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2.摩擦力
课程标准 素养目标
1.认识摩擦力。 2.知道滑动摩擦和静摩擦现象。 3.能用动摩擦因数计算滑动摩擦力的大小。 1.了解摩擦力的概念,解释自然现象,解决实际问题。 (物理观念) 2.能在问题情境中应用摩擦力的性质进行分析。 (科学思维) 3.能根据摩擦力探究方案获得数据,分析获得两类摩擦力的性质。 (科学探究)
高端教学引领
【教学建议】
1.滑动摩擦力的方向和大小
任务 建议
滑动摩擦力的方向 通过生活情境分析,体验观察滑动摩擦力的方向和运动方向的关系。
滑动摩擦力的大小 通过学生观察实验,测量滑动摩擦力的大小。
2.静摩擦力的方向和大小
任务 建议
静摩擦力的方向 通过生活情景分析,体验观察静摩擦力的运动趋势。
静摩擦力的大小 通过学生观察实验,观察弹簧测力计示数及其变化情况。
【情境导引】
趣味游戏——“拔瓶”比赛。将玻璃瓶涂有洗洁精的一端交给大人,将没有洗洁精的一端交给小孩,进行“拔瓶”比赛。(如图1所示)大型商场中人随倾斜电梯向上运动。(如图2所示)
　　问题导引:
1.手与玻璃瓶之间产生滑动摩擦力和静摩擦力的条件有什么区别
2.图2中随倾斜电梯运动的乘客受到的是什么性质的摩擦力
课前自主学习 任务驱动:为了保障雪天的道路运行安全,可采取哪些措施防滑
提示:增加接触面粗糙程度,如穿防滑鞋、汽车加防滑链等。
1.方向:与相对运动的方向相反。
2.大小:
(1)与压力的关系:滑动摩擦力的大小跟压力成正比。
(2)数学表达式:F=μFN。
3.动摩擦因数的影响因素:
(1)相互接触的两个物体的材料。
(2)接触面的粗糙程度。 任务驱动:如图所示,健身慢跑过程中,运动鞋与地面之间的作用有什么特点
提示:两者之间存在静摩擦力。
1.方向:与相对运动趋势的方向相反。
2.大小:
(1)变化特点:随外力的增大而增大。
(2)大小范围:03.下列有关静摩擦力的描述正确的是①③④。
①两个物体之间只有相对运动趋势,没有相对运动
②静摩擦力的方向与外力无关
③静摩擦力大小随外力增大而增大
④处于静止状态的物体,所受静摩擦力大小与外力相等
【易错辨析】
(1)静止的物体不可能受到滑动摩擦力的作用。 (　　)
(2)滑动摩擦力的方向不可能与物体的运动方向相同。 (　　)
(3)物体所受的滑动摩擦力一定与物体的重力大小成正比。 (　　)
(4)静摩擦力的方向一定与物体的运动方向相反。 (　　)
(5)静摩擦力和滑动摩擦力一定是阻力。 (　　)
提示:(1)×。静止是相对的。
(2)×。滑动摩擦力可能与物体运动方向相同,例如传送带上打滑的货物。
(3)×。滑动摩擦力与正压力成正比,而非重力。
(4)×。静摩擦力方向可能与物体运动方向相同,例如人步行时地面对脚的静摩擦力。
(5)×。有时候是动力,例如前进的汽车车轮。
课堂合作探究 【生活情境】
如图,手压在桌面上向前移动时,两者之间会产生滑动摩擦力。在手移动的过程中,滑动摩擦力的方向和运动方向会存在怎样的关系呢 请思考以下问题。
【问题探究】
(1)如果手压桌面向前移动,你能分析手受到的桌面对它的滑动摩擦力方向吗
提示:能。手相对桌面向前运动时,所受滑动摩擦力的方向与相对运动方向相反,所以,桌面对手的滑动摩擦力方向向后。
(2)如果手压桌面向前移动,你能分析桌面受到的滑动摩擦力方向吗
提示:能。由于桌面相对手向后运动,所以,桌面受到的滑动摩擦力方向向前。
(3)物体所受滑动摩擦力的方向与物体的运动一定相反吗
提示:不一定。当滑动摩擦力作为动力时,物体所受滑动摩擦力的方向与物体的运动方向相同。
【实验情境】
如图甲、乙、丙所示,质量为2 kg的木块在不同水平拉力的作用下,均向右做匀速直线运动。
【问题探究】
(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 你能根据二力平衡确定这个力的大小吗
提示:滑动摩擦力,其大小和外力大小相等,分别为3.6 N、6.6 N、5.6 N。
(2)以上三图中木块所受的摩擦力方向向哪 滑动摩擦力的方向与相对运动方向有何关系
