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第三章 相互作用——力
第二节 摩擦力
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的趋势的力，这种力就叫作摩擦力。
初中时我们知道:
温故知新
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相对滑动的力，这种力叫作滑动摩擦力。
滑动中慢慢停下来的冰壶受到的是什么摩擦力呢？
一、滑动摩擦力
要产生滑动摩擦力需要满足什么条件？
1.两物体相互接触且有挤压
滑动摩擦力产生的条件：
有滑动摩擦力一定有弹力
2.接触面不光滑（粗糙)
3.两物体间有相对运动
一、滑动摩擦力
滑动摩擦力的方向一定与物体运动的方向相反吗？
v
f
与物体相对运动的方向相反，与接触面相切。
二、滑动摩擦力的方向
v
f
思考：滑动摩擦力的方向能否与物体
运动方向相同？
V’
f’
滑动摩擦力的方向可以与物体运动的方向相同，也可以相反，但一定与相对运动的方向相反。
二、滑动摩擦力的方向
画出下图中物体受到的摩擦力（接触面粗糙）
匀速
Ff
加速
F
Ff
Ff
减速
F
练一练
你能测出滑动摩擦力的大小吗？
滑动摩擦力的大小与哪些因素有关？
如果滑动摩擦力的大小跟压力的大小存在某种定量关系的话，它们可能是怎样的关系呢？
三、滑动摩擦力的大小
感受滑动摩擦力
在桌面上垫一张纸，把一本书压在纸上，然后用手沿着桌面拉动纸张,保持接触面的材料不变,在大小不同的压力下拉动纸张(材料可以是纸、塑料、毛巾、木板等);然后保持压力不变，改变接触面的材料。
说一说：滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关？
三、滑动摩擦力的大小
结论： 滑动摩擦力的大小跟压力成正比。
F=μFN
三、滑动摩擦力的大小
FN叫正压力
μ叫动摩擦因数，与接触面的材料及粗糙程度有关。
关于滑动摩擦力公式F=μFN,下列说法中正确的是( )
A.由F=μFN可知，F与FN成正比
B.由μ=F/FN可知，μ与F成正比，与FN成反比
C.F与FN、材料、接触面的粗糙程度都有关
D.μ的大小由接触面的粗糙程度唯一决定
【正确答案：C】
练一练
据说：实验测得橡皮与金属间的动摩擦因数1＜μ＜4，铟与铟间的动摩擦因数1.5＜μ＜2.0，将金属放在1.33×10～1.3×10-3~1.3×10-4Pa的真空中．加热到一定的温度并保持一段时间．然后除去表面污物，冷却后测定动摩擦因数可达5～6。
μ能不能大于1呢？
三、滑动摩擦力的大小
【例题】在我国东北寒冷的冬季。雪橇是常见运输工具。一个有钢制滑板的雪橇，连同车上木料的总重量为4.9×104N.在水平冰道上，马要在水平方向用多大的力，才能够拉着雪橇匀速前进？
三、滑动摩擦力的大小
滑动摩擦力的方向跟运动方向有关系吗？
滑动摩擦力的大小与重力成正比吗？
滑动摩擦力一定是阻力吗？
运动的物体一定有滑动摩擦力吗 ？ 静止的物体一定没有滑动摩擦力吗？
滑动摩擦力的大小与正压力成正比
不一定
滑动摩擦力的方向跟运动方向没有直接关系
滑动摩擦力可以是阻力，也可以是动力。但它产生的效果一定是阻碍物体间的相对运动
思
考
与讨论
注意：
1、滑动摩擦力方向可以与运动方向相同，也可与运动方向相反
2、滑动摩擦力可以是阻力也可以是动力
3、滑动摩擦力可以是静止的物体受到，也可是运动的物体受到
规律方法
与接触面相切,并与相对运动的方向相反.
