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第三章 相互作用
第3节 摩擦力
1.通过分析摩擦现象，理解摩擦力的产生条件，能区分静摩擦力和滑动摩擦力。
2.能判断摩擦力的方向及计算摩擦力的大小方向。
3.理解最大静摩擦力。
如图所示是消防战士在进行徒手爬杆训练。战士采用双手互换握铁管的方式保持身体匀速上升，到达顶端后又采用“手握腿夹”的方式使身体匀速下滑到地面。消防战士在匀速上升和匀速下滑的两个过程中，所受到铁管的摩擦力大小和方向相同吗？摩擦力的种类相同吗？
知识点一：认识滑动摩擦力
1.滑动摩擦力的概念：
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.滑动摩擦力的产生条件：
①两物体相互接触，且接触面不光滑；
②两物体接触处有压力；
③两物体接触面有相对运动。
保持木板静止，毛刷向右运动，毛刷受到向哪的摩擦力？
v
向左的摩擦力
毛刷向右运动
毛刷相对于木板向右运动
摩擦力的方向与运动方向相反；与相对运动方向相反
木板和毛刷均向右运动且毛刷的速度小于木板的速度，毛刷受到向哪的摩擦力？
向右
毛刷向右运动
毛刷相对于木板向左运动
v毛
v木
摩擦力的方向与运动方向相同；与相对运动方向相反
3.滑动摩擦力的方向：与接触面相切，并且与物体的相对运动方向相反。
（与物体运动的方向无关）
v
v毛
v木
摩擦力的方向与运动方向相反；与相对运动方向相反
摩擦力的方向与运动方向相同；与相对运动方向相反
“相对运动” 相对指的是物体以接触面为参考系，而不是相对于地面或是其他物体的运动。
(2) 摩擦力不一定阻碍物体运动,但一定阻碍相对 运动, 可能是阻力,也可能是动力。
(3)摩擦力的方向可能与物体的运动方向相同,可能相反,但一定与相对运动方向相反。
(1)静止的物体也可以受到滑动摩擦力的作用。
【注意】
知识点二：滑动摩擦力的大小：
体验滑动摩擦力的大小
（1）用手在桌面上推动，感受手受到的滑动摩擦力的大小。
（2）在手与桌面之间放一张白纸，施加同样大小的压力，感受此时滑动摩擦力的大小。
滑动摩擦力的大小与接触面的材料、接触面的粗糙程度有关。
（3）手仍放在纸上，增大压力，感受此时滑动摩擦力的大小。
压力越大，滑动摩擦力越大，即滑动摩擦力的大小与压力大小有关。
实验目的：研究滑动摩擦力大小与接触面的情况、压力的定量关系。
设计思路：
（1）实验方法：控制变量法。
①控制接触面粗糙程度不变，研究滑动摩擦力与压力的定量关系。
②控制滑动摩擦力与压力不变，研究 ????????与接触面粗糙程度的关系。
?
研究滑动摩擦力的大小
（2）测量的物理量。
①测量滑动摩擦力的大小：
根据物体A水平方向二力平衡，滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。
②测量压力的大小：
a.实验原理：根据竖直方向上二力平衡，压力N=mg。
b.数据的收集方法：利用天平测量物体A的质量，由N=mg获得压力的大小。
（3）通过在物体A上加砝码的方法改变压力。
（4）通过将木板改为玻璃板改变接触面的粗糙程度。
实验结论：
滑动摩擦力的大小跟接触面所受的压力有关，压力越大，滑动摩擦力越大。
滑动摩擦力的大小还跟接触面的粗糙程度有关，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。
精确的实验研究表明： ，随着压力N的增大，滑动摩擦力f的大小 ，但????????的大小 。 这说明滑动摩擦力f的大小与压力N的大小 。
?
增大
不变
成正比
f=μN
即：
式中的比例系数μ称为动摩擦因数。它是两个力的比值，没有单位。 μ的数值与相互接触的两物体的材料及接触面的情况（如粗糙、干湿程度等）有关。
思考2：由F = ? FN 得 ，能否说?与F成正比与FN成反比?