提示:方向均向左,其方向总与相对运动方向相反。
(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
提示:甲、乙两图表明,滑动摩擦力的大小与压力大小有关;甲、丙两图表明,滑动摩擦力的大小与接触面的材料有关。
【结论生成】
1.滑动摩擦力的方向:
(1)受滑动摩擦力的物体不一定运动。
(2)滑动摩擦力方向与物体运动方向的关系:
①滑动摩擦力方向与物体间相对运动的方向一定相反;
②滑动摩擦力方向与物体运动的方向不一定相反。
2.影响滑动摩擦力大小的因素:
(1)有关因素:
①压力的大小。
②接触面的材料。
③接触面粗糙程度。
④接触面的干湿情况。
(2)无关因素:
①接触面积的大小。
②物体运动的速度。
【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。
【典例示范】
(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,摩擦力仍不变
D.在运动过程中,若撤去F,摩擦力变为0 N [规律方法]滑动摩擦力大小的计算方法
(1)公式法:
当已知物体间的压力和接触面的动摩擦因数时,根据公式F=μFN计算。
(2)二力平衡法:
当物体在粗糙面上做匀速直线运动时,根据二力平衡条件求解。
【探究训练】
1.如图所示,木块和木板叠放在水平桌面上,木块和墙壁间用一弹簧相连,给木板一个水平向右的拉力,木板被抽出的过程,下列说法正确的是 (　　)
A.拉力越大,弹簧弹力越大
B.桌面越粗糙,弹簧弹力越大
C.木板抽出速度越快,弹簧弹力越大
D.木块质量越大,弹簧弹力越大 2.有的地方,人们常用狗拉雪橇(如图)载人及物品。已知雪橇与雪地间的动摩擦因数为0.02,雪橇(包括所载人及物品)的总质量为300 kg。若近似认为狗以水平拉力拉着雪橇在水平雪地上做匀速直线运动,求狗拉雪橇的拉力大小。(取重力加速度g=9.8 N/kg)
【生活情境】
情境1:手压毛刷向前推,但毛刷没有滑动,如图1所示。
情境2:小孩推木箱没有推动,如图2所示。
情境3:手拿水杯在空中静止,如图3所示。
【问题探究】
(1)如图1所示,根据毛刷毛的弯曲方向能否确定毛刷相对桌面的运动趋势
提示:能。由图可知,毛刷有向左运动的趋势,毛刷所受静摩擦力的方向向右。
(2)如图2所示,人没有推动木箱,木箱相对地面的运动趋势方向是怎样的 木箱受到的静摩擦力方向与此方向存在什么关系
提示:人没有推动木箱,木箱相对地面的运动趋势方向向右。木箱受到的静摩擦力方向向左,两者方向相反。
(3)图3中,手握住水杯时,水杯相对手的运动趋势是怎样的 水杯受到的静摩擦力方向与此方向存在什么关系
提示:手握住水杯时,水杯有相对手向下运动的趋势,水杯受到的静摩擦力方向向上,两者方向相反。
【实验情境】
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,在弹簧测力计的指针下轻塞一个小纸团(可以作为指针到达最大位置的标记),它可以随指针移动,拉力F逐渐增大,木块保持静止,直到拉力达到某一数值时木块开始移动,观察弹簧测力计示数及其变化情况。
【问题探究】
(1)木块开始运动之前,木块所受静摩擦力与弹簧测力计对它的拉力存在什么关系,为什么
提示:木块开始运动之前,木块所受静摩擦力与弹簧测力计对它的拉力大小相等,方向相反。因为木块静止,木块所受二力平衡。
(2)随着弹簧测力计示数的增大,木块所受静摩擦力大小如何变化
提示:①木块开始运动前:静摩擦力大小随弹簧测力计示数的增大而增大。
②木块开始运动瞬间:弹簧测力计的示数突然变小,木块所受摩擦力变为滑动摩擦力。
【结论生成】
1.静摩擦力方向:
(1)与物体运动趋势方向的关系:
静摩擦力方向与物体相对运动趋势的方向相反。
(2)与物体运动方向的关系:
静摩擦力方向与物体运动的方向不一定相反。
2.静摩擦力的被动性:
(1)大小的被动性:
①变化情况:外力大小发生变化时,静摩擦力大小将会变化。
②变化范围:零和最大静摩擦力之间。
