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第3节 摩擦力
第八章 运动与力
导入
将手掌压在桌面上，并在其上滑动，你是否感到桌面对手掌有阻碍作用？
一、摩擦力
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，这种力叫做滑动摩擦力（符号：f）。
相互接触的物体的两个面，有时用肉眼看起来很光滑，但是放到显微镜下观察，就会像下图显示的那样凹凸不平；当相互接触的物体发生相对运动时，就会彼此阻碍，产生滑动摩擦力。
一、摩擦力
将牙刷的刷毛直立在课桌的表面，用力推动或拉动牙刷，观察刷毛弯曲的方向与牙刷运动的方向有什么关系？说明了滑动摩擦力的方向与物体相对运动的方向有什么关系？
刷毛弯曲的方向与牙刷运动的方向相反，说明了滑动摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反。
一、摩擦力
滑动摩擦力的方向：沿着接触面，并且跟物体间相对运动的方向相反。
滑动摩擦力的作用点：实际作用在整个接触面上，为了研究方便，摩擦力等效作用点取接触面中心或物体重心。
一、摩擦力
拓展：静摩擦力
两个相互接触的物体，在外力的作用下有相对运动的趋势并保持相对静止，在接触面之间产生的摩擦力叫静摩擦力。
一、摩擦力
静摩擦力的方向：沿着接触面，并且跟物体相对运动趋势的方向相反。
静摩擦力的大小：根据二力平衡进行判断；静摩擦力和与其平衡的外力的大小保持相等，并随着外力的增大而增大，但是有一个限度，当静摩擦力达到最大值时，物体便开始相对运动。
一、摩擦力
摩擦力是一种很常见的力。
（1）传送带输送货物。
一、摩擦力
（2）人走路。
一、摩擦力
（3）擦亮火柴。
一、摩擦力
产生滑动摩擦力，需要什么条件？
（1）相互接触并挤压；
（2）接触面粗糙；
（3）相对运动。
一、摩擦力
若物体受到摩擦力的作用，是否一定同时受到弹力的作用？
一定，因为一定满足相互接触并挤压的条件。
若物体受到弹力的作用，是否一定同时受到摩擦力的作用？
不一定，因为不一定满足接触面粗糙或相对运动的条件。
滑动摩擦力如何进行测量？
一、摩擦力
实验：测量滑动摩擦力
用弹簧测力计水平拉动物体，使它做匀速直线运动，根据二力平衡的知识，判断弹簧测力计对木块的拉力与木块受到的滑动摩擦力的大小关系？
一、摩擦力
木块处于匀速直线运动的平衡状态，拉力与滑动摩擦力为二力平衡，
所以拉力大小等于滑动摩擦力大小。
我们读出弹簧测力计所示的拉力就可以得到木块与长木板之间的滑动摩擦力。（转换法）
一、摩擦力
实验：研究影响滑动摩擦力大小的因素
当你推箱子时，箱子越重，推起来越费力；地面越粗糙，推起来越费力。
滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关呢？根据你的生活经验进行合理的猜想。
（1）猜想：……
①接触面所受的压力；②接触面的粗糙程度；③接触面积大小；
④相对滑动的速度；⑤接触面材料；
一、摩擦力
（2）设计实验
如何测量滑动摩擦力？
用弹簧测力计匀速拉动木块，使它沿水平长木板滑动，从而测出木块与长木板之间的滑动摩擦力。
一、摩擦力
实验步骤：
探究滑动摩擦力大小与接触面所受压力的关系，什么条件需要改变？
什么条件保持不变？
①改变放在木块上的砝码，从而改变木块对长木板的压力，保持接触面的粗糙程度、接触面材料、接触面积大小和相对滑动的速度不变，测出滑动摩擦力。
一、摩擦力
探究滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度的关系，什么条件需要改变？
什么条件保持不变？
②换用材料相同但表面积粗糙程度不同的长木板，保持木块上的砝码、接触面积大小和相对滑动的速度不变，测出滑动摩擦力。
一、摩擦力
探究滑动摩擦力大小与接触面积大小的关系，什么条件需要改变？什么条件保持不变？
③改变木块与长木板接触面积大小，保持木块上的砝码、接触面的粗糙程度、接触面材料、和相对滑动的速度不变，测出滑动摩擦力。
探究滑动摩擦力大小与相对滑动速度的关系，什么条件需要改变？什么条件保持不变？
④改变木块相对滑动的速度，保持木块上的砝码、接触面的粗糙程度、接触面材料和接触面大小不变，测出滑动摩擦力。
探究滑动摩擦力大小与接触面材料的关系，什么条件需要改变？什么条件保持不变？
⑤改变接触面的材料，保持木块上的砝码、接触面的粗糙程度、相对滑动速度和接触面大小不变，测出滑动摩擦力。
一、摩擦力
设计表格，记录测量数据。
