人教版高中物理必修1第三章第3节摩擦力学案

2020人教版高中物理―必修一第三章3节
学员姓名：
年
级：高一
辅导科目：物理
课时数：
学科教师：
授课日期
2020
授课时段
组长签字
授课类型
T
C
T
星级
★★
★★★
★★★★
教学目的
1.知道静摩擦力的概念及产生条件，会判断静摩擦力的方向．(重点、难点)
2．知道最大静摩擦力的概念，知道静摩擦力的大小范围．(难点)
3．知道滑动摩擦力概念及产生条件，会判断滑动摩擦力的方向．(重点)
4．知道滑动摩擦力的大小跟什么有关，会求滑动摩擦力．(重点)
重点难点
1、知道滑动摩擦力概念及产生条件，会判断滑动摩擦力的方向．(重点)
教学内容
滑动摩擦的大小如何计算？
1．定义：两个相互接触的物体，当它们具有相对运动趋势时，在接触面上产生阻碍相对运动趋势的力．
2．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．
3．大小：静摩擦力F在0与最大静摩擦力Fmax之间，即0＜F≤Fmax.
4．最大静摩擦力：数值上等于物体刚刚开始运动时的“拉力”．
1．静摩擦力总是发生在相对静止且有相对运动趋势的物体之间．(√)
2．运动的物体不可能受静摩擦力的作用．(×)
3．静摩擦力一定是阻力．(×)
如图3?3?1所示，用手握住瓶子，使瓶子在竖直方向上静止，当担心手中瓶子掉下去时，总是用力握得更紧一些，这时瓶子所受的摩擦力增大了吗？
图3?3?1
【答案】　由二力平衡得，摩擦力总与重力大小相等，当用力握紧瓶子时，手与瓶子接触处压力增大，手对瓶子的最大静摩擦力增大，但静摩擦力保持不变．
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3?3?2所示．
图3?3?2
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．
探讨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？
【答案】　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．
探讨2：随着外力的增大，静摩擦力有什么变化？
【答案】　静摩擦力的大小随着外力的增大而增大，但有一个最大值．
探讨3：静摩擦力在哪里产生？沿什么方向？
【答案】　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．
1．四种方法判断静摩擦力的有无
(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，判断思路如下：
(3)力的作用效果判断法：如果相互接触的物体间存在摩擦力，则必有相应的作用效果：平衡其他作用力或改变受力物体的运动状态，可据此确定有无静摩擦力．
(4)相互作用判断法：利用力的相互作用性，若甲对乙有静摩擦力，则乙对甲也有静摩擦力，据此可以判断物体是否受静摩擦力．
2．判断静摩擦力方向的常用方法
(1)假设法：可假设接触面光滑，将会看到物体发生相对运动，根据相对运动的方向判断物体间的相对运动趋势的方向，从而判断静摩擦力的方向．
(2)平衡法：对于受力平衡的物体，分析除静摩擦力外其他力共同作用效果的方向，则静摩擦力的方向与其他力的共同作用效果的方向相反．
(3)相互作用法：根据力的相互性，若甲、乙两物体间有静摩擦力，并且能判断出甲对乙的静摩擦力的方向，则乙对甲的静摩擦力的方向与甲对乙的静摩擦力的方向相反．
1．下列关于静摩擦力的说法中，正确的是(　　)
A．两个相对静止的物体间一定有静摩擦力
B．受静摩擦力作用的物体不一定是静止的
C．静摩擦力对物体的运动总是起阻碍作用
D．静摩擦力一定比滑动摩擦力大
【答案】　两个相对静止的物体间要满足静摩擦力产生的全部条件才有摩擦力，选项A错误；受静摩擦力作用的物体相对静摩擦力的施力物体静止，不一定是静止的，选项B正确；无论静摩擦力还是滑动摩擦力，都可以与运动的方向相同，选项C错误；静摩擦力大小在零和最大静摩擦力之间，只有最大静摩擦力比滑动摩擦力大，选项D错误．
　B
2．如图所示为某运动员在100