(2)方向的被动性:
外力方向发生变化时,静摩擦力的方向将会变化。
【特别提醒】
(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的变化而变化,并不是一个定值。
【典例示范】 (2025·青岛高一检测)如图所示,老师握住一个装满水的圆柱形杯子,杯子始终静止。下列说法正确的是 (　　)
A.握杯子用的力越大,杯子所受的摩擦力越大
B.杯子表面越粗糙,所受的摩擦力越大
C.随着杯子内的水量减少,杯子所受的摩擦力也减小
D.杯子和水的总重力一定等于手与杯子间的最大静摩擦力 【探究训练】
1.考试中,右手拿橡皮在答题卡上擦除错误选项,左手把答题卡摁在桌面上静止。若全程只有橡皮和左手与答题卡的上表面接触,下列关于答题卡受到的摩擦力,说法正确的是 (　　)
A.答题卡处于静止状态,受到的摩擦力都是静摩擦力
B.答题卡处于静止状态,不受摩擦力作用
C.橡皮给答题卡的摩擦力是滑动摩擦力
D.答题卡相对于左手没有运动趋势 2.如图所示,水平地面上有一木箱,受到水平拉力F的作用,F随时间t正比增大,即F=kt(k为常数)。则木箱所受摩擦力f随时间t的变化图像正确的是 (　　)
【课堂回眸】2.摩擦力
课程标准 素养目标
1.认识摩擦力。 2.知道滑动摩擦和静摩擦现象。 3.能用动摩擦因数计算滑动摩擦力的大小。 1.了解摩擦力的概念,解释自然现象,解决实际问题。 (物理观念) 2.能在问题情境中应用摩擦力的性质进行分析。 (科学思维) 3.能根据摩擦力探究方案获得数据,分析获得两类摩擦力的性质。 (科学探究)
高端教学引领
【教学建议】
1.滑动摩擦力的方向和大小
任务 建议
滑动摩擦力的方向 通过生活情境分析,体验观察滑动摩擦力的方向和运动方向的关系。
滑动摩擦力的大小 通过学生观察实验,测量滑动摩擦力的大小。
2.静摩擦力的方向和大小
任务 建议
静摩擦力的方向 通过生活情景分析,体验观察静摩擦力的运动趋势。
静摩擦力的大小 通过学生观察实验,观察弹簧测力计示数及其变化情况。
【情境导引】
趣味游戏——“拔瓶”比赛。将玻璃瓶涂有洗洁精的一端交给大人,将没有洗洁精的一端交给小孩,进行“拔瓶”比赛。(如图1所示)大型商场中人随倾斜电梯向上运动。(如图2所示)
　　问题导引:
1.手与玻璃瓶之间产生滑动摩擦力和静摩擦力的条件有什么区别
2.图2中随倾斜电梯运动的乘客受到的是什么性质的摩擦力
课前自主学习
一、滑动摩擦力
任务驱动:为了保障雪天的道路运行安全,可采取哪些措施防滑
提示:增加接触面粗糙程度,如穿防滑鞋、汽车加防滑链等。
1.方向:与相对运动的方向相反。
2.大小:
(1)与压力的关系:滑动摩擦力的大小跟压力成正比。
(2)数学表达式:F=μFN。
3.动摩擦因数的影响因素:
(1)相互接触的两个物体的材料。
(2)接触面的粗糙程度。
二、静摩擦力
任务驱动:如图所示,健身慢跑过程中,运动鞋与地面之间的作用有什么特点
提示:两者之间存在静摩擦力。
1.方向:与相对运动趋势的方向相反。
2.大小:
(1)变化特点:随外力的增大而增大。
(2)大小范围:03.下列有关静摩擦力的描述正确的是①③④。
①两个物体之间只有相对运动趋势,没有相对运动
②静摩擦力的方向与外力无关
③静摩擦力大小随外力增大而增大
④处于静止状态的物体,所受静摩擦力大小与外力相等
【易错辨析】
(1)静止的物体不可能受到滑动摩擦力的作用。 (　　)
(2)滑动摩擦力的方向不可能与物体的运动方向相同。 (　　)
(3)物体所受的滑动摩擦力一定与物体的重力大小成正比。 (　　)
(4)静摩擦力的方向一定与物体的运动方向相反。 (　　)
(5)静摩擦力和滑动摩擦力一定是阻力。 (　　)
提示:(1)×。静止是相对的。
(2)×。滑动摩擦力可能与物体运动方向相同,例如传送带上打滑的货物。
(3)×。滑动摩擦力与正压力成正比,而非重力。
(4)×。静摩擦力方向可能与物体运动方向相同,例如人步行时地面对脚的静摩擦力。
(5)×。有时候是动力,例如前进的汽车车轮。
课堂合作探究
主题一　滑动摩擦力的方向和大小
任务1　滑动摩擦力的方向