3、方向：
传送带模型
1.刚放上去时，由于物体A的速度为零，而传送带有一定的速度，所以物体A相对于传送带向后运动，物体A 收到向前的滑动摩擦力。
2.当物体A的速度达到传送带的速度时，物体A相对于传送带静止，两者一起匀速运动，根据二力平衡，没有相对运动或者是先对运动趋势，所以物体A 不受摩擦力。
传送带模型
1.刚放上去时，由于物体A的速度为零，而传送带有一定的速度，所以物体A相对于传送带向后运动，物体A 收到向前的滑动摩擦力。
2.当物体A的速度达到传送带的速度时，物体A相对于传送带静止，两者一起匀速运动，根据多力平衡，没有相对运动但是有相对运动趋势，所以物体A 受静摩擦力。
F支
G
F阻
课堂小结
大小
概念
方向
条件：①相互接触且有挤压 ②接触面不光滑③有相对运动
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相对滑动的力，这种力叫作滑动摩擦力。
滑动摩擦力的方向可以与物体运动的方向相同，也可以相反，但一定与相对运动的方向相反。
滑动摩擦力的大小跟压力成正比。
F=μFN
【典例1】(多选)关于滑动摩擦力的产生，下列说法正确的是（　　）
A．只有相互接触且发生相对运动的物体间才可能产生滑动摩擦力
B．只有运动的物体才可能受到滑动摩擦力
C．受弹力作用的物体一定会受到滑动摩擦力
D．受滑动摩擦力作用的物体一定会受到弹力作用
典例分析
【正确答案】AD
【典例2】一本书重约6N，有424页，书本正面朝上。现将一张A4纸夹在106~107页间，A4纸能够覆盖几乎整个书页，如图所示。若要将A4纸抽出，至少需用约1N的拉力。不计书皮及A4纸的质量，则A4纸和书之间的摩擦因数最接近（　　）
A．0.33 B．0.45
C．0.56 D．0.67
典例分析
【正确答案】A
提示：A4纸的两面都受到摩擦力
【典例3】某同学利用如图中所示的装置研究摩擦力的变化情况。水平粗糙的实验台上固定着一个力传感器，力传感器与一质量为3.5kg的物块用轻绳连接，物块放置在粗糙的长木板上，长木板质量为1.5kg，木板和实验台的动摩擦因数相同。水平向左拉长木板，传感器记录的F-t图像如图乙所示，重力加速度大小，下列说法正确的是（　　）
A．当长木板相对物块运动后，物块受到的摩擦力方向向右
B．物块与长木板间的动摩擦因数约为0.28
C．向左拉长木板的力的大小与时间的关系图线和图乙中的曲线一定相同
D．若长木板滑动后，要使长木板能沿实验台匀速运动
（木板与物块未分离），则向左拉长木板的力约为17N
典例分析
【正确答案】D
【典例4】某物理兴趣小组的同学在研究弹簧弹力的时候，测得弹力的大小F和弹簧长度L的关系如图甲所示。
（1）由图甲可知，弹簧的劲度系数为___________N/m。
典例分析
【正确答案】 300
（2）为了测定两木块A、B间的动摩擦因数μ，两同学分别设计了如图乙所示的Ⅰ、Ⅱ两种方案。
①为了用某一弹簧测力计的示数表示A和B之间的滑动摩擦力的大小，你认为方案___________更合理。
②方案Ⅰ中，若A和B受到的重力分别为10.0N和20.0N。当A被拉动时，弹簧测力计a的示数为6.0N，b的示数为11.0N，则A、B间的动摩擦因数为___________
典例分析
【正确答案】 Ⅰ 0.3
互相接触的物体相对静止时，是不是也可能产生摩擦力？
思考与讨论
用力推箱子，箱子有相对运动趋势，但没动，这时箱子一定受到一个阻碍其相对运动趋势的力。
推力
摩擦力
二力平衡
静摩擦力：两个物体之间只有相对运动趋势，而没有相对运动，这时的摩擦力就叫做静摩擦力。
一、静摩擦力
1.两物体相互接触且有挤压
静摩擦力产生的条件：
轻推：不动
用力：还不动
物块静止在斜面上
有静摩擦力一定有弹力
2.接触面不光滑（粗糙)
3.两物体间有相对运动趋势
一、静摩擦力
摩擦力作用效果
(1)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，不一定阻碍物体的运动。
(2)摩擦力可以是阻力也可以是动力。
对“阻碍”的理解
摩擦力的方向与相对运动或相对运动趋势的方向相反，而不一定与物体的运动方向相反。
两个物体间若存在摩擦力，摩擦力总是成对出现，方向相反。
【判断】
(1)一个物体在另一个物体表面滑动时，一定产生摩擦力。(　　)
(2)有摩擦力一定有弹力，有弹力不一定有摩擦力。 (　　)
(3)摩擦力一定作用于两个相互接触的物体之间。 (　　)
【答案：BCD】
小试牛刀
A.
