滑动时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力，这种力叫作滑动摩擦力(sliding frictional force)．
2．方向：总是沿着接触面，并且跟物体的相对运动的方向相反．
3．大小
(1)结果表明：滑动摩擦力的大小跟压力的大小成正比．
(2)定量关系：Ff＝μFN
μ是比例常数，叫作动摩擦因数(dynamic friction factor)．
(3)动摩擦因数的影响因素：
动摩擦因数的值跟接触面有关，接触面材料不同、粗糙程度不同，动摩擦因数也不同．
二、静摩擦力(自学教材第66页“静摩擦力”部分)
1．定义：相互接触的两个物体之间只有相对运动的趋势，而没有相对运动，这时的摩擦力叫作静摩擦力(static frictional force)．
2．方向：总是沿接触面，静摩擦力的方向总是跟物体相对运动趋势的方向相反．
3．大小：两物体之间实际产生的静摩擦力F在0与最大静摩擦力Fmax之间，即
04．应用：瓶子可以拿在手中，靠的是静摩擦力的作用．皮带运输机能把货物送往高处，也是静摩擦力作用的结果．
【思考】
(1)摩擦力总是阻碍物体的运动或运动趋势．(　　)
(2)摩擦力一定产生于两个相互接触的物体间．(　　)
(3)静摩擦力的方向总是与物体运动的方向相反．(　　)
(4)静摩擦力的大小随外力的增大而增大．(　　)
(5)最大静摩擦力大小略大于滑动摩擦力大小．(　　)
(6)滑动摩擦力方向可能与物体运动的方向相同．(　　)
(7)摩擦力的大小与正压力成正比．(　　)
(8)只有静止的物体才能受到静摩擦力的作用．(　　)
答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√　(6)√　(7)×
(8)×
课 堂 探 究
主题一　滑动摩擦力
随手记　
　
　
　
　
,【问题探究】
探究点　如图所示，物体A、B接触面粗糙，用水平向左的拉力F把物体B拉出．
(1)把物体B拉出的过程中，物体A受的是静摩擦还是滑动摩擦？
(2)物体A所受的滑动摩擦力可以通过弹簧秤测出来吗？
(3)物体B受几个摩擦力？
提示：(1)A相对于B发生了相对运动，所以A受B的摩擦力为滑动摩擦力．
(2)可以．因为物体A在水平方向受两个力，弹簧秤的拉力和B对A的摩擦力，而A保持静止，所以这两个力平衡；即弹簧秤拉力的大小等于滑动摩擦力的大小．
(3)物体B的下表面与接触面都是粗糙的，B的上下表面都要受到摩擦力，即受2个摩擦力作用且都是滑动摩擦，摩擦力的方向都向右，阻碍B的运动．
【探究总结】
1．滑动摩擦力产生的条件
(1)两物体相互接触且有挤压．
(2)物体间的接触面粗糙．
(3)两物体间发生相对运动．
2．滑动摩擦力的大小的计算方法
(1)公式法：根据公式F＝μFN计算．
(2)二力平衡法：根据二力平衡条件求解．
3．FN的理解
FN是指两个物体表面间的压力，称为正压力(垂直于接触面的力)，是弹力，它不一定等于物体的重力，许多情况下需结合物体的平衡条件等加以确定．
4．μ的理解
μ是动摩擦因数，没有单位．它的数值与相互接触的两个物体的材料、接触面的粗糙程度有关，与物体的受力情况、运动状态、接触面积的大小均无关．,
“相对”指的是研究对象相对于与其接触的物体而言的．说得更直接一点，是相对于“摩擦面”有没有运动或运动趋势，与物体本身静止还是运动没有关系．
【典例示范】
例1　关于滑动摩擦力，以下说法正确的是(　　)
A．滑动摩擦力总是和物体的运动方向相反
B．滑动摩擦力总是阻碍物体间的相对运动
C．滑动摩擦力不可能是动力
D．滑动摩擦力跟物体的重力成正比
解析：可通过以下表格对各选项逐一分析.
选项
过程分析
结论
A
滑动摩擦力的方向总是阻碍物体间的相对运动，故与相对运动的方向相反，但不一定与运动方向相反
×
B
√
C
滑动摩擦力可以作为动力，如传送带上的物体
×
D
滑动摩擦力与物体间的正压力成正比，正压力不一定等于重力
×
答案：B
例2　一个重600 N的物体放在水平地面上，要使它从原地移动，最小要用190 N的水平推力，若移动后只需180 N的水平推力即可维持物体匀速运动，那么：
(1)物体与地面间的最大静摩擦力有多大？
(2)物体与地面间的滑动摩擦力有多大？
(3)当用250 N的水平推力使物体运动后，物体受到的摩擦力有多大？
解析：(1)由最大静摩擦力的定义可知Ffmax＝190 N.
(2)由二力平衡知识知滑动摩擦力Ff＝180 N.