【生活情境】
如图,手压在桌面上向前移动时,两者之间会产生滑动摩擦力。在手移动的过程中,滑动摩擦力的方向和运动方向会存在怎样的关系呢 请思考以下问题。
【问题探究】
(1)如果手压桌面向前移动,你能分析手受到的桌面对它的滑动摩擦力方向吗
提示:能。手相对桌面向前运动时,所受滑动摩擦力的方向与相对运动方向相反,所以,桌面对手的滑动摩擦力方向向后。
(2)如果手压桌面向前移动,你能分析桌面受到的滑动摩擦力方向吗
提示:能。由于桌面相对手向后运动,所以,桌面受到的滑动摩擦力方向向前。
(3)物体所受滑动摩擦力的方向与物体的运动一定相反吗
提示:不一定。当滑动摩擦力作为动力时,物体所受滑动摩擦力的方向与物体的运动方向相同。
任务2　滑动摩擦力的大小
【实验情境】
如图甲、乙、丙所示,质量为2 kg的木块在不同水平拉力的作用下,均向右做匀速直线运动。
【问题探究】
(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 你能根据二力平衡确定这个力的大小吗
提示:滑动摩擦力,其大小和外力大小相等,分别为3.6 N、6.6 N、5.6 N。
(2)以上三图中木块所受的摩擦力方向向哪 滑动摩擦力的方向与相对运动方向有何关系
提示:方向均向左,其方向总与相对运动方向相反。
(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
提示:甲、乙两图表明,滑动摩擦力的大小与压力大小有关;甲、丙两图表明,滑动摩擦力的大小与接触面的材料有关。
【结论生成】
1.滑动摩擦力的方向:
(1)受滑动摩擦力的物体不一定运动。
(2)滑动摩擦力方向与物体运动方向的关系:
①滑动摩擦力方向与物体间相对运动的方向一定相反;
②滑动摩擦力方向与物体运动的方向不一定相反。
2.影响滑动摩擦力大小的因素:
(1)有关因素:
①压力的大小。
②接触面的材料。
③接触面粗糙程度。
④接触面的干湿情况。
(2)无关因素:
①接触面积的大小。
②物体运动的速度。
【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。
【典例示范】
(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,摩擦力仍不变
D.在运动过程中,若撤去F,摩擦力变为0 N
【解析】选A、C。物体所受摩擦力大小是Ff=μFN=μG=0.2×20 N=4 N,方向水平向右,选项A正确,B错误;在运动过程中,若撤去F,物体仍向左做减速运动,摩擦力仍不变,选项C正确,D错误。
[规律方法]滑动摩擦力大小的计算方法
(1)公式法:
当已知物体间的压力和接触面的动摩擦因数时,根据公式F=μFN计算。
(2)二力平衡法:
当物体在粗糙面上做匀速直线运动时,根据二力平衡条件求解。
【探究训练】
1.如图所示,木块和木板叠放在水平桌面上,木块和墙壁间用一弹簧相连,给木板一个水平向右的拉力,木板被抽出的过程,下列说法正确的是 (　　)
A.拉力越大,弹簧弹力越大
B.桌面越粗糙,弹簧弹力越大
C.木板抽出速度越快,弹簧弹力越大
D.木块质量越大,弹簧弹力越大
【解析】选D。木板被抽出的过程中,木块受到弹簧向左的弹力F弹和向右的滑动摩擦力f滑的作用而保持静止,由平衡条件得F弹=f滑=μmg,可知,木块质量越大,弹簧弹力越大;弹簧弹力大小与木板所受拉力、桌面粗糙程度、木板抽出的速度都无关。
2.有的地方,人们常用狗拉雪橇(如图)载人及物品。已知雪橇与雪地间的动摩擦因数为0.02,雪橇(包括所载人及物品)的总质量为300 kg。若近似认为狗以水平拉力拉着雪橇在水平雪地上做匀速直线运动,求狗拉雪橇的拉力大小。(取重力加速度g=9.8 N/kg)
【解析】由题意可知,μ=0.02,m=300 kg。
由于雪橇做水平方向的匀速直线运动,如图所示:
则F=Ff,FN=mg
由滑动摩擦力公式Ff=μFN,
知F=μmg=0.02×300 kg×9.8 N/kg=58.8 N
故狗拉雪橇的拉力大小为58.8 N。
答案:58.8 N
