标签: 全国通用版2018-2019高中物理第三章相互作用3摩擦力学案新人教版必修1   全国   通用版   2018   2019   高中物理   第三   相互作用   摩擦   力学   新人   必修  
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文档内容摘要
doc 3 摩擦力 [学习目标] 1.知道摩擦力的定义及分类.2.理解静摩擦力和滑动摩擦力的产生条件.3.会判断摩擦力的方向及计算摩擦力的大小.4.了解最大静摩擦力的概念. 一、摩擦力 1.定义:两个相互接触的物体,当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时,就会在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力. 2.分类:静摩擦力、滑动摩擦力和滚动摩擦力. 二、静摩擦力 1.定义:两个物体之间只有相对运动趋势,而没有相对运动时,产生的摩擦力叫做静摩擦力. 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.最大静摩擦力:静摩擦力有一个最大值Ffmax,在数值上等于物体刚要产生相对运动时所需要的沿相对运动趋势方向的外力. 4.静摩擦力的大小:两物体间实际发生的静摩擦力Ff在0与Ffmax之间,即0<Ff≤Ffmax. 三、滑动摩擦力 1.定义:当一个物体在另一个物体表面滑动的时候,会受到另一个物体阻碍它滑动的力,这种力叫做滑动摩擦力. 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. 公式:F=μFN,μ为动摩擦因数,它的数值跟相互接触的两个物体的材料和接触面的情况有关(填“有关”或“无关”). 1.判断下列说法的正误. (1)有相对运动或有相对运动趋势的物体间一定有摩擦力.(×) (2)一个静止的物体也可能受到滑动摩擦力.(√) (3)摩擦力的方向一定与接触面的压力方向垂直.(√) (4)摩擦力的方向不可能与物体的运动方向相同.(×) (5)物体所受的滑动摩擦力与物体的重力成正比.(×) 2.已知木箱重200 N,木箱与水平桌面间的动摩擦因数为0.2,当木箱在水平桌面上以10 m/s的速度运动时,木箱所受桌面的摩擦力大小为________ N;当木箱以15 m/s的速度运动时,木箱所受摩擦力大小为________ N;当在该木箱上放一相同的木箱,两箱一起以10 m/s的速度运动时,下面木箱所受桌面的摩擦力大小为________ N. 答案 40 40 80 【考点】摩擦力的综合应用 【题点】摩擦力的大小计算 一、静摩擦力 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1所示. 图1 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. (1)木块受到的拉力为1 N时,有相对桌面运动的趋势但没有运动,说明什么呢? (2)随着外力的增大,静摩擦力有什么变化? 答案 (1)说明桌面对木块施加了一个与拉力方向相反、大小也为1 N的力,这个力就是桌面对木块的静摩擦力. (2)静摩擦力的大小随着外力的增大而增大,但有一个最大值. 1.静摩擦力的产生条件 (1)两物体直接接触且相互挤压(即有弹力). (2)接触面粗糙. (3)两物体间有相对运动趋势. 2.静摩擦力的方向 与相对运动趋势方向相反,与物体运动方向无直接关系,既可与运动方向相同,也可与运动方向相反或成某一夹角. 3.静摩擦力的大小 (1)范围:0<Ff≤Ffmax. (2)计算:物体匀速直线运动或静止时,根据二力平衡条件求解. (3)静摩擦力大小与正压力无关,最大静摩擦力与正压力成正比. 例1 (多选)如图2所示,一质量为m的木块靠在粗糙的竖直墙壁上,且受到水平力F的作用,下列说法正确的是(  ) 图2 A.若木块静止,则木块受到的静摩擦力大小等于mg,方向竖直向上 B.若木块静止,当F增大时,木块受到的静摩擦力随之增大 C.若木块静止,当F增大时,最大静摩擦力随之增大 D.若开始时木块静止,当撤去F,木块沿墙壁下滑时,木块不受摩擦力作用 答案 ACD 解析 若木块静止,则木块受到的静摩擦力与mg平衡,大小为mg,方向竖直向上,故A正确,B错误;最大静摩擦力与正压力成正比,故C正确;当撤去F时,墙壁与木块间无弹力,则木块不受摩擦力作用,故D正确. 【考点】静摩擦力 【题点】静摩擦力的大小及计算 1.静摩擦力的方向与相对运动趋势的方向相反,与运动方向可能相同,也可能相反. 2.静摩擦力发生在相对静止的两物体之间,受静摩擦力作用的物体不一定是静止的,运动的物体也可能受静摩擦力作用. 