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第三章
相互作用—力
3.2
摩擦力
摩擦力跟压力存在怎样的关系呢？
教学目标
1．知道滑动摩擦力、静摩擦力的定义。
2．理解滑动摩擦力、静摩擦力的产生条件。
3．会判断摩擦力的方向及计算摩擦力的大小。
4．理解最大静摩擦力的概念。
如果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？
用弹簧测力计拖动水平固定木板上的木块，使它做匀速运动，测力计的示数等于木块所受摩擦力的大小。改变木块和木板之间的压力，摩擦力的大小也随之改变。
“正比，反比，还是……”
一、滑动摩擦力
1、定义：两个相互接触的物体，当它们相对滑动时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力，这种力叫作滑动摩擦力。
2.
产生条件：
说明：（1）“相对”的含义是指相对跟它接触的物体,而不是相对别的物体。
(2)“相对滑动”
是指两个物体之间的相对位置在变化,可能的情况有：一个物体
静止,另一个运动;两个物体同向运动,但速度不等;两物体反向运动等。因此,静止
的物体也可以受到滑动摩擦力作用,如擦黑板,黑板静止,但受滑动摩擦力。
总结成一句话：接触面粗糙的两个物体间有弹力并且有相对运动。
如果用Ff,表示滑动摩擦力的大小，用F压表示压力的大小，则有
3、大小
通过进一步的定量实验，测量同一接触面不同压力下的滑动摩擦力大小，结果表明：滑动摩擦力的大小跟压力的大小成正比。
其中，μ是比例常数，叫作动摩擦因数。它的值跟接触面有关，接触面材料不同、粗糙程度不同，动摩擦因数也不同。
Ff=μF压
滑动摩擦力大小求解：
(1)公式法:根据公式Ff=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的大小根据物体的受力情况确定。
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(匀速运动或静止)时,根据二力平衡条件求解。
注意：滑动摩擦力的大小由正压力和动摩擦因数决定,与物体的运动状态、接触面积无关。
特别提醒：
Ff
Ff
4.
方向
(1)在接触面上,与接触面相切,且与物体相对运动的方向相反。
(2)与物体的运动方向可能相同,也可能相反。例如：
(1)滑动摩擦力的方向与“相对运动的方向相反”并不是与“运动方向”相反。　　　　
　
(2)滑动摩擦力的作用总是阻碍物体的相对运动，而不是阻碍物体的运动。
以木块在水平木板上滑动为例，木块所受的支持力为FN。由于木块对木板的压力大小等于FN，所以动摩擦因素μ也可以表示为：
Ff和FN，所是接触面上木块所受的两个力，Ff在接触面内且与相对运动相反，FN与接触面垂直。
不同的物体间的摩擦因素不同
例题：在我国东北寒冷的冬季，有些地方用雪橇作为运输工具。一个有钢制滑板的雪橇，连同木料的总重为4.9×104N。在水平的冰道上，马要在水平方向上用多大的力，才能够拉着雪橇匀速前进？
分析
将雪橇抽象为一个物体，
雪橇在重力mg、支持力FN
、马
的拉力F拉和滑动摩擦力Ff四个力
的作用下，沿水平面匀速前进。
根据二力平衡条件，拉力F拉与滑动摩擦力Ff的大小相等，而Ff与FN有关，
FN的大小又等于mg，故可以求得拉力F拉。
mg
FN
F拉
Ff
解：（1）确定研究对象，构建模型
（2）对这个物体进行受力分析：
①竖直向下的重力mg；
②地面对物体向上的支持力FN；
水平向在左的摩擦力Ff。
③水平向在右的拉力F拉；
雪橇受的重力mg=4.9×104N，查表的μ=0.02
则：
mg=FN
F拉=Ff
所以：
Ff=μFN=μmg
带入数据得：
F=μmg=0.02×4.9×104N×10N/kg=980N
马要在水平方向用980N的力，才能够拉着雪橇匀速前进。
二、静摩擦力
F静
F推
人用平行于地面的力推沙发，沙发有相对地面运动的趋势，但它没有被推动，沙发与地面仍然保持相对静止。
根据二力平衡的知识可知，这时一定有一个力与推力平衡。这个力与人对沙发的推力大小相等、方向相反。这个力就是沙发与地面之间的摩擦力。
相互接触的物体处于相对静止时，是不是也可能存在摩擦力？
1.定义：两个相互接触的物体，当一个物体相对另一个物体有相对运动趋势时，产生的摩擦力叫静摩擦力。
相对运动的趋势可以简单理解为：“想动却又没动”或者“可以动，但还没动”。是指物体的位置本来要变化的，但是由于受到了静摩擦力，物体没有运动但假若一旦失去了静摩擦力，物体就会发生运动。
F推
F静
2.产生条件：
3.