主题二　静摩擦力的方向和大小
任务1　静摩擦力的方向
【生活情境】
情境1:手压毛刷向前推,但毛刷没有滑动,如图1所示。
情境2:小孩推木箱没有推动,如图2所示。
情境3:手拿水杯在空中静止,如图3所示。
【问题探究】
(1)如图1所示,根据毛刷毛的弯曲方向能否确定毛刷相对桌面的运动趋势
提示:能。由图可知,毛刷有向左运动的趋势,毛刷所受静摩擦力的方向向右。
(2)如图2所示,人没有推动木箱,木箱相对地面的运动趋势方向是怎样的 木箱受到的静摩擦力方向与此方向存在什么关系
提示:人没有推动木箱,木箱相对地面的运动趋势方向向右。木箱受到的静摩擦力方向向左,两者方向相反。
(3)图3中,手握住水杯时,水杯相对手的运动趋势是怎样的 水杯受到的静摩擦力方向与此方向存在什么关系
提示:手握住水杯时,水杯有相对手向下运动的趋势,水杯受到的静摩擦力方向向上,两者方向相反。
任务2　静摩擦力的大小
【实验情境】
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,在弹簧测力计的指针下轻塞一个小纸团(可以作为指针到达最大位置的标记),它可以随指针移动,拉力F逐渐增大,木块保持静止,直到拉力达到某一数值时木块开始移动,观察弹簧测力计示数及其变化情况。
【问题探究】
(1)木块开始运动之前,木块所受静摩擦力与弹簧测力计对它的拉力存在什么关系,为什么
提示:木块开始运动之前,木块所受静摩擦力与弹簧测力计对它的拉力大小相等,方向相反。因为木块静止,木块所受二力平衡。
(2)随着弹簧测力计示数的增大,木块所受静摩擦力大小如何变化
提示:①木块开始运动前:静摩擦力大小随弹簧测力计示数的增大而增大。
②木块开始运动瞬间:弹簧测力计的示数突然变小,木块所受摩擦力变为滑动摩擦力。
【结论生成】
1.静摩擦力方向:
(1)与物体运动趋势方向的关系:
静摩擦力方向与物体相对运动趋势的方向相反。
(2)与物体运动方向的关系:
静摩擦力方向与物体运动的方向不一定相反。
2.静摩擦力的被动性:
(1)大小的被动性:
①变化情况:外力大小发生变化时,静摩擦力大小将会变化。
②变化范围:零和最大静摩擦力之间。
(2)方向的被动性:
外力方向发生变化时,静摩擦力的方向将会变化。
【特别提醒】
(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的变化而变化,并不是一个定值。
【典例示范】 (2025·青岛高一检测)如图所示,老师握住一个装满水的圆柱形杯子,杯子始终静止。下列说法正确的是 (　　)
A.握杯子用的力越大,杯子所受的摩擦力越大
B.杯子表面越粗糙,所受的摩擦力越大
C.随着杯子内的水量减少,杯子所受的摩擦力也减小
D.杯子和水的总重力一定等于手与杯子间的最大静摩擦力
【解析】选C。 杯子保持静止,处于平衡状态。杯子受到的重力和静摩擦力是一对平衡力,但静摩擦力不一定等于最大静摩擦力。当杯子和水的总重力不变时,杯子受到的静摩擦力不变,A、B、D错误;因为摩擦力与重力平衡,随着杯子内的水量减少,杯子和水的总重力减小,杯子所受的摩擦力也减小,C正确。
【探究训练】
1.考试中,右手拿橡皮在答题卡上擦除错误选项,左手把答题卡摁在桌面上静止。若全程只有橡皮和左手与答题卡的上表面接触,下列关于答题卡受到的摩擦力,说法正确的是 (　　)
A.答题卡处于静止状态,受到的摩擦力都是静摩擦力
B.答题卡处于静止状态,不受摩擦力作用
C.橡皮给答题卡的摩擦力是滑动摩擦力
D.答题卡相对于左手没有运动趋势
【解析】选C。橡皮相对于答题卡运动,则橡皮给答题卡的摩擦力是滑动摩擦力,对答题卡由平衡条件可知,答题卡受到桌面与手以及橡皮的摩擦力,答题卡相对于桌面静止,桌面与答题卡之间的摩擦力为静摩擦力,故C正确,A、B错误;若将左手移开,答题卡会相对于桌面滑动,可知答题卡静止时受手的摩擦力,答题卡相对于左手有运动趋势,故D错误。
2.如图所示,水平地面上有一木箱,受到水平拉力F的作用,F随时间t正比增大,即F=kt(k为常数)。则木箱所受摩擦力f随时间t的变化图像正确的是 (　　)