(3)因μ和接触面间的弹力都未变，故物体受到的摩擦力仍为180 N.
答案：(1)190 N　(2)180 N　(3)180 N
易错提醒,
(1)在求解摩擦力大小时，一定要分清是求静摩擦力还是求滑动摩擦力．F＝μFN只适用于滑动摩擦力的计算，静摩擦力的大小要根据物体的受力情况和运动情况共同确定．
(2)公式F＝μFN中的FN是物体接触面之间的正压力，不一定等于物体的重力G.要根据物体的受力来确定．
[拓展]　(1)在[例2]中，若物体原来处于静止状态，当对物体施加200 N的水平拉力时，物体所受摩擦力多大？属于何种摩擦力？
(2)试求上题中物体与水平面间的动摩擦因数μ.
解析：(1)由于F拉＝200 N>Ffmax＝190 N，故物体将运动起来，所受摩擦力为滑动摩擦力，Ff＝180 N.
(2)由Ff＝μFN得μ＝＝＝0.3.
答案：(1)180 N　(2)0.3,
滑动摩擦力阻碍物体间的相对运动，不一定阻碍物体的运动．滑动摩擦力既可以是动力也可以是阻力．

　
　
训练1　
如图所示，轻质弹簧的劲度系数k＝20 N/cm，用其拉着一个重力为200 N的物体在水平面上运动，当弹簧的伸长量为4 cm时，物体恰在水平面上做匀速直线运动，求：
(1)物体与水平面间的动摩擦因数．
(2)当弹簧的伸长量为6 cm时，物体受到的水平拉力为多大？这时物体受到的摩擦力为多大？
(3)如果在物体运动过程中突然撤去弹簧，而物体在水平面上能继续滑行，这时物体受到的摩擦力为多大？
解析：(1)由Ff＝kx＝μFN＝μG知μ＝＝＝0.4.
(2)水平拉力F＝kx′＝20×6 N＝120 N，此时物体受到的摩擦力为滑动摩擦力，所以F＝μG＝0.4×200 N＝80 N.
(3)由于物体仍能滑行，所以物体所受的滑动摩擦力大小和方向不变，大小仍为80 N.
答案：(1)0.4　(2)120 N　80 N　(3)80 N
主题二　静摩擦力
【问题探究】
探究点　仔细观察、体验下列甲、乙两图．
(1)如图甲所示，小孩推箱子的过程说明什么问题？
(2)如图乙所示，手中握着的水瓶与手之间的摩擦力大小是多少？
提示：(1)①小孩开始推不动箱子是因为箱子与地面之间存在摩擦力；②小孩的推力在增大，但还是没有推动箱子，由于木箱处于平衡状态，说明静摩擦力会随外力的增大而增大；③当小孩的推力达到一定程度后箱子被推走了，说明静摩擦力是有极限的，不会无限增大．
(2)因为瓶子没有动，处于平衡状态，竖直方向受重力、摩擦力两个力作用，故摩擦力大小等于重力．
易混淆的“三个方向”
(1)运动方向．
(2)相对运动方向．
(3)相对运动趋势的方向．
【探究总结】
1．静摩擦力产生的条件
(1)两物体的接触面是粗糙的．
(2)两物体存在相对运动趋势．
(3)两物体在接触面上有压力(弹力)．
2．静摩擦力的方向
(1)沿着接触面，并且跟物体间相对运动趋势的方向相反．
(2)跟物体运动的方向可能相同，也可能相反．
3．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：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．
不能认为受静摩擦力的物体一定静止，运动的物体之间也可能存在静摩擦力．
【典例示范】
例3　(多选)如图所示，A、B叠放在水平面上，水平力F作用在A上，使二者一起向左做匀速直线运动，下列说法正确的是(　　)
A．A、B之间无摩擦力　　　 　　
B．A受到的摩擦力水平向右
C．B受到A的摩擦力水平向左
D．地面对B的摩擦力为静摩擦力，水平向右
解析：对A物体，由于A匀速运动，由二力平衡可知，B对A的摩擦力必与F等大反向，故A错误，B正确；对B物体，由力的作用的相互性，B对A的摩擦力一定与A对B的摩擦力等大反向，故B受到A的摩擦力水平向左，故C正确；对A、B整体分析，由于A、B一起向左匀速运动，则地面对B的摩擦力一定为滑动摩擦力，且水平向右，故D错误．
答案：BC
方法技巧
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：
例4　
质量为2 000 kg的汽车因故障停在水平柏油马路上，轮胎与路面间的动摩擦因数为0.71，用大小为310 N的水平力推汽车但没有推动，则汽车所受的摩擦力大小为(　　)
A．30 N B．186 N
C．300 N D．310 N
解析：由二力平衡可知，静摩擦力大小与外力大小相等为310 N.
