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高中物理必修一 第三章 相互作用——力
3.2 摩擦力
高中物理必修一 第三章 相互作用——力
观察以下各图，你能想到哪个力？
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趋势时，在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力，叫做摩擦力。
2、产生条件：两个物体相互接触、相互挤压(即有弹力)、接触面粗糙、有相对运动或相对运动的趋势。
3、分类：静摩擦力、滑动摩擦力、滚动摩擦力
体验：用力推地面上的课桌没有推动和推动后感觉有何不同，是什么原因？
二、滑动摩擦力
思考：如图甲、乙、丙所示，质量为2 kg的木块在不同水平拉力作用下，均向右做匀速直线运动。
(1)以上三图中的木块除了受到水平拉力外，水平方向还要受到一个什么力？请根据二力平衡确定这个力的大小。
(2)以上三图中木块受的摩擦力方向？滑动摩擦力的方向与相对运动方向有何关系？
(3)比较甲、乙两图，表明滑动摩擦力大小与什么因素有关？比较甲、丙两图，表明滑动摩擦力大小与什么因素有关？
二、滑动摩擦力
二、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：两个物体相互接触、相互挤压、接触面粗糙、有相对运动。
3.大小：滑动摩擦力的大小跟压力的大小成正比,与接触面的粗糙程度有关。
(1)公式：Ff＝μFN，其中FN表示接触面
上压力的大小，μ为动摩擦因数。
(2)动摩擦因数μ跟相互接触的两个物体
的材料、接触面的粗糙程度有关，
没有单位。
二、滑动摩擦力
思考：滑动摩擦力的方向应如何描述？
二、滑动摩擦力
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。
思考：1.滑动摩擦力总是阻力吗？
滑动摩擦力总是阻碍物体间的相对运动，但不一定阻碍物体的运动。当摩擦力的方向与物体的运动方向相同时，它是物体运动的动力；当摩擦力的方向与物体的运动方向相反时，它是物体运动的阻力。
2.静止的物体可以受到滑动摩擦力吗？
可以。
例1、如图所示，水平面上向左运动的物体，重为20Ｎ，接触面上动摩擦因数为0.4 , 物体在运动过程中，还受到一个水平向右大小为10N的拉力作用，则物体受到滑动摩擦力为：( 　　　 )
A．2N，向右； B．2N，向左；
C．8N，向右； D．8N，向左。
F
v
C
二、滑动摩擦力
解析　由于FN＝mg，滑动摩擦力Ff＝μFN＝μmg＝8 N，物体向左运动，则滑动摩擦力方向向右。
三、静摩擦力
1、定义：两个相互接触的物体，当它们具有相对运动趋势时，在接触面上产生阻碍相对运动趋势的力，叫做静摩擦力。
2、产生条件：两个物体相互接触、相互挤压(即有弹力)、接触面粗糙、有相对运动的趋势。
3、方向：总是沿着接触面，并且跟物体相对运动趋势方向相反。
“相对运动趋势”指的是两个物体分别以对方为参照物所表现出来的运动趋势，而不是相对于地面或是其他物体。
思考：如图所示，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。
当测力计的示数为1 N时，木块没有动；原因是什么呢？
逐渐增大拉力到2 N时，木块仍静止；随着外力的增大，静摩擦力大小如何变化？
继续增大拉力到4 N时，木块开始运动，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。这个阶段弹簧测力计的示数有何特点？
若在木块上增加砝码，木块开始移动时弹簧测力计的示数如何变化？这说明什么？
三、静摩擦力
三、静摩擦力
(1)范围：0(2)计算：物体做匀速直线运动或静止时，根据二力平衡条件求解。
4.静摩擦力的大小：
三、静摩擦力
例2、下列图中的物体都处于静止状态，有静摩擦力的是( )
A
D
F
C
F
B
BCD
三、静摩擦力
定义 两接触的物体之间产生的一种阻碍相对运动(趋势）的力.
