高中物理_ 粤教 课标版_ 必修一_ 第二节 研究摩擦力(共35张PPT)

(共35张PPT)
第三章
第二节
研究摩擦力
1．关于弹力的产生，下列说法正确的是(　　)
A．只要两物体接触就一定产生弹力
B．只要两物体相互吸引就一定产生弹力
C．只要物体发生形变就一定有弹力产生
D．只有发生弹性形变的物体才会对与它接触的物体产生弹力作用
答案：D
精
彩
回
眸
解释：此题根据弹力的产生条件，接触和弹性形变缺一不可，A、C都只是弹力产生条件的一个方面，而B只说是“有相互吸引”，只能证明有力存在，不是弹力，故选D.
2．关于弹力的方向，以下说法不正确的是(　　)
A．压力的方向总是垂直于接触面，并指向被压物体
B．支持力的方向总是垂直于支持面，并指向被支持物体
C．绳对物体拉力的方向总是沿着绳，并指向绳收缩的方向
D．杆对物体的弹力方向总是沿着杆，并指向杆收缩的方向
答案：D
解释：需要注意的是杆对物体产生的弹力可能沿杆方向，也可能不沿杆方向，这点与绳是不同的．
3．如图所示，各接触面光滑且物体A静止，画出物体A所受弹力的示意图．
答案：如图所示．
一、滑动摩擦力
1．定义：两个相互接触的物体有____________时，物体之间存在的摩擦叫做滑动摩擦，在滑动摩擦中，物体间产生的________物体___________的作用力，叫做滑动摩擦力．
2．表达式：f＝________.
3．动摩擦因数：μ，它与相互接触的物体的________和接触面的__________有关．
知
识
梳
理
相对滑动
阻碍
相对滑动
μFN
材料
粗糙程度
4．方向：总是与物体___________的方向相反，与它们的________相切．
5．运动与相对运动的区别
运动：相对地面来说，物体的位置发生了变化(默认以地面为参考系)．
相对运动：相对接触的物体或选择的参考系来说，物体的位置发生了变化．
相对滑动
接触面
二、静摩擦力
1．静摩擦力：当物体具有相对滑动趋势时，物体间产生的摩擦叫做静摩擦，这时产生的摩擦力叫做静摩擦力．
2．最大静摩擦力：物体所受到的静摩擦力有一个最大限度，这个最大值叫做最大静摩擦力．
最大静摩擦力比滑动摩擦力略大，为计算简便可认为相等．
3．方向：总与接触面相切，并与物体相对运动趋势的方向相反．
思考：(1)两个不接触的物体间能产生摩擦力吗？
(2)两个相互接触的物体间一定存在摩擦力吗？
(3)静摩擦力是否一定是发生在静止的物体上，而滑动摩擦力是否一定发生在运动的物体上呢？
(4)摩擦力一定是阻力吗？
答案：(1)摩擦力是接触力，不接触的物体间不能产生摩擦力．
(2)摩擦力存在的条件有三个：两物体接触且接触面粗糙，有压力，有相对运动或者相对运动趋势，因此接触的物体间不一定存在摩擦力．
(3)不一定，例如：放在斜面上的物体随斜面一起运动时受到的就是静摩擦力；而用木块压住一张纸，把纸抽出的过程，静止的木块受到纸的滑动摩擦力．
(4)摩擦力可以是阻力，也可以是动力．比如物体在粗糙水平面上向前滑动，物体所受摩擦力是阻力；将一个物体轻轻放到传送带上，物体在传送带作用下运动起来，这时物体所受的摩擦力是动力．
1．产生
(1)产生滑动摩擦力的条件：两个物体互相接触；两接触的物体必须相互挤压，发生形变，有弹力；两物体间要发生相对滑动；两接触面间不光滑．
(2)滑动摩擦力产生的原因是相互接触的物体间有相对运动而产生的力．
(3)滑动摩擦力的作用效果是阻碍物体间的相对运动，但不阻碍物体的运动．它可以是阻力，也可以是动力．
知识点1：滑动摩擦力
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2．方向
总跟接触面相切，并跟物体相对运动的方向相反．
