高中物理人教版必修一第三章 3 摩擦力(共45张PPT)

(共45张PPT)
3 摩擦力
1．知道静摩擦力产生的条件，会判断静摩擦力的方向，知道最大静摩擦力的概念．
2．知道滑动摩擦力产生的条件，会判断滑动摩擦力的方向．
3．知道滑动摩擦力的大小跟什么有关，知道滑动摩擦力跟压力成正比．
两个相互接触并相互挤压的物体，当它们发生__________或具有________________时，就会在接触面上产生______相对运动或相对运动趋势的力，这种力叫做摩擦力．
相对运动
相对运动的趋势
阻碍
1．下列有关摩擦力的说法正确的是 (　　)．
A．一个物体静止在另一个物体的表面上，它们之间一
定不存在摩擦力
B．滑动摩擦力的方向总是与物体运动方向相反
C．两物体间如果有了弹力，就一定有摩擦力
D．两物体间有摩擦力，就一定有弹力
解析　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、C错，D对．滑动摩擦力的方向总是与物体相对运动方向相反，而不是与运动方向相反，B错．
答案　D
1．定义：两个物体之间只有______________，而没有_________，这时的摩擦力叫做静摩擦力．
2．产生的条件
(1)接触面______．
(2)两物体在接触面上有压力(弹力)．
(3)两物体存在______________．
3．方向：跟接触面______且与物体相对运动趋势方向______．
相对运动趋势
相对运动
相对运动趋势
相切
相反
粗糙
4．大小：随着外力的增大而增大，但有一个________．最大静摩擦力：静摩擦力的最大值Fmax，其大小等于物体________运动时，所受的静摩擦力．两物体间实际发生的摩擦力F在零和最大静摩擦力Fmax之间，即___________．
限度
刚开始
0＜F≤Fmax
2.下列关于物体受静摩擦力作用的叙述中，正确的是 (　　)．
A．静摩擦力的方向不一定与物体运动方向相反
B．静摩擦力的方向不可能与物体运动方向相同
C．静摩擦力的方向可能与物体运动方向垂直
D．静止物体所受静摩擦力一定为零
解析　静摩擦力的方向与物体相对哪个方向有运动趋势较难确定时，可利用物体受到的摩擦力产生的效果进行判断．静摩擦力的方向是与物体相对运动趋势的方向相反而不是与物体运动方向相反．例如依靠静摩擦力而运动的物
体，摩擦力方向与物体运动方向是相同的．人走路就是靠静摩擦力向前运动的．人受的静摩擦力方向与人前进(运动)方向相同，由此可知A、C正确，B、D都是错误的．
答案　AC
1．定义：一个物体在另一个物体表面上__________时，受到另一个物体阻碍它相对滑动的力，这种力叫做____________．
2．产生的条件
(1)接触面是粗糙的．
(2)两物体有__________．
(3)两物体在接触面上有______________．
3．方向：滑动摩擦力的方向总是沿着________，并且跟物体的__________的方向相反．
相对滑动
滑动摩擦力
相对运动
压力(弹力)
接触面
相对运动
4．大小：滑动摩擦力的大小跟______成正比，也就是跟两个物体表面间的____________成正比，其公式为________．
式中μ是比例常数(它是两个力的______，没有单位)，叫做____________，它的数值跟两个接触物体的______有关，还跟接触面的情况(如__________)有关．
压力
垂直作用力
F＝μFN
比值
动摩擦因数
材料
粗糙程度
3. 有关滑动摩擦力的下列说法正确的是 (　　)．
A．物体所受的滑动摩擦力与物体所受的重力成正比
B．滑动摩擦力总是与物体运动方向相反
C．滑动摩擦力总是阻力
D．滑动摩擦力随压力的增大而增大
解析　滑动摩擦力与压力成正比，而不是与重力成正比，所以A选项错误．滑动摩擦力的方向总是与相对运动的方向相反，所以B选项错误．滑动摩擦力既可以作为动力，也可以作为阻力，因此C选项错误．
答案　D