?是比例常数叫做动摩擦因数。它的数值跟两个物体的材料和表面粗糙程度有关，跟物体间的接触面积运动速度无关。
思考1：公式 F=?FN 中的 ? 有什么物理意义？
?与F、FN无关
例 在我国东北寒冷的冬季，人们常使用狗拉雪橇的方式进行交通运输，如图所示。某一钢制滑板的雪橇，连同雪橇上的人与货物总重量为3.8×103N，当狗沿着水平方向拉着它在水平冰面上匀速滑行时，需要提供多大的拉力？
解：用如图所示的矩形表示雪橇，其在竖直方向受到重力G、冰面支持力N。在水平方向受到狗的拉力F、冰面的滑动摩擦力f。
雪橇做匀速运动时，拉力F 与滑动摩擦力f 构成二力平衡，所以F = f
而f = μN雪橇在竖直方向是静止状态，重力G与地面支持力N也构成二力平衡，所以N = G
查阅上表可知：钢与冰之间的动摩擦因数μ = 0.02。
代入数据后，得F = 0.02×3.8×103N = 76N
狗要在水平方向施加76N的力，才能拉着雪橇匀速前进。
推理：人推沙发，据二力平衡的知识，这时一定有一个力与推力平衡，阻碍相对运动发生的力。
知识点三：静摩擦力
F静
F推
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。
思考：互相接触的物体相对静止时，是不是也能产生摩擦力？
两物体间有弹力（接触并弹性形变）
两物体间有相对运动趋势
接触面不光滑
1.静摩擦力产生的条件：
思考：静摩擦力方向如何？
思考：刷毛向左弯曲的原因是什么？
2.静摩擦力方向
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方向相反
相对运动趋势方向判断
假设法
例如：用手推地面上的箱子，箱子相对地面不动，假设将箱子放在一个光滑的水平面上，推箱子时，箱子相对水平面将会运动，这个运动方向就是相对运动趋势的方向。
假设地面光滑
3.静摩擦力的大小
实验探究
（1）如图所示，把木块放在水平地面上，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，木块不动。
（2）继续用力，当拉力达到某一值时木块开始移动，此时拉力会突然变小。
结论：静摩擦力会随着外力的改变而改变。由二力平衡条件可知，静摩擦力的大小总等于使物体产生相对运动趋势的外力的大小。
说明：静摩擦力的大小随外力的变化而变化，木块静止时，据二力平衡条件分析。
4.最大静摩擦力
最大静摩擦力f静max是物体刚要发生相对滑动时所受的静摩擦力。与物体之间的正压力N成正比，还与接触面的材料及粗糙程度有关。在实际情况中，最大静摩擦力比滑动摩擦力稍大些，如图所示没有特别说明时，通常认为二者相等。
5.静摩擦力f静的大小
物体所受静摩擦力F和最大静摩擦力Fmax的关系为：0 例题：质量为2kg的木箱静止在水平地面上。木箱与地面间的动摩擦因数为0.5，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等，取重力加速度g=10kg。现给木箱一水平拉力。
（1）当拉力大小为5N时，地面对木箱的摩擦力是多少？
（2）当拉力大小为12N时，地面对木箱的摩擦力是多少？
（3）此后若将拉力减小为5N（木箱仍在滑动），地面对木箱的摩擦力是多大？
解：由题意可知，m=2 kg，????=0.5。
木箱与地面间的最大静摩擦力为fmax，则
fmax= N = μmg = 0.5 × 2 kg × 10 N/kg = 10 N
（1）当拉力F=5 N时，F（2）当拉力F=12N时，F>fmax，木箱滑动起来，地面对木箱的摩擦力为滑动摩擦力。
f=N= μmg = 0.5 × 2 kg ×10 N/kg = 10 N
（3）当拉力减小为5N时，木箱仍在地面上滑动，故木箱受到的仍是滑动摩擦力，大小为10N。
?
6.静摩擦力的利用
①布匹是利用静摩擦将经线纬线紧密地交织在一起。
②站在斜坡式自动扶梯上的顾客，是利用了鞋底受到沿坡面向上的静摩擦力，来确保脚与坡面间的相对静止。
1.下列说法中不正确的是（ ）
A. 相互接触并有相对运动的两物体间必有摩擦力
B. 两物体间有摩擦力，则其间必有弹力
C. 两物体间有弹力，则其间不一定有摩擦力
D. 两物体间无弹力，则其间必无摩擦力
A
2.如图所示，一质量为m的木块靠在竖直粗糙墙壁上，且受到水平力F的作用，下列说法正确的是（ ）
A.若木块静止，则木块受到的静摩擦力大小等于mg，方向竖直向上
B.若木块静止，当F增大时，木块受到的静摩擦力随之增大
C.若撤去F，木块沿墙壁下滑时，木块受滑动摩擦力大小等于mg
D.若撤去F，木块沿墙壁下滑时，木块受滑动摩擦力大小等于0
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3.如图所示,重为800 N的沙发放在水平地面上,体重600 N的小王至少要用96 N的水平力推沙发,才能使沙发从原地开始运动。沙发开始运动以后,小王用80 N的水平力推沙发,就可以使沙发保持匀速直线运动。以下说法正确的是( )
A.沙发与地面之间的动摩擦因数为0.12
B.若用90 N的水平力推这个静止的沙发,则此时沙发所受的摩擦力大小为80 N
C.若用96 N的水平力推这个已经在运动的沙发,则此时沙发所受的摩擦力大小为96 N
D.小王盘腿坐在沙发上,小李用140 N的水平力推已经在运动的沙发,可使小王和沙发保持匀速运动
D

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