滑动摩擦力
种类
条件 粗糙，接触有正压力，有相对运动(趋势)．
静摩擦力
方向 总跟接触面相切,与相对运动(趋势）相反
大小
滑动摩擦力大小与接触面间的压力成正比：f= FN
( 为动摩擦因数由材料粗糙程度决定，FN为正压力）
静摩擦力大小与引起相对运动趋势的外力有关．平衡时f静＝F外,但０区别
联系
有摩擦力必有弹力
摩擦力是比弹力“高一级”的力
四、摩擦力的分析与计算
1.计算摩擦力大小时，应先判断是静摩擦力还是滑动摩擦力。
2.滑动摩擦力用公式Ff＝μFN或平衡条件求解。
3.静摩擦力的大小根据运动状态求解。若物体处于静止状态或匀速直线运动状态，可利用二力平衡条件求解摩擦力。
4.摩擦力的突变问题：其中相对滑动与相对静止的临界条件为静摩擦力恰好达到最大值。
例3 (多选)如图甲所示，水平木板上有质量m＝3.75 kg的物块，受到随时间t变化的水平拉力F作用，用力传感器测出相应时刻物块所受摩擦力Ff的大小如图乙所示，取重力加速度g＝10 m/s2，下列判断正确的是(　　 )
A.t＝1 s时外力F等于零
B.t＝6 s时外力F可能等于5 N
C.物块与木板间的动摩擦因数为0.08
D.物块与木板间的动摩擦因数为0.11
四、摩擦力的分析与计算
ABC
例4. 如图所示，用水平力F将一木块压在竖直墙壁上，已知木块重力G＝6 N，木块与墙壁间的动摩擦因数μ＝0.25，求：
(1)当F＝25 N时，木块没有动，木块受到的摩擦力为多大？
(2)当F增大为30 N时，木块仍静止，木块受到的摩擦力为多大？
(3)当F＝10 N时，木块沿墙壁下滑，此时木块受到的摩擦力为多大？
(4)当F＝6 N时，木块受到的摩擦力又为多大？
四、摩擦力的分析与计算
解析　(1)当F＝25 N时，木块没有动，则木块在竖直方向上受到的重力和静摩擦力平衡，即
Ff1＝G＝6 N。
(2)当F增大为30 N时，木块仍静止，木块在竖直方向上仍然只受重力和静摩擦力，且二力平衡，即Ff2＝G＝6 N。
(3)当F＝10 N时，木块沿墙壁下滑，此时木块受到的摩擦力为滑动摩擦力，在水平方向上，木块受水平力F和墙壁的弹力，二力平衡，则FN＝F＝10 N，则Ff3＝μFN＝0.25×10 N＝2.5 N。
(4)当F＝6 N时，FN′＝6 N，木块沿竖直墙壁下滑，则木块受到的滑动摩擦力Ff4＝μFN′＝0.25×6 N＝1.5 N。
四、摩擦力的分析与计算
课堂练习
1.关于摩擦力，下列说法正确的是(　　)
A.一个物体可以同时受到滑动摩擦力和静摩擦力的作用
B.摩擦力的存在依赖于弹力，所以有弹力必定有摩擦力
C.运动的物体可能受到静摩擦力作用，静止的物体不可能受到滑动摩擦力作用
D.摩擦力的方向可能与运动方向相同，也可能相反，但一定与运动方向在同一直线上
A
课堂练习
2.如图所示，质量为m的木块在质量为M的长木板上滑行，木板与地面间的动摩擦因数为μ1，木块与木板间的动摩擦因数为μ2，重力加速度为g，木板一直静止，那么木块与木板间、木板与地面间的摩擦力大小分别为(　　)
A.μ2mg　μ1Mg B.μ2mg　μ2mg
C.μ2mg　μ1(m＋M)g D.μ2mg　μ1Mg＋μ2mg
解析　因为木板一直静止，在水平方向上，木板所受地面的静摩擦力与木块对它的滑动摩擦力大小相等、方向相反，木块对木板的压力大小等于mg，故Ff＝μ2FN＝μ2mg，选项B正确。
B
课堂练习
3.某同学利用图甲所示装置研究摩擦力的变化情况。实验台上固定一个力传感器，传感器用棉线拉住物块，物块放置在粗糙的长木板上。水平向左拉木板，传感器记录的F－t图像如图乙所示。下列说法正确的是(　　)
A.实验中必须让木板保持匀速运动
B.图乙中曲线就是摩擦力随时间的变化曲线
C.最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为10∶7
D.只用图乙中数据可得出物块与木板间的动摩擦因数
C
课堂练习
解析　为了能研究摩擦力随时间的变化曲线，物块一直要处于静止状态，则向左的摩擦力一直与向右轻绳的拉力平衡，图乙是向右轻绳的拉力随时间变化曲线，故图乙也可以反映摩擦力随时间变化的曲线，由图乙可知向右轻绳的拉力先增大后减小，最后趋于不变，故物块先受静摩擦力作用后受滑动摩擦力作用，所以不需要让木板保持匀速运动，故A、B错误；由图可知，最大静摩擦力约为10 N，滑动摩擦力约为7 N，故最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为10∶7，故C正确；根据Ff＝μFN，FN＝mg可知，由于不知道物块的重力，故无法求物块与木板间的动摩擦因数，故D错误。

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