1．“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，相对地面静止的物体可能受滑动摩擦力，相对地面运动的物体也可能受静摩擦力．
2．作用效果
(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．
3．摩擦力的方向
与物体相对运动的方向(或相对运动趋势的方向)相反．摩擦力的方向可能与物体的运动方向相同，也可能与物体的运动方向相反．
【典例1】 关于摩擦力，下列说法中正确的是 (　　)．
A．两个接触的相对静止的物体间一定有摩擦力
B．受静摩擦力作用的物体一定是静止的
C．滑动摩擦力方向可能与运动方向相同
D．物体间正压力一定时，静摩擦力的大小可以变化，
但有一个限度
解析　两个相对静止的物体间不一定有静摩擦力，还要看它们之间是否有相对运动趋势．受静摩擦力作用的物体不一定是静止的，例如与倾斜的匀速运动的输送带相对静止的物体，物体与输送带之间有相对滑动的趋势，所以有静摩擦力存在，但物体并不是静止的．产生静摩
擦力时只要与接触面相对静止就行了．上述的输送带如果突然加速，物体就可能受到与运动方向一致的滑动摩擦力．所以A、B错误，C正确．在正压力一定时，静摩擦力的大小可以因外力的变化而变化，但不能超过最大静摩擦力，这就是一个限度，D正确．
答案　CD
1．“接触”有两层含义：一是接触无形变(无弹力)，二是接触并发生形变(有弹力)．但这里指的是第二种含义．
2．“相对静止”有两层含义：一是两个物体都静止，二是两个物体都做速度相同的匀速直线运动．
3．“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，但还处于相对静止状态．相对运动趋势既可由外力引起，也可由接触物体的运动状态发生改变而引起．
4．“接触面上”即摩擦力作用点在该接触面上．实际上接触面各点都是作用点，而我们常常把它们等效到一个点上，在作力的图示时，也可以画到物体的重心上．
【跟踪1】 下列关于摩擦力的说法，正确的是 (　　)．
A．相对运动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．运动物体受到的摩擦力的方向总是与运动方向相反
D．相对静止的两个物体之间，也可能有摩擦力的相互作用
解析　摩擦力产生的条件是：两个物体接触且有弹力的相互作用，接触面粗糙，有相对运动(或相对运动趋势)，三者缺一不可，故选项A错误；相对静止的两个物体间，可能有静摩擦力的相互作用，故选项D正确；摩擦力的方向总是与相对运动(或相对运动趋势)的方向相反，所以，摩擦力的方向不一定与物体的运动方向相反，也不一定总是阻力，故选项B、C错误．
答案　D
特别提醒　同一接触面上的摩擦力方向一定与压力方向垂直．
滑动摩擦力 静摩擦力
有无判断方法 条件判断：接触面之间有压力，粗糙且有相对运动 (1)条件判断：接触面之间有压力，粗糙且有相对运动趋势
(2)假设法：假设接触面光滑，不存在摩擦力，如物体改变原来的运动状态，则存在摩擦力
方向判断步骤 (1)选取受力物体
(2)确定施力物体
(3)判断受力物体相对施力物体的运动方向
(4)滑动摩擦力方向与相对运动方向相反 (1)选取受力物体
(2)确定施力物体
(3)利用假设法判断受力物体相对施力物体的运动趋势方向
(4)静摩擦力方向与相对运动趋势方向相反
【典例2】 如图3－3－1所示为皮带传送装置，甲为主动轮，乙为从动轮，传运过程中皮带不打滑，P、Q分别为两轮边缘上的两点，下列说法正确的是 (　　)．

图3－3－1
A．P、Q两点的摩擦力方向均与轮转动的方向相反
B．P点的摩擦力方向与甲轮的转动方向相反，Q点的摩擦力方向与乙轮的转动方向相同
C．P点的摩擦力方向与甲轮的转动方向相同，Q点的摩擦力方向与乙轮的转动方向相反
D．P、Q两点的摩擦力方向均与轮转动的方向相同
