资源简介

摩擦力
学习目标
1．通过实例掌握滑动摩擦力产生的条件和滑动摩擦力的方向，并通过定量实验掌握滑动摩擦力大小的计算公式：F1=μF压
2．通过实验验证静摩擦力是“被动力”，掌握应用二力平衡计算摩擦力大小的方法
预习案
知识清单
1．滑动摩擦力
（1）定义：当一个物体在另一个物体表面滑动时，会受到另一个物体__________的力，这种力叫作滑动摩擦力．
（2）方向：总是沿着__________，并且跟物体__________的方向相反．
（3）大小：两个物体间的滑动摩擦力的大小跟__________成正比，用公式表示为__________，其中μ是比例常数（它是两个力的比值，没有单位），叫作__________，它的数值跟相互接触的两个物体的__________有关，还跟接触面的情况（如粗糙程度）有关．
2．静摩擦力
（1）定义：两个相互接触的物体，当它们之间只有__________，而没有__________时产生的摩擦力叫作静摩擦力．
（2）方向：总是沿着__________，并且跟物体__________的方向相反．
（3）大小：当相对运动趋势增强时，静摩擦力也随着增大，但有一个限度，这个静摩擦力的最大值叫作__________；而两物体间实际发生的静摩擦力F在__________与Fmax之间，即__________．
自我检测
思考辨析
1．判断：物体受到摩擦力作用时，一定受到弹力作用，且摩擦力的方向总与相对应的弹力方向垂直．（ ）
2．判断：只有运动的物体才能受到滑动摩擦力作用．（ ）
3．判断：摩擦力的方向与物体运动方向相反，摩擦力的大小与压力大小成正比．（ ）
4．判断：静摩擦力可以作为动力、阻力，而滑动摩擦力只能作为阻力．（ ）
探究案
情景探究
如图所示，小孩用力推静止在水平地面上的箱子，当箱子相对地面静止的时候，是不是也可能产生摩擦力？若存在摩擦力，随着小孩推箱子的力的增加，箱子受到的摩擦力的大小如何变化？当箱子相对地面运动的时候，箱子受到的摩擦力的大小又如何变化？
课堂探究
探究1 静摩擦力
核心归纳
1．静摩擦力产生的条件
（1）接触面是粗糙的．
（2）两物体相对静止但存在相对运动趋势．
（3）两物体在接触面上有正压力（弹力）．
特别提醒
对“相对静止”与“相对运动趋势”的理解
（1）有静摩擦力作用的两物体是“相对静止”的，即这两个物体的运动状态相同．而相对于地面，它们不一定静止，所以一个受到静摩擦力作用的物体不一定静止，也有可能是运动的．
（2）“相对运动趋势”是指若接触面光滑，两物体将发生相对运动，相对运动的方向就是“相对运动趋势”的方向．
2．静摩擦力的方向
（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．
3．静摩擦力的大小
（1）大小的范围：0（2）计算：物体处于平衡状态（匀速直线运动或静止）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．
典型例题
例1 判断图中物体A是否受摩擦力作用（A和B相对静止）；若受摩擦力，判断A受的摩擦力沿什么方向．
（1）图甲中A、B相对地面静止；
（2）图乙中A、B相对地面静止；
（3）图丙中A、B一起向右做匀速直线运动；
（4）图丁中A、B一起向右做匀速直线运动．
思路分析：图甲、图丙中，假设A、B间接触面是光滑的，A相对B是否会发生滑动？说明A、B之间有无静摩擦力？图乙、图丁情况又如何？
尝试解答
方法点拨
静摩擦力的有无和方向的判断
（1）假设法——假设两物体间无静摩擦力，看物体是否相对滑动，判断思路如下：
若无相对运动，说明这两物体间没有相对运动的趋势，也就不存在静摩擦力；若有相对运动，则一物体相对另一物体的运动方向即为相对运动趋势的方向，其反方向就是静摩擦力的方向．
（2）力的作用效果判断法——如果相互接触的物体间存在摩擦力，则必有相应的作用效果：平衡其他作用力或改变受力物体的运动状态，可据此确定有无静摩擦力．当相互接触的两物体处于静止或匀速直线运动状态时，可根据二力平衡条件判断静摩擦力是否存在．
拓展练习
1．如图所示，水平地面上堆放着原木，关于原木P在支撑点M、N处受力的方向，下列说法正确的是（ ）
A．M处受到的支持力竖直向上
B．N处受到的支持力竖直向上
C．M处受到的静摩擦力沿MN方向
D．N处受到的静摩擦力沿水平方向
2．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，如图所示．
当弹簧测力计的示数为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？
（3）静摩擦力在哪里产生？沿什么方向？
