摩擦力(导学案)

高一物理【3.3摩擦力】导学案
学习目标
会判断滑动摩擦力的方向，会用F=计算滑动摩擦力的大小.
第一部分：课前自主学习，主动落实导学案
一、摩擦力
两个相互接触的物体，当它们发生 或具有 时，在接触面上产生阻碍 或 的力．
二、滑动摩擦力
1．定义：当一个物体在另一个物体表面上 时，受到另一个物体阻碍它 的力．
2．产生条件
(1)两物体 且 ，即存在弹力；
(2)接触面不光滑；
(3)两物体间存在 ．
3．方向：与接触面相切，跟物体的 方向相反．
4．大小：滑动摩擦力的大小跟 成正比，即F=，其中FN为两接触面间的垂直作用力；为动摩擦因数，
只与相互接触的两个物体的 、接触面的 有关，与FN无关，无单位．
思考讨论
(1)两个相互接触的物体间一定存在摩擦力吗
(2)摩擦力总是阻碍物体的相对运动或相对运动趋势，那么摩擦力一定是阻力吗
三、滚动摩擦力
1．定义：当一个物体在另一个物体表面上 时产生的摩擦力．
2．特点：压力相同时，滚动摩擦力比滑动摩擦力 .
3．实例：自行车的滚动轴承．
自测10分钟
1．三个质量相同的物体，与水平桌面间的动摩擦系数相同，由于所受水平拉力不同，A做匀速运动，B做加速运动，C 做减速运动，那么它们受到的摩擦力大小关系应是( )
A．FB>FA>FC B．FA2．关于动摩擦因数，下列说法正确的是 ( )
A．两物体接触面的压力越大，动摩擦因数越大
B．两物体间的滑动摩擦力越大，动摩擦因数越大
C．两物体间的动摩擦因数与滑动摩擦力成正比，与两物体间的压力成反比
D．两物体间的动摩擦因数是由两物体的材料和接触面的粗糙程度决定的，与滑动摩擦力和压力无关
3．如图所示，重50 N的物体，在 粗糙的水平面上向右运动，物体与水平面间的动摩擦因数=0.2，同时物体还受一个大小为10 N、方向水平向左的拉力F作用，试求：物体向右运动的过程中所受的摩擦力的大小和方向．
第二部分：课堂互动探究
一、对摩擦力的进一步理解
探究1、摩擦力产生的条件
(1)接触面粗糙；
(2)两个物体之间有弹力；
(3)有相对运动或相对运动趋势．
这三个条件缺一不可，必须同时满足才能产生摩擦力．
探究2、对“相对”二字的理解
静摩擦力和滑动摩擦力中的“静”和“动”都是相对的，指的是接触物体之间的相对静止和相对运动，而不是物体相对地面的静止和运动．
(1)有静摩擦力作用的两物体是“相对”静止的，即这两个物体互为参考系时是静止的，而以其他物体为参考系时并不一定静止，所以一个物体受到静摩擦力作用时并不一定静止，也有可能是运动的．
(2)存在滑动摩擦力作用的两物体间有“相对”运动，但并不意味着这两个物体相对于其他物体都是运动的，所以受到滑动摩擦力作用的物体不一定运动．例如擦黑板时静止的黑板受到的是板擦对它的滑动摩擦力．
探究3、摩擦力的作用效果
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，而不是阻碍物体的运动．摩擦力可以是阻力，也可以是动力．人走路时脚相对地面有向后的运动趋势，地面给人一个向前的静摩擦力，这里人受到的静摩擦力对人来说是动力．
探究4、摩擦力的方向
摩擦力的方向与相对运动或相对运动趋势的方向相反，而不是与运动方向相反．摩擦力还可以与物体的运动方向成一定角度．比如行驶的火车车厢后壁上爬着一只壁虎，它受到向上的静摩擦力以阻止它下滑，但它对地的运动方向是水平向前的．
探究5、摩擦力的有无和方向的判断
滑动摩擦力 静摩擦力
有无判断 条件判断，即接触面之间有压力，粗糙且有相对运动 （1）条件判断：即接触面之间有压力，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，如果物体改变原来的运动状态，则存在摩擦力