解析　由题意可知甲轮与皮带间、乙轮与皮带间均相对静止，皮带与轮间的摩擦力为静摩擦力，假设甲轮与皮带间无摩擦力，则甲轮转动时皮带不动，P点相对于皮带向前运动，可知P点相对于皮带有向前运动的趋势，则甲轮上的P点受到的静摩擦力方向向后，即与甲轮的转动方向相反；再假设皮带与乙轮间没有摩擦力，则当皮带转动时，乙轮将会静止不动，这时，乙轮边缘上的Q点相对于皮带向后运动，可知Q点有相对于皮带向后运动的趋势，故乙轮上Q点所受摩擦力向前，即与乙轮转动方向相同．
答案　B
在判断摩擦力方向时，弄清物体相对运动或相对运动趋势的方向是关键．“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，而不一定是相对于地面的运动．物体的相对运动并不一定与物体的实际运动(相对地)方向相同，两者方向可能相同，也可能相反．如汽车上的木箱，当汽车突然加速时，箱子相对汽车向后滑动，与实际运动方向相反；汽车急刹车时，木箱相对车向前滑动，与实际运动方向相同．
【跟踪2】 如果自行车在平直公路上匀速前行，前后车轮所受摩擦力的方向 (　　)．
A．都向前
B．都向后
C．前轮向前，后轮向后
D．前轮向后，后轮向前
解析　自行车的驱动力来源于后轮与地面间的摩擦力，即自行车的后轮受到向前的摩擦力，根据二力平衡，前轮受到地面的摩擦指向后方，D正确．
答案　D
1．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、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＜F≤Fmax.
(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＝μ0FN.
μ0为最大静摩擦因数，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．计算摩擦力时，应先明确所求摩擦力是静摩擦力还是滑动摩擦力，再依据相应的求法去求．
【典例3】 质量为2 kg的物体静止在水平地面上，如图3－3－2所示，物体与地面间的动摩擦因数为0.5，最大
图3－3－2
静摩擦力与滑动摩擦力视为相等，给物体一水平推力．(取g＝10 m/s2)
(1)当推力大小为5 N时，地面对物体的摩擦力是多大？
(2)当推力大小为12 N时，地面对物体的摩擦力是多大？
解析　在地面上，FN＝mg，则
滑动摩擦力(最大静摩擦力Fmax)大小为
Fmax＝μFN＝μmg＝0.5×2×10 N＝10 N.
(1)当推力F＝5 N时，F＜Fmax，物体静止，则由二力平衡知：
F静＝F＝5 N.
(2)当推力F＝12 N时，F＞Fmax，物体滑动，则F滑＝μFN＝μmg＝10 N.
答案　(1)5 N　(2)10 N
(1)计算摩擦力时，应先判断是静摩擦力还是滑动摩擦力．
(2)静摩擦力可在0～Fmax之间变化，不能用公式F＝μFN计算，且静摩擦力与正压力无关．
(3)推力F＞Fmax，物体运动，对应于滑动摩擦力；F≤Fmax，物体不动，对应于静摩擦力．
【跟踪3】 如图3－3－3所示，物体在水平向左拉力F1和水平向右拉力F2作用下，静止于水平地面上，则物体所受摩擦力Ff的大小和方向为 (　　)．
图3－3－3
A．F1＞F2时，Ff＝F1－F2，方向水平向右
B．F1＜F2时，Ff＝F2－F1，方向水平向右
C．F2＝F1，Ff＝0
D．根据摩擦力计算公式可知，Ff为定值μmg
解析　当F1＞F2时，物体有向左的运动趋势，故Ff方向为水平向右，根据平衡条件可知Ff＝F1－F2，A对；当F1＜F2时，物体有向右的运动趋势，故Ff方向为水平向左，同理可得，Ff＝F2－F1，B错；当F1＝F2时，物体受力平衡，无相对运动趋势，故Ff＝0，C对；题中已知物体处于静止状态，不会有滑动摩擦力产生，计算公式不成立．D错．
答案　AC
滑动摩擦力计算公式Ff＝μFN反映了滑动摩擦力与接触面的性质及正压力有关，与接触面的面积等因素无关．μ为动摩擦因数，其大小只与接触面的材料及粗糙程度有关；FN为正压力，大小要根据实际情况而定，不一定等于重力，更不能把正压力直接理解为重力．