探究2 滑动摩擦力
核心归纳
1．滑动摩擦力产生的条件
（1）两物体相互接触挤压．
（2）物体间的接触面不光滑．
（3）两物体间存在相对运动．
特别提醒
“相对运动”的含义：滑动摩擦力存在于发生相对运动的两个物体之间，但并不意味着受滑动摩擦力的物体相对于地面是运动的，即受到滑动摩擦力作用的物体不一定运动．
2．滑动摩擦力的方向
（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．
3．滑动摩擦力的大小：根据公式F=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，可分为如图所示的四种情况：
（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．
典型例题
例2 如图所示，汽车B在水平路面上以相对于地面的速度v1向右运动，车上的货物A以相对于地面的速度v2向右运动．下列判断正确的是（ ）
A．若v1B．若v1C．若v1>v2，货物A受到了汽车B所施加的向左的滑动摩擦力
D．若v1>v2，汽车B受到了货物A所施加的向右的滑动摩擦力
思路分析：根据相对运动判断摩擦力的方向．“相对”是指相对相互接触的物体，而不能指别的物体．
尝试解答
方法点拨
判断滑动摩擦力方向的具体步骤
（1）选取研究对象（受力物体）．
（2）选取跟研究对象接触的物体（施力物体）为参考系．
（3）找出研究对象相对参考系的运动方向．
（4）摩擦力的方向与该方向相反．
拓展练习
3．某同学用50 g的黑板擦擦黑板．已知黑板擦对黑板的正压力为8 N，与黑板间的动摩擦因数为0.4，则黑板擦与黑板间的滑动摩擦力为（ ）
A．0.2 N B．3.2 N
C．2 N D．32 N
典型例题
例3 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，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的水平拉力作用下，受到的摩擦力的大小．
思路分析：木箱匀速运动，木箱水平方向受到拉力F2和滑动摩擦力Ff2平衡，根据摩擦力公式可求μ．求不同拉力下摩擦力大小要先判断跟最大静摩擦力的关系，即先弄清物体运动状态，理清是静摩擦力还是滑动摩擦力，然后再做．
尝试解答
方法点拨
首先确定是静摩擦力还是滑动摩擦力．若是静摩擦力，可用二力平衡知识求解．若是滑动摩擦力，可根据滑动摩擦力公式计算．根据相对运动来确定其方向．
拓展练习
4．三个质量相同的物体，与水平桌面的动摩擦因数相同，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．FAC．FB=FA=FC D．不能比较大小
5．质量为3 kg的木块放在水平地板上，用F=6 N的水平拉力拉该木块时，木块恰能做匀速直线运动（g取10 N/kg）．
（1）求木块与地板间的动摩擦因数；
（2）若将F的大小不变而方向改为竖直向上作用于该木块上，则此时应加一个多大的水平拉力，才能使该木块保持匀速直线运动状态？
随堂检测
1．用手平握一直立酱油瓶静止悬在空中，如图所示，下列关于摩擦力的说法正确的是（ ）
A．手对油瓶的压力越大，油瓶受的摩擦力越大
B．手对油瓶的摩擦力大小与手和瓶的粗糙程度有关
C．手对油瓶的摩擦力方向竖直向下
D．手对油瓶的摩擦力大小与手对瓶的压力无关
2．以下关于滑动摩擦力的说法中，正确的是（ ）
A．滑动摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反
B．滑动摩擦力总是阻碍物体的运动
C．滑动摩擦力的方向总是与物体的相对运动方向相反
D．两个相互接触的物体发生相对滑动时，它们都要受到滑动摩擦力的作用
3．（多选）如图所示，重力G=20 N的物体，在动摩擦因数为0.2的水平面上向左运动，同时受到大小为5 N，方向向右的水平力F的作用，则（ ）
A．物体所受摩擦力大小是4 N，方向水平向右
B．物体所受摩擦力大小是5 N，方向水平向左
C．在运动过程中，若撤去F时，摩擦力仍不变
D．在运动过程中，若撤去F时，则摩擦力变为0
4．如图所示，m和M两物体用绕过滑轮的细线相连．m和竖直墙壁接触，且跟竖直墙壁间的动摩擦因数为μ，悬线保持竖直．由于M>m，M向下运动，m向上运动．m上升的过程中受到墙壁的滑动摩擦力为（ ）
A．μmg B．μMg
C．（M-m）g D．0
5．如图所示，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F=15 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：