　 物理量/单位 砝码数量/个 接触面的粗糙程度 接触面积大小/cm2 相对滑动速度 接触面材料 滑动摩擦力大小f/N
① … 　 　 　 　 　 　
… 　 　 　 　 　 　
… 　 　 　 　 　 　
② … 　 　 　 　 　 　
… 　 　 　 　 　 　
… 　 　 　 　 　 　
③ … 　 　 　 　 　 　
… 　 　 　 　 　 　
… 　 　 　 　 　 　
④ … 　 　 　 　 　 　
… 　 　 　 　 　 　
… 　 　 　 　 　 　
⑤ … 　 　 　 　 　 　
… 　 　 　 　 　 　
… 　 　 　 　 　 　
开始实验！
一、摩擦力
通过这个实验，你得出了什么结论？
①滑动摩擦力的大小跟接触面所受的压力大小有关，其他条件相同时，
接触面受到的压力越大，滑动摩擦力越大。
②滑动摩擦力的大小跟接触面粗糙程度有关，其他条件相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。
③滑动摩擦力的大小跟接触面积大小、相对滑动的速度和接触面材料无关。
一、摩擦力
该实验中，运用了什么研究方法？
控制变量法和转换法。
该实验中，在进行测量滑动摩擦力的操作时，遇到了哪些困难？可以怎样改善实验从而解决这些问题？
很难保持匀速直线拉动木块；很难对弹簧测力计进行读数。
一、摩擦力
改善测量方法：固定弹簧测力计不动，物块挂在测力计的挂钩上，不拉木块，改为拉动长木板，使木板与木块相对运动，读出弹簧测力计的示数。
请在下图中画出木块受到弹簧测力计的拉力和滑动摩擦力的示意图。
木块处于静止的平衡状态，拉力与滑动摩擦力为二力平衡，拉力大小等于滑动摩擦力大小。
一、摩擦力
是否需要匀速拉动长木板？
不需要，因为滑动摩擦力大小与相对滑动速度无关，变速拉动时，滑动摩擦力大小仍然保持不变。
该测量方法有什么优点？
操作简单，不需要匀速拉动；弹簧测力计相对地面静止，方便读数，示数较稳定，读数更准确，实验效果较好。
一、摩擦力
小试牛刀：
在“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中
(1)如图所示实验中为了测量滑动摩擦力大小,应用弹簧测力计沿水平方向 拉动木块,测得的实验数据如下:
分析 （填序号)两次实验数据,可以得出滑动摩擦力大小与接触面压力的关系,他们的关系为:
分析 （填序号)两次实验数据,可以得出滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系,他们的关系为:
匀速直线
1、2
接触面粗糙程度一定时,压力越大,滑动摩擦力越大
1、3
压力一定时,接触面粗糙程度越大,滑动摩擦力越大
一、摩擦力
（2）将木块竖直切去一半，重复序号1的操作过程，发现滑动摩擦力比0.8N还要小，得出结论：滑动摩擦力的大小与接触面积的大小有关。
你认为他的结论可靠吗？答： 。
若不可靠，请说明这样操作在实验中存在的问题是：
不可靠
物体的压力发生了改变。
一、摩擦力
判断摩擦力方向的方法
（1）概念法:滑动摩擦力方向与物体间相对运动的方向相反。
（2）平衡法:受力分析，通过平衡力的条件判断摩擦力方向。
一、摩擦力
人向前走路时，人受到的摩擦力方向是向前还是向后？
人向前走路，人相对于地面向前运动，但摩擦力方向是向前的，因为脚用力向后蹬地，脚相对于地面向后滑动，滑动摩擦力方向与相对运动方向相反，摩擦力向前成为动力。
传送带运输货物，货物相对于地面向前运动，但摩擦力方向是向前的，因为货物相对于传送带静止并且有向后的相对运动趋势，静摩擦力与相对运动趋势相反，静摩擦力向前成为动力。
摩擦力与相对运动方向相反，而不能说与运动方向相反。
一、摩擦力
相对于地面静止的物体是否能产生滑动摩擦力？
能
相对于地面运动的物体是否能产生静摩擦力？
能；传送带运输货物。
一、摩擦力
判断摩擦力大小的方法
（1）平衡法:受力分析，通过平衡力的条件判断摩擦力大小。
（2）影响滑动摩擦力大小的因素：其他条件相同时，接触面受到的压力越大，滑动摩擦力越大；接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。
受力分析的顺序：重力→弹力→摩擦力【一重二弹三摩擦】
一、摩擦力
小试牛刀：
1.图中为一种爬杆机器人，仅凭电池提供的能量，就能像人一样沿杆竖直向上匀速爬行，机器人在此过程中（ ）
A． 所受摩擦力方向竖直向下
B． 匀速爬行对杆的握力增大时，所受摩擦力增大
C． 匀速爬行速度增大时，所受摩擦力大小不变