B.
F
D.
F
下图中的物体都处于静止状态，有静摩擦力的是
C.
F
F
假设法：假设两物体间无静摩擦力，看物体是否相对滑动。
状态法：根据物体所处的状态和有关力学条件加以判断。
一、静摩擦力
判断静摩擦力有无的方法：
条件法：根据静摩擦力的产生条件，直接判断静摩擦力的有无．(有无相对运动趋势)
F静
静摩擦力的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。
F静
物块可看成质点，且都保持静止
若接触面是曲面，则与接触面相切
·
F静
二、静摩擦力的方向
画出下列各情景中A物体受到的静摩擦力方向。
A
A
A
是指相互接触的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。
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
摩擦力的方向与相对运动或相对运动趋势的方向相反，而不一定与物体的运动方向相反。
重为G的玻璃瓶,用手紧握与松握两种情况下,试讨论玻璃瓶受到的静摩擦力大小。
F静=G
G
F静
FN
FN
思考与讨论
F
静摩擦力的大小随推力的增大而增大F静=F
当人的水平推力增大到某一值Fmax时候，物体就要滑动，此时静摩擦力达到最大值，我们把Fmax叫最大静摩擦力。
两物体间的静摩擦力F静在0与最大静摩擦力Fmax之间，即0 < F静≤ Fmax
F
F静
F静
三、静摩擦力的大小
思考
静摩擦力的方向跟运动方向有关系吗？
静摩擦力的大小与压力有关吗？
静摩擦力一定是阻力吗？
静止的物体一定有静摩擦力吗？运动的物体一定没有静摩擦力？
静摩擦力大小与压力无关，但最大静摩擦力的大小与正压力成正比
不一定
静摩擦力的方向跟运动方向没有直接关系
静摩擦力可以是阻力，也可以是动力。但它产生的效果一定是阻碍物体间的相对运动趋势。
练一练
B
静止
F
B
V
V
B
判断物体B受到的摩擦力及方向
静止
B
静止
V
V
B
静摩擦力是个聪明的力，不但大小随外力而变化，方向也随外力方向变化而变。
规律
最大静摩擦力与滑动摩擦力一样大吗？
四、最大静摩擦力与滑动摩擦力
最大静摩擦力
滑动摩擦力
实验表明，最大静摩擦力略大于滑动摩擦力，在解计算题时，可以认为最大静摩擦等于滑动摩擦力
五、静摩擦力与滑动摩擦力对比
六、摩擦力的应用与防止
增大摩擦力
减小摩擦力
加润滑油
气垫船
变滑动为滚动
六、摩擦力的应用与防止
气体和液体都具有流动性，统称为流体。物体在流体中运动时，要受到流体的阻力，阻力的方向与物体相对于流体运动的方向相反。汽车、火车和飞机等在空气中运动，要受到空气的阻力。轮船、潜艇在水面或水下航行，要受到水的阻力。
流体的阻力跟物体相对于流体的速度有关，速度越大，阻力越大。雨滴在空气中下落，速度越来越大，所受空气阻力也越来越大。当阻力增加到跟雨滴所受的重力相等时，二力平衡，雨滴匀速下落。
流体的阻力
流体的阻力还跟物体的横截面积有关，横截面积越大，阻力越大。跳伞运动员、飞船返回舱在空中张开降落伞，凭借降落伞较大的横截面积获得较大的空气阻力，安全落地。
流体的阻力