【解析】选D。水平拉力F=kt,从t=0开始不断增大,则木箱刚开始受到静摩擦力作用,静摩擦力的大小与拉力相等,当对木箱的拉力大于最大静摩擦力时,木箱开始滑动,此后滑动摩擦力的大小不变,而最大静摩擦力大于滑动摩擦力。故D正确,A、B、C错误。
【课堂回眸】(共45张PPT)
2.摩擦力
01
02
03
高端教学引领
课前自主学习
课堂合作探究
课程标准 素养目标
1.认识摩擦力。 2.知道滑动摩擦和静摩擦现象。 3.能用动摩擦因数计算滑动摩擦力的大小。 1.了解摩擦力的概念,解释自然现象,解决实际问题。(物理观念)
2.能在问题情境中应用摩擦力的性质进行分析。(科学思维)
3.能根据摩擦力探究方案获得数据,分析获得两类摩擦力的性质。(科学探究)
01
高端教学引领
【教学建议】
1.滑动摩擦力的方向和大小
任务 建议
滑动摩擦力的方向 通过生活情境分析,体验观察滑动摩擦力的方向和运动方向的关系。
滑动摩擦力的大小 通过学生观察实验,测量滑动摩擦力的大小。
2.静摩擦力的方向和大小
任务 建议
静摩擦力的方向 通过生活情景分析,体验观察静摩擦力的运动趋势。
静摩擦力的大小 通过学生观察实验,观察弹簧测力计示数及其变化情况。
【情境导引】
　趣味游戏——“拔瓶”比赛。将玻璃瓶涂有洗洁精的一端交给大人,将没有洗洁精的一端交给小孩,进行“拔瓶”比赛。(如图1所示)大型商场中人随倾斜电梯向上运动。(如图2所示)
　　问题导引:
　1.手与玻璃瓶之间产生滑动摩擦力和静摩擦力的条件有什么区别
　2.图2中随倾斜电梯运动的乘客受到的是什么性质的摩擦力
02
课前自主学习
一、滑动摩擦力
任务驱动:为了保障雪天的道路运行安全,可采取哪些措施防滑
提示:增加接触面粗糙程度,如穿防滑鞋、汽车加防滑链等。
1.方向:_____________________。
2.大小:
(1)与压力的关系:_____________________________。
(2)数学表达式:_______。
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
3.动摩擦因数的影响因素:
(1)_________________________。
(2)接触面的粗糙程度。
相互接触的两个物体的材料
二、静摩擦力
任务驱动:如图所示,健身慢跑过程中,运动鞋与地面之间的作用有什么特点
提示:两者之间存在静摩擦力。
1.方向:_________________________。
2.大小:
(1)变化特点:___________________。
(2)大小范围:_________。
3.下列有关静摩擦力的描述正确的是_______。
①两个物体之间只有相对运动趋势,没有相对运动
②静摩擦力的方向与外力无关
③静摩擦力大小随外力增大而增大
④处于静止状态的物体,所受静摩擦力大小与外力相等
与相对运动趋势的方向相反
随外力的增大而增大
0①③④
【易错辨析】
(1)静止的物体不可能受到滑动摩擦力的作用。(　　)
(2)滑动摩擦力的方向不可能与物体的运动方向相同。(　　)
(3)物体所受的滑动摩擦力一定与物体的重力大小成正比。(　　)
(4)静摩擦力的方向一定与物体的运动方向相反。(　　)
(5)静摩擦力和滑动摩擦力一定是阻力。(　　)
提示:(1)×。静止是相对的。
(2)×。滑动摩擦力可能与物体运动方向相同,例如传送带上打滑的货物。
(3)×。滑动摩擦力与正压力成正比,而非重力。
(4)×。静摩擦力方向可能与物体运动方向相同,例如人步行时地面对脚的静摩擦力。
(5)×。有时候是动力,例如前进的汽车车轮。
03
课堂合作探究
主题一　滑动摩擦力的方向和大小
任务1　滑动摩擦力的方向
【生活情境】
如图,手压在桌面上向前移动时,两者之间会产生滑动摩擦力。在手移动的过程中,滑动摩擦力的方向和运动方向会存在怎样的关系呢 请思考以下问题。
【问题探究】
(1)如果手压桌面向前移动,你能分析手受到的桌面对它的滑动摩擦力方向吗
提示:能。手相对桌面向前运动时,所受滑动摩擦力的方向与相对运动方向相反,所以,桌面对手的滑动摩擦力方向向后。
