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3.3　第2课时　静摩擦力
【合作探究】
任务1　静摩擦力的有无及方向
　　筷子是中国古代独特的发明，在亚洲各国也广为流行，彰显了东方饮食文化的内敛与优雅。
1.用筷子把食物从餐盘夹到碗里的过程中，运动的食物(相对筷子静止)受到的是滑动摩擦力还是静摩擦力



2.用筷子夹着食物在竖直方向保持不动，此时食物相对筷子的运动趋势是什么 食物受到摩擦力方向如何


1.摩擦力：两个①　　的物体，当它们发生②　　或③　　　　　　　　时，就会在④　　上产生⑤　　相对运动或相对运动趋势的力。
2.摩擦力分类：⑥　　　　和⑦　　　　。
3.静摩擦力
(1)定义：两个相互接触的物体，当它们之间存在相对运动趋势时，在它们的接触面上会产生阻碍相对运动趋势的力。
(2)产生条件：a.两物体的接触面⑧　　。b.两物体应该接触并且⑨　　，有弹力。c.两物体间有相对运动趋势。
应用　静摩擦力有无及方向的判断
(改编)(多选)大型商场或者大型超市为了方便顾客上下楼，都会安装自动扶梯。小王同学经过调查研究发现，不同商场或超市中的自动扶梯是不一样的，可以分为两大类，一种有台阶，另一种无台阶，两种自动扶梯分别如图1、图2所示。则自动扶梯在匀速运送顾客上下楼(顾客相对扶梯静止)的整个过程中 (　　)
图1　无台阶自动扶梯　　　图2　有台阶自动扶梯
A.无论图1还是图2所示的自动扶梯中，顾客都受静摩擦力作用
B.如图1所示的无台阶自动扶梯中，上楼时顾客受到的摩擦力方向向上，下楼时顾客受到的摩擦力方向向下
C.如图1所示的无台阶自动扶梯中，无论上楼还是下楼，顾客受到的摩擦力方向均向上
D.如图2所示的有台阶自动扶梯中，扶梯匀速向上时，顾客受到的静摩擦力方向向前
【归纳总结】
1.常用两种方法判断静摩擦力的有无
(1)条件判断法：接触面之间有压力、粗糙且有相对运动趋势则有摩擦力。
(2)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：
2.判断静摩擦力方向的方法
(1)直接法：对于相对运动趋势比较明显的情况，可以根据“静摩擦力的方向沿着接触面，且与相对运动趋势的方向相反”直接判断。
(2)假设法：假设接触面光滑，则可判断相对运动的方向，从而判断物体间的相对运动趋势的方向，最终确定静摩擦力的方向。
(3)状态分析法：分析除要研究的静摩擦力外，物体所受的其他作用力与物体的运动状态是否满足相应的规律(目前主要应用二力平衡的规律)，若还需要有沿某个方向的静摩擦力，才能使物体的受力情况与运动情况满足相应的规律，则存在静摩擦力且静摩擦力沿此方向。
(4)相互作用分析法：若甲、乙两物体间有静摩擦力，并且能判断出甲对乙的静摩擦力的方向，则乙对甲的静摩擦力的方向与甲对乙的静摩擦力的方向相反。
任务2　静摩擦力的大小
　　如图所示，手握住圆柱形杯子处于竖直静止状态。
1.杯子所受静摩擦力的方向怎样


2.如果手的握力增大，杯子所受静摩擦力会不会增大，为什么 由此说明什么问题


3.理论上手的握力越大，我们能提起的水杯重力越大，这说明了什么



1.最大静摩擦力：两个相互接触的物体⑩　　发生相对运动时所产生的静摩擦力叫最大静摩擦力，用　　表示。
2.两物体间的静摩擦力的范围是　　　 　　。
3.最大静摩擦力随物体间　　的增大而增大。
活动　绘制摩擦力曲线
　　某同学利用如图1所示的装置研究摩擦力的变化情况。实验台上固定一个力传感器，传感器用细线拉住物块，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2所示。
(1)物块受到几个力的作用 大小关系怎么样 图2中曲线能反映摩擦力随时间的变化吗
(2)在图2中F不变阶段，是否表示拉长木板的力大小不变
(3)该实验中，物块受到的最大静摩擦力约为多少




应用　摩擦力大小的计算
静止在水平地面上的木块A质量m=3 kg，与水平地面间的动摩擦因数为0.2，且木块与地面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，如果作用在木块A上的推力F=6 N，木块A与竖直墙壁间的轻弹簧被压缩了x=5 cm，弹簧的劲度系数k=100 N/m。重力加速度取g=10 m/s2，求：
(1)此时木块A所受的摩擦力。
(2)木块A与地面间的最大静摩擦力大小。
(3)刚撤去F瞬间，木块A所受摩擦力。