D． 若机械人匀速下滑，摩擦力的方向会发生改变
C
一、摩擦力
2.小吕用20N的水平向右推力推着重为50N的木箱，但木箱未动，则地面对木箱的摩擦力大小为 N，方向 ；
小吕用40N的水平向右推力推着同一个木箱在地面上做匀速直线运动，则地面对木箱的摩擦力大小为 N，方向 ；
最后小吕使出浑身力气用100N推着木箱在地面上做加速运动，则地面对木箱的摩擦力大小将 （“变大”、“变小”、“不变”）。
20
水平向左
40
水平向左
不变
一、摩擦力
3.如图甲所示，放在粗糙程度不变的水平地面上的物体，用方向不变的力F向右推物体，推力F的大小随时间的变化关系如图乙所示，物体的运动速度随时间的变化关系如图丙所示，则在t＝1s时，物体受到的摩擦力为 N；在t＝3s时，物体受到的摩擦力为 N。
2
4
一、摩擦力
4.如图所示，所有接触面都粗糙，“ ”表示运动方向，物体A是否受摩擦力的作用，若受摩擦力的作用，画出摩擦力f的示意图。
二、摩擦的利用与防止
一个物体在另一个物体表面滚动时，产生的摩擦力叫滚动摩擦力。
当压力大小与接触面粗糙程度相同时，滚动摩擦力比滑动摩擦力小很多。
例如：地面有沙子，易滑倒，也是由于滚动摩擦力比滑动摩擦力小。
二、摩擦的利用与防止
甲：用力捏闸，增大压力，从而增大摩擦力，让自行车更快地停下来。
乙：体操运动员上器械前，会在手上涂防滑粉，改变接触面的粗糙程度，从而增大摩擦。
丙：在冰壶运动中，运动员是通过改变接触面的粗糙程度来减少摩擦的。
二、摩擦的利用与防止
许多情况下摩擦是有用的，人们常常设法增大它。
生产生活中有哪些利用摩擦的事例？
①人跑步时，要利用鞋底与地面间的摩擦。
二、摩擦的利用与防止
②拿东西时，要利用手与物体之间的摩擦。
二、摩擦的利用与防止
③汽车、拖拉机轮胎表面有许多凹凸的花纹，可以加大轮子与地面间的摩擦，以免轮子打滑影响前进。
二、摩擦的利用与防止
④汽车紧急制动时，车轮由滚动变为滑动。
二、摩擦的利用与防止
根据以上的事例，总结增大摩擦的方法：
①增大压力；
②增大接触面的粗糙程度；
③用滑动代替滚动。
二、摩擦的利用与防止
摩擦在很多情况下又是有害的，机器工作时，运动的部件间要产生摩擦，这种摩擦不但白白消耗动力，而且使机械磨损，这时就要设法减少摩擦。
生产生活中有哪些防止摩擦的事例？
二、摩擦的利用与防止
①机器的转动部分安装了滚动轴承；
滚动轴承的内圈紧套在轴上，外圈固定在轮上，两圈之间装着许多光滑的钢球或钢柱，轮子转动时带动外圈转动，钢球或钢柱在内外圈之间滚动。
例如：自行车前后轮都是安装在滚动轴承上的。
二、摩擦的利用与防止
②给门轴上合页加润滑剂，可以在两个表面之间形成油膜。
二、摩擦的利用与防止
③气垫船利用压缩空气使船体与水面脱离接触。
二、摩擦的利用与防止
④磁悬浮列车与轨道相互分开。
二、摩擦的利用与防止
⑤单双杠旋转动作时，手握杆很松。
二、摩擦的利用与防止
根据以上的事例，总结减小摩擦的方法：
①减少压力；
②减少接触面的粗糙程度；
③用滚动代替滑动；
④两个相互接触的表面彼此隔开。
二、摩擦的利用与防止
小试牛刀：
1.以下实例中，属于增大摩擦的是（ ）
A.用力压橡皮，擦去写错的字
B.古人移动巨石时，在地上铺设滚木
C.自行车用久了，在轴承处加润滑油
D.磁悬浮列车高速行驶时，列车与轨道脱离接触
A
二、摩擦的利用与防止
2.教室的门关不紧，常被风吹开，小吕在门与门框之间塞入硬纸片后，门就不易被风吹开了，以下解释合理的是（ ）
A.门被风吹开是因为门没有受到摩擦力的作用
B.门没被吹开是因为风吹门的力小于摩擦力
C.塞入硬纸片是通过增大压力来增大摩擦力
D.塞入硬纸片是通过减小接触面的粗糙程度来减小摩擦
C
二、摩擦的利用与防止
3.下列事例中，属于减小摩擦的是（ )
A.在二胡琴弓的弓毛上涂上松香
B.单双杠旋转动作时，手握杆很松
C. 汽车紧急制动时，车轮由滚动变为滑动
D.“玉兔号”月球车车轮上刻有花纹
B
二、摩擦的利用与防止
4.以下实例中，属于静摩擦力的是___________，属于滑动摩擦力的是___________，属于滚动摩擦力的是 。
A．用橡皮擦纸时，橡皮和纸间的摩擦力
B．汽车急刹车时，车轮停止转动，车轮和地面间的摩擦力
C．人正常步行时，鞋与地面间的摩擦力
D．骑自行车时，车轮与地面之间的摩擦力
E．教师使用的粉笔和黑板间的摩擦力
F．学生使用的圆珠笔和纸间的摩擦力
G．用手握住水杯静止不动，水杯受到手的摩擦力
CG
ABE
DF
总结

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