（1）木块所受的摩擦力的大小和方向；
（2）当只将F1撤去时，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，木块受到的摩擦力的大小和方向．
参考答案
预习案
知识清单
1．（1）阻碍它滑动 （2）接触面 相对运动 （3）压力 F=μF压 动摩擦因数 材料
2．（1）相对运动的趋势 相对运动 （2）接触面 相对运动趋势
（3）最大静摩擦力 0 0自我检测
思考辨析
1．√ 2．× 3．× 4．×
探究案
情景探究
如图3-2-1甲所示，小孩轻推箱子，箱子有相对地面运动的趋势，但他没有推动，箱子与地面仍然保持相对静止．根据初中所学的二力平衡的知识，这时一定有一个力与推力平衡．这个力与小孩对箱子的推力大小相等，方向相反．这个力就是箱子与地面之间的摩擦力．由于这时两个物体之间只有相对运动的趋势，而没有相对运动，所以这时的摩擦力叫作静摩擦力．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．
小孩用更大的力推，箱子还是不动，如图3-2-1乙所示，同样根据二力平衡的知识，这时箱子与地面的静摩擦力还跟推力大小相等．只要箱子与地面间没有产生相对运动，静摩擦力的大小就随着推力的增大而增大，并与推力保持大小相等．
当箱子相对地面运动的时候如图3-2-1丙所示，箱子受到的摩擦力为滑动摩擦力，其大小F=μFN=μmg．故箱子受到的摩擦力的大小不变．
课堂探究
典型例题
例1 图甲、图丙中A不受静摩擦力作用；图乙、图丁中，A受静摩擦力，方向向左．
解析：图甲、图丙中，A、B间没有相对运动趋势，故A不受静摩擦力作用；图乙、图丁中，假设A、B接触面光滑，A相对B向右加速滑动，故A相对B有向右的运动趋势，故A受静摩擦力方向向左．
拓展练习
1．A
2．（1）说明桌面对木块施加一个与拉力方向相反的、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．
（3）静摩擦力产生在相对静止但有相对运动趋势的物体之间．静摩擦力的方向与接触面相切，与物体相对运动趋势的方向相反．
典型例题
例2 B 解析：若v1v2时，货物A相对汽车B向左滑动，受到汽车B所施加的向右的滑动摩擦力，汽车B受到货物A所施加的向左的滑动摩擦力，故选项C、D错误．
拓展练习
3．B
典型例题
例3 （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Ff2，根据二力平衡条件有Ff2=F2=10.3 N．
木箱放在水平地面上，则木箱对地面压力大小等于木箱重力，即FN=mg．
根据滑动摩擦力公式F=μFN，则木箱与地面之间的动摩擦因数为．
（2）当拉力F1=8.0 N时，木箱静止，木箱在水平方向所受到的静摩擦力Ff1与F1是一对平衡力，则有Ff1=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，则可知，Ff3=Ff2=10.3 N．
拓展练习
4．C
5．（1）0.2 （2）4.8 N
随堂检测
1．D 解析：油瓶始终处于竖直方向且静止不动，受重力和静摩擦力平衡，所以手对油瓶的压力越大，油瓶受的最大静摩擦力会越大，选项A错误；由以上分析可知，手对油瓶的摩擦力大小与手和瓶的粗糙程度无关，选项B错误；手对油瓶的摩擦力方向竖直向上，故选项C错误；不论手握得多紧，油瓶受到的摩擦力总是一定的，等于油瓶的重力，故选项D正确．
2．C 解析：滑动摩擦力的方向总是与物体的相对运动相反，但与物体的运动方向既可能相同，也可能相反，选项A、B错误，选项C正确．摩擦力的产生必须具备三个条件，两个相互接触的物体发生相对滑动时，接触面间相互挤压和粗糙的条件不一定具备，此时物体间不一定有摩擦力，选项D错误．
3．AC 解析：物体在水平面上向左运动，受到水平面滑动摩擦力方向向右．物体对水平面的压力大小FN等于物体的重力G，则摩擦力大小为Ff=μFN=μG=0.2×20 N=4 N．故选项A正确，选项B错误；在运动过程中，若撤去F时，根据滑动摩擦力公式，可知，摩擦力仍不变，故选项C正确，选项D错误．
4．D 解析：由题意可知，m和竖直墙壁接触，且跟竖直墙壁间的动摩擦因数为μ，但没有弹力，因此不会产生摩擦力，那么m上升的过程中受到墙壁的滑动摩擦力为零，故选项D正确．
5．（1）8 N 水平向左 （2）6 N 水平向右 （3）8 N 水平向左

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