方向判断 （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）利用假设判定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
[温馨提示] (1)在判断摩擦力的有无及方向时，要首先明确物体间相对运动或相对运动趋势的方向． (2)在分析静摩擦力时，要结合物体的运动状态，利用假设法来分析判断．(3)两物体间存在摩擦力必须以存在弹力为前提，物体间有摩擦力就一定有弹力．
探究6、摩擦力大小的计算
1．滑动摩擦力的大小
(1)公式：F=．
(2)动摩擦因数与接触面的粗糙程度和材料有关，与物体问的压力，相对运动的速度及接触面的大小均无关．
[方法点拨] (1)在求解摩擦力的大小时，一定要分清是求静摩擦力还是求滑动摩擦力，只有求滑动摩擦力才能直接应用公式F=求解．
(2)公式F=中的FN是物体接触面间的正压力，不一定有FN = mg，要根据物体受力情况来确定．
二、经典例题分析：
题型1 对滑动摩擦力概念的理解
[例1] 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
【思路点拨】要深刻理解滑动摩擦力的概念和规律．滑动摩擦力的大小与压力成正比，方向与物体间相对运动的方向相反，其中“相对”指的是相对于和它接触的物体．
【解题指导】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
变式训练
1．(2009大连八中测试)下列说法中正确的是( )
A．静止的物体也可能受到滑动摩擦力作用
B．有摩擦力存在时一定有弹力，有弹力存在时不一定有摩擦力
C．两物体间的弹力越大，摩擦力越大
D．两物体间的摩擦力方向和弹力方向一定相互垂直
题型2 滑动摩擦力大小的计算
[例2] (2009·新州联考)如图所示，水平面上有一重为40 N的物体，受到F1—13 N和F2—6 N的水平力的作用而保持静止，F1与F2的方向相反．物体与水平面问的动摩擦因数0.2，设最大的静摩擦力等于滑动摩擦力．求：
(1)物体所受摩擦力的大小和方向．
(2)若只撤去Fl，物体所受摩擦力的大小和方向．
(3)若只撤去F2，物体所受摩擦力的大小和方向．
【思路点拨】 首先根据受力情况判断物体所受的是静摩擦力还是滑动摩擦力，然后再选择合适的方法求解．
【解题指导】 (1)由题意，物体所受最大静摩擦力为 水平方向上F1一F2，=13 N一6 N=7 N 故物体所受摩擦力为静摩擦力由平衡条件可知：F=7 N方向水平向右
(2)若撤去F1，则F2=6 N< =8 N 故物体所受的摩擦力为静摩擦力由二力平衡可得：F=6 N 方向水平向左
(3)若撤去F2，则F2—13 N>=8 N 故物体所受的摩擦力为滑动摩擦力 F==0.2×40 N一8 N 方向水平向右
【答案】 (1)7 N，水平向右 (2)6 N，水平向左 (3)8 N，水平向右
变式训练
2．如图所示，用水平力F将一个
木块压在竖直墙壁上，已知木块重G=6 N，木
块与墙壁间的动摩擦因数=0.25．问：
(1)当F=25 N时，木块没有动，木块受到的摩擦力为多大
(2)当F增大为30 N时，木块仍静止，木块受到的摩擦力为多大
(3)当F=10 N时木块沿墙面下滑，此时木块受到的摩擦力为多大
(4)当F=6 N时，木块受到的摩擦力又为多大
F
课堂小结
定义的
滑 动 摩 擦 力
①接触面粗糙
②相互接触且挤压
③有相对运动
产生条件
大小：F=
方向：与接触面相切，与相对滑动的方向相反
作用点：接触点上（点面接触时）或接触面上（面面接触时）
三要素