(2)如果手压桌面向前移动,你能分析桌面受到的滑动摩擦力方向吗
提示:能。由于桌面相对手向后运动,所以,桌面受到的滑动摩擦力方向向前。
(3)物体所受滑动摩擦力的方向与物体的运动一定相反吗
提示:不一定。当滑动摩擦力作为动力时,物体所受滑动摩擦力的方向与物体的运动方向相同。
任务2　滑动摩擦力的大小
【实验情境】
如图甲、乙、丙所示,质量为2 kg的木块在不同水平拉力的作用下,均向右做匀速直线运动。
【问题探究】
(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 你能根据二力平衡确定这个力的大小吗
提示:滑动摩擦力,其大小和外力大小相等,分别为3.6 N、6.6 N、5.6 N。
(2)以上三图中木块所受的摩擦力方向向哪 滑动摩擦力的方向与相对运动方向有何关系
提示:方向均向左,其方向总与相对运动方向相反。
(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
提示:甲、乙两图表明,滑动摩擦力的大小与压力大小有关;甲、丙两图表明,滑动摩擦力的大小与接触面的材料有关。
【结论生成】
1.滑动摩擦力的方向:
(1)受滑动摩擦力的物体不一定运动。
(2)滑动摩擦力方向与物体运动方向的关系:
①滑动摩擦力方向与物体间相对运动的方向一定相反;
②滑动摩擦力方向与物体运动的方向不一定相反。
2.影响滑动摩擦力大小的因素:
(1)有关因素:
①压力的大小。
②接触面的材料。
③接触面粗糙程度。
④接触面的干湿情况。
(2)无关因素:
①接触面积的大小。
②物体运动的速度。
【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。
【典例示范】
(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,摩擦力仍不变
D.在运动过程中,若撤去F,摩擦力变为0 N
√
√
【解析】选A、C。物体所受摩擦力大小是Ff=μFN=μG=0.2×20 N=4 N,方向水平向右,选项A正确,B错误;在运动过程中,若撤去F,物体仍向左做减速运动,摩擦力仍不变,选项C正确,D错误。
[规律方法]滑动摩擦力大小的计算方法
(1)公式法:
当已知物体间的压力和接触面的动摩擦因数时,根据公式F=μFN计算。
(2)二力平衡法:
当物体在粗糙面上做匀速直线运动时,根据二力平衡条件求解。
【探究训练】
1.如图所示,木块和木板叠放在水平桌面上,木块和墙壁间用一弹簧相连,给木板一个水平向右的拉力,木板被抽出的过程,下列说法正确的是 (　　)
A.拉力越大,弹簧弹力越大
B.桌面越粗糙,弹簧弹力越大
C.木板抽出速度越快,弹簧弹力越大
D.木块质量越大,弹簧弹力越大
√
【解析】选D。木板被抽出的过程中,木块受到弹簧向左的弹力F弹和向右的滑动摩擦力f滑的作用而保持静止,由平衡条件得F弹=f滑=μmg,可知,木块质量越大,弹簧弹力越大;弹簧弹力大小与木板所受拉力、桌面粗糙程度、木板抽出的速度都无关。
2.有的地方,人们常用狗拉雪橇(如图)载人及物品。已知雪橇与雪地间的动摩擦因数为0.02,雪橇(包括所载人及物品)的总质量为300 kg。若近似认为狗以水平拉力拉着雪橇在水平雪地上做匀速直线运动,求狗拉雪橇的拉力大小。(取重力加速度g=9.8 N/kg)
【解析】由题意可知,μ=0.02,m=300 kg。
由于雪橇做水平方向的匀速直线运动,如图所示:
则F=Ff,FN=mg
由滑动摩擦力公式Ff=μFN,
知F=μmg=0.02×300 kg×9.8 N/kg=58.8 N
故狗拉雪橇的拉力大小为58.8 N。
答案:58.8 N
主题二　静摩擦力的方向和大小
任务1　静摩擦力的方向
【生活情境】
情境1:手压毛刷向前推,但毛刷没有滑动,如图1所示。
情境2:小孩推木箱没有推动,如图2所示。
情境3:手拿水杯在空中静止,如图3所示。
【问题探究】
(1)如图1所示,根据毛刷毛的弯曲方向能否确定毛刷相对桌面的运动趋势
提示:能。由图可知,毛刷有向左运动的趋势,毛刷所受静摩擦力的方向向右。