3.物体静止或匀速直线运动时,静摩擦力的大小可由平衡条件求得. 针对训练1 如图3所示,物体A随倾斜传送带一起斜向上做匀速直线运动.则: 图3 (1)物体A受到________(填“静”或“滑动”)摩擦力作用. (2)摩擦力的方向为________. (3)此摩擦力为________(填“动”或“阻”)力. 答案 (1)静 (2)沿传送带向上 (3)动 【考点】静摩擦力 【题点】静摩擦力的方向及有无判断 二、滑动摩擦力 [导学探究] 1.按如图4所示实验装置做一做:用力拉动木板,使之在桌面上滑动. 图4 (1)木块受到的摩擦力大小和弹簧测力计示数有什么关系? (2)在木块上添加重物,增大木块对木板的压力时,摩擦力如何变化? (3)在木板上铺一块较粗糙的毛巾,摩擦力如何变化? 答案 (1)相等 (2)增大 (3)增大 2.(1)如图5所示,B的速度v2大于A的速度v1,画出A、B所受滑动摩擦力的方向. 图5 (2)滑动摩擦力总是阻碍物体的运动吗? 答案 (1)如图所示 (2)滑动摩擦力一定阻碍物体的相对运动,但与物体的运动方向可能相同,也可能相反,即滑动摩擦力可能是阻力,也可能是动力. 1.滑动摩擦力的产生条件 (1)两物体直接接触且相互挤压(即有弹力). (2)接触面粗糙. (3)两物体间有相对运动. 2.滑动摩擦力的方向 与相对运动方向相反,与物体的运动方向无直接关系,与物体的运动方向可能相同,也可能相反. 3.滑动摩擦力的大小 由公式F=μFN计算(也可以由二力平衡来求解) (1)FN是两个相接触的物体间的压力,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. (2)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,与FN无关. (3)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. 例2 下列有关滑动摩擦力的说法中,正确的是(  ) A.有压力一定有滑动摩擦力 B.有滑动摩擦力一定有压力 C.滑动摩擦力方向一定与物体的运动方向相反 D.只有运动物体才受滑动摩擦力 答案 B 解析 产生滑动摩擦力的条件有三个:正压力(相互接触且挤压)、接触面粗糙、发生相对滑动,缺一不可.由产生条件可知,A错误,B正确.滑动摩擦力方向与物体相对运动方向相反,C错误.滑动摩擦力发生于相对滑动的两物体之间,两个物体中可能有一个相对地面是静止的,故D错误. 【考点】滑动摩擦力 【题点】对滑动摩擦力的理解及滑动摩擦力的方向 三、摩擦力大小的计算 1.静摩擦力大小的计算 静摩擦力随外力的变化而变化,范围在0到最大静摩擦力Ffmax之间,因此不能由公式Ff=μFN求解.静摩擦力的大小根据物体受力平衡的条件来求解. 2.滑动摩擦力大小的计算 (1)公式法:根据Ff=μFN计算. ①根据物体的受力情况,求出正压力FN. ②根据Ff=μFN求出滑动摩擦力. (2)二力平衡法:物体处于平衡状态(匀速直线运动或静止)时,根据二力平衡的条件求解. 例3 如图6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6 (1)木块所受的摩擦力的大小和方向; (2)只将F1撤去,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,求木块受到的摩擦力的大小和方向. 答案 (1)7 N 水平向左 (2)6 N 水平向右 (3)8 N 水平向左 解析 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力F=F1-F2=7 N.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)撤去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. 【考点】摩擦力的综合应用 【题点】摩擦力的大小计算 针对训练2 水平桌面上有一个重200 N的物体,与桌面间的动摩擦因数为0.2,当依次用15 N、30 N、80 N的水平力拉此物体时,物体受到的摩擦力依次为(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)(  ) A.15 N、30 N、40 N B.15 N、30 N、80 N C.0、0、40 N D.15 N、40 N、40 N 答案 A 解析 物体与桌面间的最大静摩擦力Ffmax=μFN=0.2×200 N=40 N.