m决赛途中的两个瞬间，其中图3?3?3甲、乙分别表示运动员脚用力后蹬和前脚刚好接触地面，用F1、F2分别表示运动员在两瞬间所受到的摩擦力，则关于F1、F2的方向，以下说法正确的是(　　)
A．F1向后，F2向后
B．F1向前，F2向前
C．F1向前，F2向后
甲
乙
D．F1向后，F2向前
图3?3?3
【答案】　奔跑过程中脚与地面接触时，脚与地面相对静止，受到静摩擦力．题图(甲)中，脚用力后蹬，相对地面有向后滑的趋势，受到向前的静摩擦力，F1向前，图(乙)中脚接触地面时有相对地面向前滑的趋势，受到的静摩擦力向后，F2向后．
　C
3．(多选)水平力F作用在物体B上，A、B一起做匀速直线运动，如图3?3?4所示，则(　　)
图3?3?4
A．A、B之间无摩擦力
B．A受到的摩擦力水平向右
C．B与地面之间无摩擦力
D．地面对B的摩擦力水平向右
【答案】　假设B对A有摩擦力，则A受力不平衡，不可能做匀速直线运动，故B对A无摩擦力，A正确、B错误；由于A、B一起匀速运动，故把A、B作为一个整体，B相对于地面向左滑动，故地面对B有摩擦力，且方向水平向右，C错误、D正确．
　AD
1．定义：一个物体在另一个物体表面滑动的时候，受到另一个物体阻碍它滑动的力．
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：滑动摩擦力的大小跟压力成正比，即跟两个物体表面间的垂直作用力成正比．
4．公式：F＝μFN，其中μ为比例常数，叫做动摩擦因数，它的大小与相互接触的两个物体的材料、接触面的情况有关，而与受力面积、速度等因素无关．
1．只要两个物体之间有弹力产生，又有相对运动，两个物体之间就一定存在滑动摩擦力．(×)
2．滑动摩擦力一定存在于两个运动的物体之间．(×)
3．静止的物体受到的摩擦力可能是滑动摩擦力．(√)
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3?3?5所示，毛刷为什么向后弯曲？
图3?3?5
【答案】　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．
探讨1：汽车橡胶轮胎表面凹凸不平，试从物理的角度说明制作的道理．
【答案】　将汽车橡胶轮胎表面做得凹凸不平，目的是增大车轮与地面间的动摩擦因数，提高汽车的最大静摩擦力，使汽车行进时动力更强劲、安全．
探讨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？
【答案】　手受到向后的阻力(滑动摩擦力)，增大手与桌面的压力后，感觉手受到向后的阻力(滑动摩擦力)增大，说明滑动摩擦力大小随着压力的增大而增大．
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．
4．一物体置于粗糙水平地面上，按如图3?3?6所示不同的放法，
在水平力F的作用下运动，设地面与物体各接触面间的动摩擦因数
相等，则木块受到的摩擦力的大小关系是(　　)
图3?3?6
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
【答案】　物体在三种情况下所受摩擦力均为滑动摩擦力，由F＝μFN＝μmg知，物体在三种情况下所受摩擦力大小相等，选项D正确．
5．如图3?3?7所示，一重为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：
图3?3?7
(1)木块所受的摩擦力的大小和方向；
(2)当只将F1撤去时，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，木块受到的摩擦力的大小和方向．
【答案】　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)撤掉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．
　(1)7
N　水平向左　(2)6
N　水平向右　(3)8
N　水平向左
1．计算摩擦力时，应先判断是静摩擦力还是滑动摩擦力．
2．滑动摩擦力F的大小与物体运动的速度大小无关，与接触面的面积无关．