【随堂检测】
1.(任务1)(改编)如图所示，某同学骑自行车沿斜坡向上加速行驶，某时刻链条突然断裂，自行车开始向上减速直至速度为零，不计空气阻力及轮子转轴处的摩擦力。下列说法正确的是 (　　)
A.链条断裂前，地面对自行车前轮的摩擦力方向沿斜坡向上
B.链条断裂前，地面对自行车后轮的摩擦力方向沿斜坡向下
C.链条断裂后，地面对自行车前轮的摩擦力方向沿斜坡向上
D.链条断裂后，地面对自行车后轮的摩擦力方向沿斜坡向下
2.(任务2)如图所示，一运动员做了一个罕见的一字马动作，她在走廊里用双腿撑墙，使自己静止于两墙之间(全身离地有一定高度)。下列说法正确的是 (　　)
A.运动员对墙壁的压力是墙壁发生形变产生的
B.墙壁对运动员的摩擦力方向沿墙面向下
C.墙壁越粗糙，则墙壁对运动员的摩擦力越大
D.运动员对墙壁的压力增大，其所受摩擦力不变
3.(任务2)(改编)(多选)如图所示，一木块放在水平桌面上，在水平方向上共受F1、F2和摩擦力三个力的作用，木块处于静止状态。其中F1=5 N，方向向右；F2=10 N，方向向左。最大静摩擦力等于滑动摩擦力。若撤去力F1，则木块受到的摩擦力可能为 (　　)
A.5 N，方向向右 B.5 N，方向向左
C.7 N，方向向右 D.11 N，方向向右
参考答案
合作探究·提素养
任务1
问题引领
1. 静摩擦力。
2.食物相对筷子有向下的运动趋势，受到与相对运动趋势方向相反(竖直向上)的摩擦力。
知识生成　①相互接触　②相对运动　③具有相对运动的趋势　④接触面　⑤阻碍　⑥静摩擦力　⑦滑动摩擦力　⑧不光滑　⑨相互挤压
应用探究
例1　C　【解析】如图1所示的无台阶自动扶梯中，人相对扶梯静止，在平行于扶梯方向，重力分力平行于扶梯向下，顾客一定受到静摩擦力作用；如图2所示的有台阶的自动扶梯中，顾客相对扶梯无运动趋势，扶梯匀速运动时顾客不受摩擦力作用，A、B、D三项错误。无台阶式扶梯是倾斜的，人站在无台阶式扶梯上，即使与扶梯相对静止，但由于扶梯是倾斜的，人有沿扶梯向下滑动的趋势，根据静摩擦力的方向跟物体相对运动趋势的方向相反可知，无论上楼还是下楼，顾客受到的摩擦力方向均沿扶梯向上，C项正确。
任务2
问题引领
1. 手握住杯子，杯子处于静止状态，手对杯子的静摩擦力与杯子受到的重力平衡，所以杯子所受静摩擦力方向竖直向上。
2.手的握力增大，但杯子所受重力不变，由二力平衡知杯子所受静摩擦力不变，大小仍等于杯子所受的重力；由此说明静摩擦力的大小与压力大小无关。
3.手的握力越大，所能提供的最大静摩擦力越大，说明最大静摩擦力的大小与压力的大小有关。
知识生成　⑩将要　Fmax　0应用探究
活动　(1)物块受四个力的作用，竖直方向上受重力和长木板对物块的支持力，二力大小相等，水平方向受绳子拉力和长木板对物块的摩擦力，二力大小也相等，再以细线为研究对象，传感器对细线的拉力等于物块对细线的拉力，根据作用力与反作用力的关系，可知传感器记录的力与物块所受的摩擦力大小相等，故题图2中曲线能反映摩擦力随时间的变化。
(2)在题图2中F不变阶段，表示物块受到的是滑动摩擦力，此阶段物块受到的滑动摩擦力大小与拉长木板的力大小无关，即此阶段拉长木板的力大小不一定不变。
(3)根据水平方向二力平衡可知，传感器记录的力与物块所受的摩擦力等大反向，由题图2可知，物块受到的最大静摩擦力约为10 N。
例2　【解答】(1)弹簧的弹力F1=kx=5 N
对木块A受力分析有F=F1+Ff
解得Ff=1 N，方向水平向左。
(2)最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，故有=μFN
其中FN=mg
解得=6 N。
(3)由之前的分析可知，弹簧的弹力小于最大静摩擦力，所以撤去外力后，木块A依然保持静止，且根据平衡条件可知Ff'=F1=5 N，方向水平向右。
随堂检测·精评价
1.D　【解析】链条断裂前，后轮是驱动轮，地面对它的摩擦力方向与运动方向相同，即沿斜坡向上，前轮依靠地面对它的摩擦力顺时针转动，所以地面对它的摩擦力方向沿斜坡向下，A、B两项错误；断裂后，自行车后轮不再是驱动轮，前轮与后轮沿斜坡向上滚动，受到的是滑动摩擦，摩擦力方向均沿斜坡向下，C项错误，D项正确。
2.D　【解析】运动员对墙壁的压力是脚发生形变产生的，A项错误；以运动员为研究对象，运动员受到重力和墙对运动员的摩擦力，运动员处于平衡状态，根据平衡条件可知墙壁对运动员的摩擦力和重力大小相等、方向相反，沿墙面竖直向上，且摩擦力与墙壁的粗糙程度和运动员对墙壁的压力没有关系，B、C两项错误，D项正确。
3.AC　【解析】撤去力F1之前，木块处于静止状态，根据力的平衡有F2-F1-Ff=0，得此时静摩擦力Ff=5 N，方向向右。由此可知最大静摩擦力大于或等于5 N，撤去F1后，木块可能向左运动或静止。若木块向左运动，则木块受到的滑动摩擦力范围为5 N≤Ff≤10 N，方向向右；若木块静止，则木块受静摩擦力，大小为10 N，方向向右。综上，A、C两项符合题意。

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