拉力为15 N、30 N时,物体静止,根据二力平衡知,静摩擦力大小分别为15 N、30 N;当拉力为80 N时,物体滑动,受滑动摩擦力,大小Ff=μFN=0.2×200 N=40 N,选项A正确. 【考点】摩擦力的综合应用 【题点】摩擦力的大小计算 1.(对静摩擦力的理解)关于静摩擦力,下列说法中正确的是(  ) A.受静摩擦力作用的物体一定是静止的 B.静摩擦力总是阻力 C.静摩擦力的方向跟物体间相对运动趋势的方向相反 D.两个物体之间的静摩擦力总是一个定值 答案 C 解析 静摩擦力产生在两个相对静止的物体之间,但物体可以是运动的,所以A错误;静摩擦力的作用是阻碍物体间的相对运动趋势,方向与物体间相对运动趋势的方向相反,但可能与运动方向相同,所以B错误,C正确;两物体间静摩擦力的大小由平行于接触面的外力决定,因此D错误. 【考点】静摩擦力 【题点】静摩擦力的概念及产生条件 2.(对滑动摩擦力的理解)装修工人在搬运材料时施加一个水平拉力将其从水平台面上拖出,如图7所示,则在匀速拖出的过程中(材料重心未离开桌面边缘)(  ) 图7 A.材料与平台之间的接触面积逐渐减小,摩擦力逐渐减小 B.材料与平台之间的接触面积逐渐减小,拉力逐渐减小 C.平台对材料的支持力逐渐减小,摩擦力逐渐减小 D.材料与平台之间的动摩擦因数不变,支持力也不变,因而工人的拉力也不变 答案 D 解析 匀速拉动的过程只能持续到重心离开台面的瞬间,材料的重心在台面上,故材料对台面的压力不变,故材料受到的支持力不变,C错误;而在拉动过程中动摩擦因数不变,由F=μFN可知摩擦力是不变的,A、B错误;因为材料做匀速直线运动,摩擦力不变,所以工人的拉力是不变的,D正确. 【考点】滑动摩擦力 【题点】对滑动摩擦力的理解及滑动摩擦力的方向 3.(静摩擦力的大小)如图8所示,质量为m的木块放在粗糙的水平地面上,木块与地面间的动摩擦因数为0.5,水平推力F作用于木块上,但未把木块推动,则在选项图中反映木块受到的静摩擦力Ff随水平推力F变化的关系图线是(  ) 图8 答案 A 解析 推而未动,故摩擦力Ff=F,所以A正确. 【考点】静摩擦力 【题点】静摩擦力的大小及计算 4.(滑动摩擦力的大小及计算)质量为3.0 kg的空木箱,放置在水平地面上,沿水平方向施加拉力,当拉力F1=8.0 N时,木箱静止;当拉力F2=10.3 N时,木箱做匀速运动,(g取9.8 N/kg)求: (1)木箱与地面间的动摩擦因数; (2)木箱在8.0 N的拉力作用下受到的摩擦力的大小; (3)木箱在12.0 N水平拉力作用下,受到的摩擦力的大小. 答案 (1)0.35 (2)8.0 N (3)10.3 N 解析 (1)当拉力F2=10.3 N时,木箱匀速运动,木箱水平方向受到拉力F2和滑动摩擦力Ff1,根据二力平衡条件有:Ff1=F2=10.3 N 木箱放在水平地面上,则有木箱对地面压力大小等于木箱的重力,即FN=mg 根据滑动摩擦力公式Ff=μFN,则木箱与地面间的动摩擦因数为μ= 联立解得μ==≈0.35. (2)当拉力F1=8.0 N时,木箱静止,木箱水平方向所受到的静摩擦力Ff2与F1是一对平衡力,则有:Ff2=F1=8.0 N. (3)当拉力F3=12.0 N时,木箱将在地面上滑动,此时木箱所受到的摩擦力为滑动摩擦力.由第(1)问可以知道,Ff3=Ff1=10.3 N. 【考点】摩擦力的综合应用 【题点】摩擦力的大小计算 一、选择题 考点一 静摩擦力与滑动摩擦力的理解 1.(多选)下列说法中正确的是(  ) A.有弹力不一定有摩擦力,有摩擦力必定有弹力 B.摩擦力的方向一定沿接触面的切线方向 C.摩擦力的大小一定与物体所受的重力大小成正比 D.摩擦力的方向总是与运动方向相反,起阻碍物体运动的作用 答案 AB 解析 产生摩擦力的条件是存在弹力并且有相对运动或相对运动趋势,有摩擦力一定有弹力,但是有弹力不一定有摩擦力,因为两者之间可能没有相对运动或相对运动趋势,A正确;摩擦力的方向一定沿接触面的切线方向,B正确;静摩擦力与重力无关,滑动摩擦力与两物体接触面间的正压力有关,C错误;摩擦力方向总是与相对运动方向或者相对运动趋势方向相反,与物体运动方向无关,D错误. 【考点】摩擦力概念的综合判断 【题点】摩擦力概念的综合判断 2.关于滑动摩擦力,下列说法正确的是(  ) A.正压力越大,滑动摩擦力越大 B.正压力不变,动摩擦因数不变,接触面积越大,滑动摩擦力越大 C.正压力不变,动摩擦因数不变,速度越大,滑动摩擦力越大 D.动摩擦因数不变,正压力越大,滑动摩擦力越大 答案 D 解析 由滑动摩擦力计算式F=μFN知,两物体间滑动摩擦力的大小只与动摩擦因数μ及正压力FN有关,与接触面积及两

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