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．
1．下列现象中，哪些物体受到了滑动摩擦力的作用(　　)
A．同学们在操场的跑道上跑步锻炼身体时的脚
B．同学们在饮水机上接水时手拿着的水杯
C．慢慢行驶在校园内的汽车的轮胎
D．同学们考试过程中写字时的钢笔笔尖
【答案】　A、B、C选项中，两个物体的接触面没有发生相对运动，物体所受的摩擦力属于静摩擦力；D选项中，钢笔笔尖在写字过程中相对纸面滑动，受到的摩擦力为滑动摩擦力．
　D
2．(多选)如图3?3?8所示，有一刚性方形容器被水平力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，直到注满为止，在此过程中容器始终保持静止，下列说法中正确的是(　　)
图3?3?8
A．容器受到的摩擦力逐渐增大
B．容器受到的摩擦力不变
C．水平力F可能不变
D．水平力F必须逐渐增大
【答案】　由题知容器始终保持静止状态，受力平衡，所受的摩擦力等于容器和水的总重力，所以容器受到的摩擦力逐渐增大，故A正确，B错误；水平方向上受力平衡，若最大静摩擦力大于重力时，力F可能不变，若最大静摩擦力小于等于重力时F要增大，故C正确，D错误．
　AC
3．如图3?3?9所示，把两本书一页一页地交叉对插，然后各抓住一本书的书脊用力对拉，平时随手很容易移动的两本书竟会变得像强力胶粘在一起似的，难舍难分，关于其中的原因下列说法正确的是(　　)
图3?3?9
A．增大了摩擦的接触面积
B．增大了摩擦因数
C．增加了摩擦力的个数
D．以上说法都不对
【答案】　把两本书一页一页地交叉对插后，每页间的动摩擦因数没有改变，但每页间都有压力作用，拉开两本书的力等于一本书的每页受到的摩擦力的和，相当于增加了摩擦力的个数，C项正确．
4．如图3?3?10所示，在水平放置的传送带上放有一物体，当皮带不动时，要使物体向右匀速运动，作用在物体上的水平拉力为F1；当皮带向左运动时，要使物体仍向右匀速运动，作用在物体上的水平拉力为F2，则(　　)
图3?3?10
A．F1＝F2
B．F1＞F2
C．F1＜F2
D．以上三种情况都有可能
【答案】　两种情况下，物体相对于传送带均向右匀速运动，物体均受传送带向左的滑动摩擦力，滑动摩擦力大小均为Ff＝μmg，根据二力平衡条件得F1＝F2＝Ff＝μmg，故正确选项为A.
5．如图3?3?11所示为某新型夹砖机，它能用两支巨大的“手臂”将几吨砖夹起，大大提高了工作效率．已知某夹砖机能夹起质量为m的砖，两支“手臂”对砖产生的最大压力为Fmax(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，则“手臂”与砖之间的动摩擦因数至少为(　　)
图3?3?11
A．μ＝　
B．μ＝
C．μ＝
D．μ＝
【答案】　夹砖机夹起砖时，两“手臂”对砖各有大小为的摩擦力，又因为压力为Fmax，所以μ＝＝＝，选项B正确．
6．如图3?3?12所示，汽车B在水平路面上以相对于地面的速度v1向右运动，车上的货物A以相对于地面的速度v2向右运动．下列判断正确的是(　　)
图3?3?12
A．若v1B．若v1C．若v1>v2，货物A受到了汽车B所施加的向左的滑动摩擦力
D．若v1>v2，汽车B受到了货物A所施加的向右的滑动摩擦力
【答案】　若v1v2时，货物A相对汽车B向左滑动，受到汽车B所施加的向右的滑动摩擦力，汽车B受到货物A所施加的向左的滑动摩擦力，故选项C、D错误．
7．如图3?3?13所示，水平传送带上放一物体，当传送带向右以速度v匀速传动时，物体在轻弹簧水平拉力的作用下处于静止状态，此时弹簧的伸长量为Δx；当传送带向右的速度变为2v时，物体处于静止状态时弹簧的伸长量为Δx′.则关于弹簧前、后的伸长量，下列说法中正确的是(　　)
图3?3?13
A．弹簧伸长量将减小，即Δx′＜Δx
B．弹簧伸长量将增加，即Δx′＞Δx
C．弹簧伸长量不变，即Δx′＝Δx
D．无法比较Δx和Δx′的大小
【答案】　两种情况下m相对于传送带均向左匀速运动，m均受传送带向右的滑动摩擦力，其大小均为Ff＝μmg，根据二力平衡的条件F1＝F2＝Ff＝μmg，又F1＝F2，即kΔx＝kΔx′，故Δx′＝Δx，正确的选项为C.
