3.2 研究摩擦力 学案（粤教版必修1）

3.2 研究摩擦力 学案（粤教版必修1）

1．摩擦力
(1)定义：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．
(2)分类：①____________；②______________.
(3)条件①物体接触且　　　　　　；②接触面　　　；③物体间有　　　　或　　　　　.
2．滑动摩擦力
(1)定义：两个相互接触的物体，当发生____________时，在接触面间产生的阻碍物体____________的力叫滑动摩擦力．
(2)产生条件：①两物体直接接触且____________；②接触面______；③发生__________．
(3)大小：滑动摩擦力f的大小与物体间______________FN的大小成正比，即f＝μFN，式中μ为比例常数，叫____________，其大小与接触面的材料和粗糙程度有关，而与受力面积、物体运动的速度等因素无关．
(4)方向：与接触面______并且与物体间__________的方向相反．
3．静摩擦力
(1)定义：两个物体具有__________________，没有相对滑动产生的摩擦力．
(2)产生条件：①两个物体直接接触且________；②接触面______；③物体间有___________．
(3)大小：是可变的，变化范围为________________，其中fmax为静摩擦力的最大值，叫____．
(4)方向：与接触面______并且与物体间______运动趋势的方向______.

一、滑动摩擦力
[问题情境]
一辆汽车正在奔驰，司机突然发现前方有危险，于是立即紧急刹车．车终于停下，路面上留下两条清晰的刹车痕迹，你能解释车停止运动的真正原因吗？

[要点提炼]
1．滑动摩擦力：一个物体在另一个物体表面上滑动的时候，会受到另一个物体____________的力，这种力叫做滑动摩擦力．
2．滑动摩擦力产生的条件
①接触面粗糙；②两物体相互接触且存在弹力；③两物体间有__________．
3．滑动摩擦力的方向
总是沿着____________________，且与____________的方向相反．
4．滑动摩擦力的大小
滑动摩擦力跟______成正比，也就是跟一个物体对另一个物体表面的垂直作用力成正比．
公式：f＝μFN，μ为动摩擦因数，取决于两物体的______和接触面的__________，与接触面的面积______．
[问题延伸]

图1
如图1所示，物体A、B一起向右运动，速度分别为vA＝2 m/s，vB＝1 m/s.
请分析A、B两物体受到的滑动摩擦力的方向，并回答滑动摩擦一定阻碍物体的运动吗？
　

　
二、研究静摩擦力

图2
[问题情境]
我们先来做个小实验，体验一下摩擦力．
把木块放在水平桌面上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块，如图2所示．
(1)当测力计的示数为1 N时，木块没有动．
(2)逐渐增大拉力到2 N时，木块仍静止．
(3)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，拉力不变．
请对以上三种现象作出分析．

[要点提炼]
1．两个相互接触挤压而保持相对静止的物体，当它们之间存在相对运动趋势时，在它们的接触
面上会产生阻碍物体间相对运动的力，这种力叫做__________．
2．使物体由静止开始运动的最小的水平拉力(或推力)，是物体所受静摩擦力的最大值，这个最大值叫做______________．
3．静摩擦力产生的条件：①物体______且相互挤压；②接触面粗糙；③两物体间有相对运动趋势．
4．静摩擦力的大小与正压力无关，但最大静摩擦力的大小与正压力成____比．
5．静摩擦力的方向与相对运动趋势方向相反，即其效果是阻碍物体间的______运动．

图3
[问题延伸]
如图3所示，A、B两物体竖直叠放在水平面上，今用水平力F拉物体A，两物体一起匀速运动，试分析A、B所受静摩擦力的方向．

图4
例1　如图4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水平向右的大小为20 N的拉力作用，则物体受到的摩擦力为(　　)
A．0 N
B．20 N，水平向右
C．40 N，水平向右
D． 20 N，水平向左
听课记录　　
图5
变式训练1　如图5所示，一木块放在水平桌面上，在水平方向共受到三个力的作用，木块处于静止状态．其中F1＝10 N，F2＝2 N，若撤去力F1，则木块在水平方向受到的摩擦力为(　　)
A．8 N，方向向右
B．6 N，方向向右
C．2 N，方向向右
D．0

图6
例2　有三个相同的物体叠放在一起，置于粗糙水平面上，物体之间不光滑，如图6所示．现用一水平力F作用在B物体上，物体仍保持静止，下列说法正确的是(　　)
A．C受到地面的摩擦力大小为F，方向水平向左
B．A受到水平向右的摩擦力作用
C．B对C的摩擦力方向为水平向右
D．C和地面间无摩擦力的作用
听课记录　　

　
变式训练2　下列关于物体受静摩擦力作用的叙述中，正确的是(　　)
A．静摩擦力的方向一定与物体的运动方向相反
B．静摩擦力的方向不可能与物体的运动方向相同
C．静摩擦力的方向可能与物体的运动方向垂直
D．静止的物体所受的静摩擦力一定为零

图7
例3　质量为2 kg的物体静止在水平地面上，如图7所示，物体与地面间的动摩擦因数为0.5，最大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 N/kg)
(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？

拓展探究　(1)物体运动后将推力变为20 N，地面对物体的摩擦力多大？
(2)物体运动过程中突然把推力去掉，此时地面对物体的摩擦力多大？

【即学即练】
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
2．下列说法中正确的是(　　)
A．两个相互接触的物体之间一定有弹力作用
B．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的作用
C．两个物体之间如果有弹力的作用，就一定有摩擦力的作用
D．两个物体之间如果有摩擦力的作用，就一定有弹力的作用