(2)如图2所示,人没有推动木箱,木箱相对地面的运动趋势方向是怎样的 木箱受到的静摩擦力方向与此方向存在什么关系
提示:人没有推动木箱,木箱相对地面的运动趋势方向向右。木箱受到的静摩擦力方向向左,两者方向相反。
(3)图3中,手握住水杯时,水杯相对手的运动趋势是怎样的 水杯受到的静摩擦力方向与此方向存在什么关系
提示:手握住水杯时,水杯有相对手向下运动的趋势,水杯受到的静摩擦力方向向上,两者方向相反。
任务2　静摩擦力的大小
【实验情境】
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,在弹簧测力计的指针下轻塞一个小纸团(可以作为指针到达最大位置的标记),它可以随指针移动,拉力F逐渐增大,木块保持静止,直到拉力达到某一数值时木块开始移动,观察弹簧测力计示数及其变化情况。
【问题探究】
(1)木块开始运动之前,木块所受静摩擦力与弹簧测力计对它的拉力存在什么关系,为什么
提示:木块开始运动之前,木块所受静摩擦力与弹簧测力计对它的拉力大小相等,方向相反。因为木块静止,木块所受二力平衡。
(2)随着弹簧测力计示数的增大,木块所受静摩擦力大小如何变化
提示:①木块开始运动前:静摩擦力大小随弹簧测力计示数的增大而增大。
②木块开始运动瞬间:弹簧测力计的示数突然变小,木块所受摩擦力变为滑动摩擦力。
【结论生成】
1.静摩擦力方向:
(1)与物体运动趋势方向的关系:
静摩擦力方向与物体相对运动趋势的方向相反。
(2)与物体运动方向的关系:
静摩擦力方向与物体运动的方向不一定相反。
2.静摩擦力的被动性:
(1)大小的被动性:
①变化情况:外力大小发生变化时,静摩擦力大小将会变化。
②变化范围:零和最大静摩擦力之间。
(2)方向的被动性:
外力方向发生变化时,静摩擦力的方向将会变化。
【特别提醒】
(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的变化而变化,并不是一个定值。
【典例示范】 (2025·青岛高一检测)如图所示,老师握住一个装满水的圆柱形杯子,杯子始终静止。下列说法正确的是 (　　)
A.握杯子用的力越大,杯子所受的摩擦力越大
B.杯子表面越粗糙,所受的摩擦力越大
C.随着杯子内的水量减少,杯子所受的摩擦力也减小
D.杯子和水的总重力一定等于手与杯子间的最大静摩擦力
√
【解析】选C。 杯子保持静止,处于平衡状态。杯子受到的重力和静摩擦力是一对平衡力,但静摩擦力不一定等于最大静摩擦力。当杯子和水的总重力不变时,杯子受到的静摩擦力不变,A、B、D错误;因为摩擦力与重力平衡,随着杯子内的水量减少,杯子和水的总重力减小,杯子所受的摩擦力也减小,C正确。
【探究训练】
1.考试中,右手拿橡皮在答题卡上擦除错误选项,左手把答题卡摁在桌面上静止。若全程只有橡皮和左手与答题卡的上表面接触,下列关于答题卡受到的摩擦力,说法正确的是 (　　)
A.答题卡处于静止状态,受到的摩擦力都是静摩擦力
B.答题卡处于静止状态,不受摩擦力作用
C.橡皮给答题卡的摩擦力是滑动摩擦力
D.答题卡相对于左手没有运动趋势
√
【解析】选C。橡皮相对于答题卡运动,则橡皮给答题卡的摩擦力是滑动摩擦力,对答题卡由平衡条件可知,答题卡受到桌面与手以及橡皮的摩擦力,答题卡相对于桌面静止,桌面与答题卡之间的摩擦力为静摩擦力,故C正确, A、B错误;若将左手移开,答题卡会相对于桌面滑动,可知答题卡静止时受手的摩擦力,答题卡相对于左手有运动趋势,故D错误。
2.如图所示,水平地面上有一木箱,受到水平拉力F的作用,F随时间t正比增大,即F=kt(k为常数)。则木箱所受摩擦力f随时间t的变化图像正确的是 (　　)
√
【解析】选D。水平拉力F=kt,从t=0开始不断增大,则木箱刚开始受到静摩擦力作用,静摩擦力的大小与拉力相等,当对木箱的拉力大于最大静摩擦力时,木箱开始滑动,此后滑动摩擦力的大小不变,而最大静摩擦力大于滑动摩擦力。故D正确,A、B、C错误。
【课堂回眸】

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