滑动摩擦力的大小与接触面积大小有关吗？
【典例4】 一根质量为m，长度为L的均匀长方木条放在水平桌面上，木条与桌面间的动摩擦因数为μ.现用水平力F推木条，当木条经图3－3－4所示位置时，桌面对它的摩擦力为 (　　)．
图3－3－4
解析　压力仍为FN＝mg，所以Ff＝μmg.故A对．
答案　A
一物体由圆锥和与它底面相同的半球组成(如图3－3－5所示)，置于粗糙的水平地面上用水平外力拉它做图中所示三种情况的运动．比较它所受的摩擦力大小分别为f1、f2、f3.则 (　　)．
【我来冲关】
图3－3－5
A．f1>f2>f3　 B．f3>f2>f1　 C．f1＝f2＝f3　 D．f3＝f2>f1
解析　物体在三种不同的运动情况下，都相对水平面有相对运动，故它受到滑动摩擦力的作用．在三种情况下，水平地面对物体的支持力的大小都等于物体的重力，故物体对地面的正压力的大小都等于其重力，即FN＝mg.因滑动摩擦力的大小与接触面积无关．由F＝μFN，知以上三种情况下摩擦力的大小相等．故选项C正确．
答案　C
摩擦力记忆口诀
摩擦力，看两种，三具备，才产生，接触、挤压和粗糙，相对运动和“想动”，“想动”没动静摩擦，相对运动是“滑动”．方向总跟“相对”反，常用假设来判定．静摩擦是被动力，欲求大小用平衡．滑动摩擦有公式，压力和μ来相乘．
【状元微博】
1．下列关于静摩擦力的说法不正确的是 (　　)．
A．静摩擦力有最大值，说明静摩擦力的值在一定范围
内是可变的
B．静止的物体受到的摩擦力一定是静摩擦力
C．静摩擦力的方向可能与物体的运动方向相同
D．运动的物体可能受静摩擦力作用
对摩擦力的理解
解析　静摩擦力的值在一定范围内是可变的，A对．静摩擦力存在于两相对静止的物体之间，物体可静止可运动，B错、D对．静摩擦力的方向与相对运动趋势方向相反，与运动方向可相同也可相反，C对．故选B.
答案　B
2．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　摩擦力的产生条件之一是接触面间有弹力，但还需另两个条件同时具备，即接触面粗糙，物体存在相对运动或相对运动趋势，才会有摩擦力，所以说，有摩擦力一定有弹力，但有弹力不一定有摩擦力，A错、B对．静摩擦力大小与弹力大小无关，C、D错．
答案　B
3．如图3－3－6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 (　　)．
摩擦力的有无和方向的判定
图3－3－6
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、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AB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
4．如图3－3－7所示，有三个相同的物体叠放在一起，置于粗糙水平地面上，现用水平力F作用在B上，三个物体仍然静止，下列说法中正确的是
(　　)．

图3－3－7
A．A受到B摩擦力的作用
B．B受到A、C摩擦力的作用
C．B只受C摩擦力的作用
D．C只受地面摩擦力的作用
解析　由于A处于平衡状态，故A不受B的摩擦力；把A、B作为一个整体，水平方向上其受到力F的作用，故C对B有向左的摩擦力，根据力的定义，B对C有向右的摩擦力，把A、B、C作为一个整体，由于其受力平衡，故地面对C有向左的摩擦力，根据以上分析，只有选项C正确．
答案　C
5．用20 N的水平力在水平地面上拉重60 N的物体时，物体恰能被拉动；物体运动后只需18 N的拉力即可使物体做匀速直线运动．该物体静止在水平地面上，若用15 N的水平力拉该物体，物体受到的摩擦力大小为________；若用30 N的水平力拉该物体，物体受到的摩擦力大小为______；物体与地面间的动摩擦因数为________．
摩擦力的大小计算
答案　15 N　18 N　0.3