“与相对运动方向相反”不能等同于“与运动方向相反”，滑动摩擦力的方向可能与运动方向相同、相反，还可以成任意角度．如图所示，斜面体竖直向上运动的同时，物体A沿斜面向下匀速下滑，那么A所受的摩擦力将与A的运动方向(对地)成一夹角，但仍与相对滑动方向相反．
3．大小
滑动摩擦力的大小可用f＝μFN来表示，式中f、FN、μ分别表示滑动摩擦力、正压力、动摩擦因数．
(1)μ叫动摩擦因数，它的数值跟两个物体的材料和接触面的粗糙程度有关，它无单位．
(2)FN是接触面的正压力，它与物体的重力G是两种不同性质的力，FN的大小、方向与G的大小、方向均不一定相同．
(3)滑动摩擦力f的大小与物体的运动速度、接触面积的大小没有关系．
(4)计算摩擦力时关键是根据二力平衡知识计算正压力的大小．
例1：
如图所示，重20
N的物体放在水平桌面上，用F＝8
N的水平拉力拉物块可以使其做匀速直线运动．求：
(1)物体所受的摩擦力多大？
(2)物块和桌面间的动摩擦因数多大？
(3)当水平拉力增加到16
N时，物块受到的摩擦力多大？
(4)物块在运动过程中突然撤去外力，在物块停止运动
前它受到的摩擦力多大？
解析：(1)物块匀速运动时，在水平方向和竖直方向各受到两个力的作用，如右图所示，水平方向受到水平拉力F和滑动摩擦力f，物块匀速运动时，这两个力大小相等，方向相反，即：f＝F，所以物块所受的滑动摩擦力f＝8
N.
答案：(1)8
N　(2)0.4　(3)8
N　(4)8
N
题后反思：计算摩擦力的大小之前，首先判断是滑动摩擦力还是静摩擦力．
(1)滑动摩擦力大小f＝μFN.μ与f、FN均无关，只与接触面的性质有关，FN指正压力，并不一定等于重力．当物体匀速运动时，也可由二力平衡求解．
(2)FN是两个相接触的物体间的压力，称为正压力(垂直于接触面的力)，性质上属于弹力．它不一定等于重力，FN的大小可以与重力G大小相等，也可以不等，也可以无任何关系．
(3)动摩擦因数μ的大小由接触面的材料和接触面的粗糙程度决定．
(4)滑动摩擦力的大小与接触面的面积无关，与物体间相对运动速度的大小无关．
变式1：如图所示，重力为20
N的物体与木板间的动摩擦因数为0.1，物体向左运动．同时物体受到大小为10
N，方向向右的水平力F的作用，则物体所受摩擦力的大小和方向是(　　)
:A．2
N，向左
B．2
N，向右
C．10
N，向左
D．12
N，向右
答案：B
解释：物体重力为20
N，在水平面上运动，所以正压力大小FN＝20
N，由f＝μFN，知：f＝0.1×20
N＝2
N．滑动摩擦力方向与物体相对运动方向相反，所以向右．
1．产生的条件
(1)接触面是粗糙的．
(2)两物体有相对运动的趋势．
(3)两物体在接触面上有正压力(弹力)．
静摩擦力产生的原因是相互接触的物体间有相对运动趋势．
静摩擦力的作用效果是阻碍物体间的相对运动趋势，但不一定阻碍运动．
知识点2：静摩擦力
2．方向
总跟物体相对运动趋势方向相反．
(1)“相对运动趋势”指的是静摩擦力的受力者相对于施力者的运动趋势．
(2)静摩擦力的方向与相对运动趋势方向相反，但与运动方向的关系可能相同、相反、垂直，还可以成任意角度．
(3)静摩擦力的方向跟接触面相切，可做动力，也可做阻力．
3．大小
静摩擦力的大小比较复杂，一般会随着外力的变化而变化，其具体数值必须结合运动状态，由实际情况来决定．静摩擦力的大小一般可以根据物体处于平衡状态时求解，f静＝F外．
4．最大静摩擦力
最大静摩擦力(fm)是指物体接触面间静摩擦力的最大值，所以静摩擦力的取值范围是0(1)静摩擦力大小与正压力无关，但最大静摩擦力大小与正压力成正比，即fm＝μ0FN，其中μ0为最大静摩擦因数，它取决于接触面的材料和接触面的粗糙程度．
(2)最大静摩擦力一般比滑动摩擦力大些，μ0FN>μFN.但有时认为二者是相等的，μ0FN＝μFN.