方向:(1)在接触面上,与接触面相切,且与物体相对运动
趋势的方向相反。
(2)与物体运动的方向可能相同,也可能相反。
例如：
4．大小:
(1)大小的范围：0(2)计算：物体处于平衡状态(匀速运动或静止)时，根据二力平衡条件求解。
(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。
注意：
(1)不能认为受静摩擦力的物体一定静止，运动的物体之间也可能存在静摩擦力。
(2)静摩擦力的效果不是阻碍物体的运动，而是阻碍物体间的相对运动趋势。
(3)静摩擦力是被动力，在一定范围内其大小随外力变化而变化，并不是一个定值。
演示
静摩擦力的大小随拉力的变化
把木块放在水平长木板上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块。在拉力F增大到一定值之前，木块不会运动，此种情况下静摩擦力等于拉力。
在弹簧测力计的指针下轻塞一个小纸团，它可以随指针移动，并作为指针到达最大位置的标记。继续用力，当拉力达到某一数值时木块开始移动，此时拉力会突然变小。
如果用力传感器代替弹簧测力计做这个实验，能够在计算机屏幕上直接得到拉力随时间变化的F-t图像。
演示
静摩擦力的大小随拉力的变化
静摩擦力的增大有一个限度。图中木块所受静摩擦力的最大值F在数值上等于物体即将开始运动时的拉力。两物体之间实际产生的静摩擦力F在0与最大静摩擦力Fmax之间，即
0Fmax
Ff=μF压
F静=F拉
皮带运输机能把货物送往高处，也是静摩擦力作用的结果。
mg
F静
瓶子可以拿在手中，靠的是静摩擦力的作用。
例1：如图所示，质量为20
kg的物体，沿粗糙水平地面向右运动，一水平向左的力F＝10
N作用于物体上，物体与水平地面间的动摩擦因数为0.1，则物体所受摩擦力的大小和方向为(取g＝10
N/kg)(　　)
A．10
N，向右　　
B．10
N，向左
C．20
N，向右　　
D．20
N，向左
随堂练习
D
例2：(多选)如图所示，一只猫在桌边猛地将桌布从鱼缸下拉出，鱼缸与桌布分离后继续在桌面滑行，最终没有滑出桌面。若鱼缸、桌布、桌面两两之间的动摩擦因数均相等，则在上述过程中(　　)　
A．桌布对鱼缸摩擦力的方向向右
B．桌面对鱼缸摩擦力的方向向右
C．鱼缸所受的摩擦力大小没有变化
D．若猫增大拉力，鱼缸受到桌布的摩擦力将增大
AC
例3：（多选）如图所示,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(　　)
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
AC
摩擦力
产生条件
1、两物体接触且接触面粗糙
2、有相互作用的压力——垂直于接触面的弹力
3、有相对运动或相对运动趋势
分类
滑动
摩擦力
④
动摩擦因数：与接触面的材料和粗糙程度有关
①
概念：一个物体相对于另一个物体有相对运动趋势时产生的摩擦力
②
方向：与相对运动趋势方向相反
①
定义：两个相互接触的物体，当它们相对滑动时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力，这种力叫作滑动摩擦力。
②
方向：与接触面相切，跟物体间相对运动的方向相反
③
大小：由二力平衡求得，0③
大小：F=μFN
静摩擦力
小
结

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