流体的阻力还跟物体的形状有关系。头圆尾尖的物体所受的流体阻力较小，这种形状通常叫作流线型。为了减小阻力，轮船的水下部分采用了流线型（图3.2-6）。
一般来说，空气阻力比液体阻力、固体间的摩擦力都要小。
图3.2-6 水下流线型船体气垫船靠船下喷出的气体，浮在水面航行，受到的阻力小。磁浮列车靠电磁力使列车悬浮在轨道上，速度可达500km/h。
流体的阻力
课堂小结
大小
摩擦力
方向
大小： fmax≥f ≥0
（fmax：最大静摩擦力）
条件：①两物体接触且挤压；②两物体存在相对运动趋势；③两物体接触面粗糙。
两个相互挤压且相对静止的物体，由于存在相对运动趋势而在接触面上产生阻碍物体相对运动的力叫做静摩擦力。
方向：与物体相对运动趋势方向相反
作用点：两物体接触面上
静摩擦力的大小随推力的增大而增大F静=F
【典例1】关于静摩擦力，下列说法正确的是（　　）
A．运动的物体一定不受静摩擦力
B．静摩擦力可以是物体运动的动力
C．物体间压力越大，静摩擦力就越大
D．静摩擦力的方向总是和物体运动方向相反
典例分析
【正确答案】B
【典例2】(多选)中央电视台体育频道每周都有棋类节目，如棋类授课和评析。他们的棋盘是竖直的，棋盘上布有磁石，而每个棋子都是一个小磁体。关于棋盘和棋子，下列说法正确的是（　）
A．小棋子共受四个力的作用
B．棋盘面应选取较粗糙的材料
C．只要磁场力足够大，即使棋盘光滑，棋子也能被吸在棋盘上静止
D．棋子被吸在棋盘上静止时，棋盘对棋子的摩擦力大于棋子的重力
典例分析
【正确答案】AB
【典例3】如图甲所示，一人用由零逐渐增大的水平力F推静止于水平地面上质量为10 kg的木箱，木箱所受的摩擦力Ff与F的关系如图乙所示，g取10 m/s2，下列说法正确的是（　　）
A．木箱所受的滑动摩擦力Fmax=21 N
B．木箱所受的最大静摩擦力Fmax=20 N
C．木箱与地面间的动摩擦因数μ=0.21
D．木箱与地面间的动摩擦因数μ=0.2
典例分析
【正确答案】D
【典例4】如图所示，在水平面上，有沿水平方向的力F1=20 N和F2=11N，物体A保持静止。现保持F2不变，当F1减小到17N时，物体受到的摩擦力大小是（　　）
A．6N B．9N C．28N D．31N
典例分析
【正确答案】A
【典例5】甲、乙两位同学做“拔河”游戏，两人分别用伸平的手掌托起长凳的一端，保持凳子的水平，然后各自向两侧拖拉，如图所示。若凳子下表面各处的粗糙程度相同，且在乙端的凳面上放四块砖，则下列判断正确的是（　　）
A．凳子在原处不会被移动
B．凳子向手收回速度快的一方移动
C．凳子向与手掌接触面积大的一方移动
D．凳子向乙方移动
典例分析
【正确答案】D
【典例6】甲、乙两位同学做“拔河”游戏，两人分别用伸平的手掌托起长凳的一端，保持凳子的水平，然后各自向两侧拖拉，如图所示。若凳子下表面各处的粗糙程度相同，且在乙端的凳面上放四块砖，则下列判断正确的是（　　）
A．凳子在原处不会被移动
B．凳子向手收回速度快的一方移动
C．凳子向与手掌接触面积大的一方移动
D．凳子向乙方移动
典例分析
【正确答案】B

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