图8
3．如图8所示，用水平力F将同种材料不同质量的物体压到一竖直墙壁上，下列说法正确的是(　　)
A．若物体保持静止，则F越大，物体所受摩擦力越大
B．若物体保持静止，则质量越大，物体所受摩擦力越小
C．若物体沿墙壁向下滑动，则F越大，物体所受摩擦力越大
D．若物体沿墙壁向下滑动，则质量越大，物体所受摩擦力越大
4．用一根长20 cm，劲度系数为k＝200 N/m的弹簧水平拉着放在水平桌面上的质量为1 kg的木块，弹簧的长度逐渐伸长到22.4 cm时木块开始运动，当弹簧的长度为21.7 cm时，木块在桌面上做匀速直线运动．则：
(1)木块受到的最大静摩擦力多大？静摩擦力的变化范围怎样？
(2)木块和桌面间的动摩擦因数是多少？
(3)木块滑动过程中，当弹簧的长度小于或大于21.7 cm时滑动摩擦力如何变化？

参考答案
课前自主学习
1．(1)相对滑动　相对运动趋势　相对运动　相对运动趋势　(2)①静摩擦力
②滑动摩擦力　(3)①相互挤压　②粗糙　③相对运动　相对运动趋势
2．(1)相对滑动　相对运动　(2)①相互挤压　②粗糙　③相对滑动　(3)相互挤压的弹力　动摩擦因数　(4)相切　相对滑动
3．(1)相对滑动的趋势　(2)①相互挤压
②粗糙　③相对运动趋势　(3)0核心知识探究
一、
[问题情境]
路面给车一个摩擦力，使车停止运动．
[要点提炼]
1．阻碍它滑动
2．③相对运动
3．接触面的切线方向　相对运动
4．压力　材料　粗糙程度　无关
[问题延伸]　如果以A为参考系，则B相对于A向左运动，所以B受到A向右的滑动摩擦力，可见，物体的相对运动方向和实际运动方向有时并不相同．还可以看出A给B的滑动摩擦力与B的实际运动方向相同，促进B的运动而不是阻碍B的运动．
二、
[问题情境]
(1)当拉力为1 N时，木块有相对桌面的运动趋势，但没有动，是因为木块除受1 N的拉力外，还受到桌面对它的一个力的作用，这个力与1 N的拉力大小相等，方向相反．
(2)当拉力增大到2 N时，木块仍静止，但它相对桌面运动的趋势更加“强烈”，此时桌面对木块的作用力为2 N.
(3)当拉力增大到4 N时，木块开始移动，说明“4 N的力”是使木块开始运动所需的最小力，此时桌面对木块的力也为4 N．木块运动起来以后，拉力变为3.8 N，这个力是保证木块匀速运动所需要的力．
[要点提炼]
1．静摩擦力
2．最大静摩擦力
3．①接触
4．正
5．相对
[问题延伸]　A受向左的静摩擦力，B受向右的静摩擦力；A受静摩擦力是阻力，B受静摩擦力是动力．
解题方法探究
例1　B　[研究摩擦力时：(1)首先要根据实际情况判断、分析究竟是静摩擦力还是滑动摩擦力；(2)如果是滑动摩擦力，就要分析滑动面上压力的大小，用公式计算；(3)如果是静摩擦力，就要分析物体所受到的其他力， 根据物体所处的运动状态，通过列力学方程求解．
根据滑动摩擦力公式f＝μFN可以得到：摩擦力等于20 N，其方向水平向右．选B.]
变式训练1　C　[未撤去F1前，木块静止，说明木块所受的静摩擦力大小f静＝F1－F2＝8 N，方向向左．也说明了最大静摩擦力f静max≥8 N．当撤去F1后，在F2作用下木块有向左运动的趋势，地面给木块的静摩擦力方向变为向右，因F2＝2 N，小于最大静摩擦力，故木块仍保持静止，因而正确选项为C.]
例2　AC　[在选项A中，以A、B、C三者的整体为研究对象，此整体在水平方向上受平衡力的作用，因此C受到地面的摩擦力等于拉力F，方向向左，A项正确， D项错误；在选项B中，以A为研究对象，A不受摩擦力，否则A不能平衡，B项错误；选项C中，B对C的摩擦力与C对B的摩擦力大小相等，方向相反．由此可知，B对C的摩擦力大小等于F，方向水平向右，C项正确．]
变式训练2　C

[静摩擦力的方向总是与物体的相对运动趋势的方向相反，而物体相对运动趋势的方向可能与物体运动的方向相同(例如：与传送带相对静止，随传送带一起加速运动的物体)，也可能与物体运动方向相反(例如：与传送带相对静止，随传送带一起减速运动的物体)，还可能与物体运动方向垂直(例如：随车厢一起做加速运动的车厢后壁上相对于车厢静止的物体，如图所示)．静止的物体所受静摩擦力不一定为零(例如：用力推静止在地面上的木箱但未推动)，故A、B、D项错误，C项正确．]
例3　(1)5 N　(2)10 N
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)当拉力F＝5 N时，F(2)当拉力F＝12 N时，F>fmax，物体滑动．则f滑＝μFN＝μmg＝10 N.
拓展探究　(1)10 N　(2)10 N
即学即练
1．CD　2.D
3．C　[物体静止时，物体受静摩擦力，大小等于其重力，与水平力F无关，物体质量越大，所受摩擦力越大，故A、B错．物体向下滑动时，受到滑动摩擦力作用，大小为f＝μFN＝μF，故F越大，摩擦力越大，且与物体的质量无关，C对，D错．]
4．(1)4.8 N　0～4.8 N　(2)0.34
(3)大小不变


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