8．重为10
N的木块放在水平面上，用水平方向的力拉木块，同时木块的受力点连接测力的传感器，如图3?3?14甲所示，当拉力逐渐增大时，木块先静止后做加速运动，从计算机屏幕上得到木块与水平面间的摩擦力Ff随拉力F变化的图线如图乙所示．根据图线及题意，求：
甲　
　乙
图3?3?14
(1)木块所受最大静摩擦力及滑动摩擦力的大小；
(2)木块与水平面间的动摩擦因数．
【答案】　(1)由图线可知木块所受最大静摩擦力Ffmax＝6.0
N，滑动摩擦力Ff＝5.0
N.
(2)由Ff＝μFN，得μ＝＝＝0.5.
　(1)6.0
N　5.0
N　(2)0.5
9．(多选)如图3?3?15所示，在水平地面上叠放着A、B、C三个完全相同的物块，今用水平力F作用于B时，A、B、C均处于静止状态，则(　　)
图3?3?15
A．地面对C的摩擦力等于F
B．A对B的摩擦力等于
C．B对A的摩擦力等于零
D．B对C的摩擦力等于F，方向向右
【答案】　以ABC三个物体组成的整体为研究对象，根据平衡条件得到，地面对C的摩擦力大小等于F，方向水平向左，A正确；以A为研究对象，根据平衡条件得知，B对A没有摩擦力，则A对B的摩擦力等于零，B错误、C正确；以AB组成的整体为研究对象，根据平衡条件得知，C对B的摩擦力大小等于F，方向水平向左，则B对C的摩擦力等于F，方向向右，故D正确．
　ACD
10．(多选)如图3?3?16所示，质量为m的木块在质量为M的长木板上受到水平向右的拉力F的作用而向右滑行，长木板处于静止状态．已知木块与木板间的动摩擦因数为μ1，木板与地面间的动摩擦因数为μ2.下列说法正确的是(　　)
图3?3?16
A．木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ1mg
B．木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ2(m＋M)g
C．当F>μ2(m＋M)g时，木板与木块之间发生相对运动
D．无论怎样改变F的大小，木板都不可能运动
【答案】　对M分析，在水平方向受到m对M的摩擦力和地面对M的摩擦力，两个力平衡，则地面对木板的摩擦力Ff＝μ1mg，故A正确，B错误．无论F大小如何，m在M上滑动时对M的摩擦力大小不变，M在水平方向上仍然仅受到两个摩擦力而处于平衡，不可能运动；木块与木板发生相对滑动的条件是F>μ1mg，故C错误，D正确．
　AD
11．某同学用如图3?3?17所示的装置测量放在粗糙水平桌面上的长金属板B与铁块A间的动摩擦因数，已知铁块A的质量m＝1
kg，用水平力F向左拉金属板B，使其相对于A向左运动，稳定时弹簧测力计示数如图所示．则弹簧测力计示数为
N，A、B间的动摩擦因数μ＝
.(g取10
m/s2)
图3?3?17
【答案】　从题图中知弹簧测力计示数为2.50
N，铁块A受到弹簧的拉力F＝2.50
N，由于铁块A处于平衡状态，所以A受到的摩擦力Ff＝2.50
N．由Ff＝μmg得μ＝＝＝0.25.
　2.50　　0.25
12.如图3?3?18所示，在粗糙水平面上有两个质量分别为m1、m2的木块1和2，中间用一原长为L、劲度系数为k的轻弹簧连接起来，木块与地面间的动摩擦因数为μ，现用一水平力向右拉木块2，当两木块一起匀速运动时两木块之间的距离是多少？
图3?3?18
【答案】　以木块1为研究对象，它所受到的摩擦力为
F＝μFN＝μm1g，
根据二力平衡条件，弹簧弹力
T＝F＝μm1g，
而根据胡克定律T＝k(d－L)
所以两木块之间的距离d＝＋L.
　＋L