5．两种摩擦力的比较
摩擦力
静摩擦力
滑动摩擦力
定义
两个只有相对运动趋势没有相对运动的物体间的摩擦力
两个具有相对运动的物体间的摩擦力
产生条件
(1)接触面粗糙
(2)接触面处有正压力
(3)两物体间有相对运动趋势
(1)接触面粗糙
(2)接触面处有正压力
(3)两物体间有相对运动
大小
0f＝μFN，FN为压力，μ为动摩擦因数
方向
与接触面相切，并且跟物体的相对运动趋势方向相反
与接触面相切，并且跟物体的相对运动方向相反
作用效果
总是阻碍物体间的相对运动趋势
总是阻碍物体间的相对运动
例2：如图所示，物体A放在斜面上，处于静止状态，试判断物体A是否受到摩擦力？若受摩擦力，方向如何？
解析：处于静止状态的物体，有无相对运动的趋势，不易判断．在这种情况下，通常可用“假设法”来判断．本题中，我们可以假设斜面光滑，则物体A将沿斜面下滑，说明物体A在静止时，有相对斜面下滑的趋势．故物体A受到沿斜面向上的静摩擦力．
答案：受静摩擦力，方向沿斜面向上
题后反思：“假设法”是判断物体间有无相对运动趋势和相对运动趋势方向的有效方法，在假设物体间光滑的情况下，若物体不发生相对运动则无相对运动趋势；若物体发生相对运动，其方向就是相对静止时的相对运动趋势方向．
变式2：图是一主动轮A通过皮带带动从动轮B的示意图，主动轮的转动方向如图所示，试分析A轮上M点和B轮上N点受到的摩擦力的方向：fM________，fN________.
答案：沿过M点的切线向下　沿过N点的切线向下
解析：解法一：主动轮上的M点运动方向为过M点的切线向上，轮上的M点有相对皮带向上的运动趋势，所受静摩擦力沿M点的切线向下；主动轮带动皮带转，皮带带动从动轮转，皮带上的N点相对从动轮有向下的运动趋势，因此，皮带上的N点所受静摩擦力沿N点切线向上，物体间力的作用是相互的，因此，轮上的N点所受静摩擦力向下．
解法二：根据力的作用效果分析．皮带对主动轮的摩擦力对主动轮的运动起阻碍作用，所以，轮上M点所受摩擦力与轮的运动方向相反，沿过M点的切线向下；从动轮的运动就是靠皮带对从动轮摩擦力带动的，这个摩擦力对从动轮而言是动力，应与从动轮的运动方向相同．所以轮上N点的摩擦力方向沿过N点的切线向下．
例3：如图所示，一个M＝2
kg的物体放在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的小桶相连．已知：M受到的最大静摩擦力fm＝4.5
N，滑轮上的摩擦不计，g＝10
N/kg，求在以下情况中，M受到的摩擦力的大小．
(1)只挂m0处于静止状态时．
(2)只挂m0但在M上再放一个M′＝3
kg的物体时．
(3)只在桶内加入m1＝0.33
kg的沙子时．
(4)只在桶内加入m2＝0.5
kg的沙子时．
解析：(1)因为m0g＝1
NN.
(2)在M上再放一个M′＝3
kg的物体，M仍静止，仍受静摩擦力F2＝F1＝m0g＝1
N.
(3)因为(m0＋m1)g＝4.3
NN.
(4)因为(m0＋m2)g＝6
N>fm，故物体运动，受到滑动摩擦力作用，由公式f＝μFN＝μMg＝4
N.
答案：(1)1
N　(2)1
N　(3)4.3
N　(4)4
N
题后反思：