答案：D
训练2　下列关于静摩擦力的说法正确的是(　　)
A．静摩擦力的方向总与物体的运动方向相反
B．静摩擦力的大小与相应的正压力成正比
C．静摩擦力只能在物体静止时产生
D．静摩擦力的方向与接触物体相对运动的趋势方向相反
解析：静摩擦力的方向可能与运动方向相同，也可能相反，但一定与相对运动的趋势方向相反，A错误，D正确；静摩擦力是被动力，其大小随外力变化，不一定与压力成正比，B错误；静摩擦力在相对静止的物体间产生，不一定静止，C错误．
答案：D
训练3　如图是研究静摩擦力的装置，弹簧测力计对物块的拉力沿水平方向．逐渐增大拉力，当拉力小于10 N时，物块保持静止；等于10 N时，物块恰好运动．下列分析正确的是(　　)
A．物块受到的最大静摩擦力是10 N
B．示数为5 N时，物块受到的静摩擦力是10 N
C．示数为15 N时，物块受到的静摩擦力是10 N
D．示数为10 N时，物块受到的摩擦力是0
解析：物块受重力、支持力、拉力和摩擦力，当拉力等于10 N时，物块刚刚开始运动，说明最大静摩擦力为10 N，故A正确；当弹簧测力计的示数为5 N时，没有拉动，物块保持静止，受静摩擦力，为5 N，故B错误；当弹簧测力计的示数为15 N时，物块加速运动，受到滑动摩擦力，滑动摩擦力约等于最大静摩擦力，为10 N，故C错误；当示数为10 N时，物块受到的摩擦力是10 N，故D错误．
答案：A
静摩擦力大小的计算方法根据二力平衡.
课 堂 达 标
1.关于摩擦力与弹力的关系，下列说法正确的是(　　)
A．有弹力一定有摩擦力　　B．有摩擦力一定有弹力
C．弹力越大，摩擦力越大 D．摩擦力越大，弹力一定越大
解析：根据摩擦力和弹力产生的特点可知，有摩擦力一定有弹力，但有弹力不一定有摩擦力，A错、B对．弹力越大，摩擦力不一定越大，同理，摩擦力越大，弹力也不一定越大，C、D错．
答案：B
2．关于摩擦力的产生，下列说法中正确的是(　　)
A．相互压紧的粗糙物体间一定有摩擦力
B．有相对运动或有相对运动趋势的物体间一定有摩擦力
C．相互压紧并运动的物体间一定有摩擦力作用
D．只有相互压紧和发生相对运动(或有相对运动趋势)的物体间才可能有摩擦力的作用
解析：要产生摩擦力，首先要有弹力，其次要接触面不光滑，还要有相对运动或有相对运动趋势，故只有D正确．
答案：D
3．如图所示，放在固定斜面上的物体处于静止状态，物体所受静摩擦力的方向是(　　)
A．垂直斜面向上　　　B．垂直斜面向下
C．沿斜面向上　　　　D．沿斜面向下
解析：假设斜面光滑，则物体有沿斜面下滑的运动趋势，而实际上物体静止，所以物体所受静摩擦力沿斜面向上，选项C正确．
答案：C
4．(多选)如图所示，人在跑步机上跑步时(　　)
A．脚受到的摩擦力是静摩擦力
B．脚受到的摩擦力是滑动摩擦力
C．脚受到的摩擦力方向与人运动的方向相反
D．脚受到的摩擦力方向与人运动的方向相同
解析：人在跑步机上跑步时，脚和跑步机之间无相对滑动，则脚受到的摩擦力是静摩擦力，A正确、B错误；因脚相对跑步机有向后滑动的趋势，则脚受到的静摩擦力向前，即与人运动的方向相同，C错误、D正确．
答案：AD
5．一物体置于水平粗糙地面上，按如图所示不同方法，在水平力F的作用下运动，设地面与物体各接触面的动摩擦因数相等，则物体受到的摩擦力的大小关系是(　　)
A．Ff甲>Ff乙>Ff丙 B．Ff乙>Ff甲>Ff丙
C．Ff丙>Ff乙>Ff甲 D．Ff甲＝Ff乙＝Ff丙
解析：两物体间滑动摩擦力Ff＝μFN，按不同方法放置，动摩擦因数μ相等，正压力FN相同，滑动摩擦力Ff相同，D正确．
答案：D
6.
[2019·安徽宿州高一检测]如图所示，一物体在动摩擦因数μ＝0.2的水平面上向左运动，物体质量为10 kg，它在运动过程中还受到一个大小为20 N方向向右的拉力作用，则物体受到的摩擦力为(g取10 N/kg)(　　)
A．0 N B．20 N，水平向右
C．40 N，水平向右 D．20 N，水平向左
解析：摩擦力的方向与相对运动方向相反，故摩擦力的方向水平向右．根据Ff＝μFN得摩擦力的大小Ff＝20 N.
答案：B