3.3 摩擦力 课件 -2023-2024学年高一上学期物理粤教版（2019）必修第一册

第三章 相互作用 第三节 摩擦力 摩擦力是自然界常见的一种力。两个相互接触的物体之间发生相对运动或有相对运动趋势时，摩擦力便产生了。鞋子穿久了，鞋底的花纹就会被磨平；机场利用传送带运送旅客行李；行驶中的汽车需要通过刹车装置才能停下来；用小提琴演奏时。需要用琴弓在弦上拉动才能奏出美妙的音乐。这些都是生活中与摩擦力有关的现象。 滑动摩擦力 在初中物理中，我们知道，两个相互接触并有挤压的物体之间发生相对运动时，产生的摩擦叫作滑动摩擦。在滑动摩擦中，在接触面上产生的阻碍物体相对运动的作用力，叫作滑动摩擦力。滑动摩擦力的方向总是与物体相对运动的方向相反，与它们的接触面相切。 滑动摩擦力的大小与两个物体间的压力、物体接触面的粗糙程度有关。压力越大、物体的接触面越粗糙，两个物体间的滑动摩擦力就越大。那么，滑动摩擦力的大小与这两个因素之间有什么定量关系呢？ 思考 滑动摩擦力的产生条件是什么？ （1）接触面粗糙； （2）相互接触且有挤压(或有弹力)； （3）要有相对运动。 压力越大、物体的接触面越粗糙，两个物体间的滑动摩擦力就越大。 滑动摩擦力的大小与两个物体间的压力、物体接触面的粗糙程度有什么关系？ 实验与探究 用带滑轮的长木板、电动机、平板小车、毛巾、木块、砝码、细线、弹簧测力计等，探究滑动摩擦力的大小与压力、接触面粗糙程度之间的定量关系。 设计实验时，思考下列问题。 如何改变压力？怎样测量压力？ (2)怎样改变物体与接触面的性质？ (3)如何测量木块受到的滑动摩擦力的大小？ 如图所示，用弹簧测力计测出木块的重力的大小，即为木块对平板小车的压力。用电动机带动平板小车向左缓慢匀速运动，注意观察弹簧测力计指针位置。当指针位置保持相对稳定时，读出其示数，即为木块所受滑动摩擦力的大小，将结果填入下表中。 滑动摩擦装置图 保持木块与平板小车间接触面的粗糙程度不变，在木块上方依次增加砝码，重复上述步骤。 保持压力不变，改变接触面的粗糙程度，重复上述实验。 实验次数n 1 2 3 4 5 压力FN/N 接触面1：弹簧测力计的示数f/N 接触面2：弹簧测力计的示数f/N 实验数据记录表 0.58 2.67 0.20 1.10 0.38 1.65 0.50 2.13 0.62 0.78 根据表格中的两组实验数据，在如图所示的坐标平面内，分别作出 f-FN图像，可以从中发现什么规律? 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 绘制f-FN图像 从作出的f-FN图像可以发现，对同一接触面，图线呈一条倾斜的直线，直线斜率为，说明滑动摩擦力与压力的大小成正比。对不同的接触面，的值不同，反映出接触面的性质 (粗糙程度) 不同。的值越大，则表示接触面越粗糙。 同一接触面的是一个定值，不同接触面的值不同。的值大，意味着在相同的压力情况下，滑动摩擦力大。我们把的值定义为动摩擦因数，用符号从表示。动摩擦因数与接触面的材料和粗糙程度有关，下表为几种常见材料间的动摩擦因数。 几种常见材料间的动摩擦因数 大量实验表明，滑动摩擦力的大小f 跟压力FN成正比，还跟接触面的性质有关。即 f= 典例精析 某同学要重新布置自己的房间，他用 100 N 的水平拉力匀速拉动质量为 25 kg的书桌，书桌与地面间的动摩擦因数是多少？如果要在同样情况下匀速移动质量为 75 kg的书柜，他用100 N的力能拉动书柜吗？为什么？(取g=10 m/s2) 分析: 本题的研究对象是书桌和书柜。书桌在水平方向受到两个力：水平拉力和地面对它的滑动摩擦力。书桌在这两个力的作用下做匀速直线运动，这两个力是一对平衡力。它们的大小相等、方向相反。由滑动摩擦力的计算公式f=，即可求出书桌与地面间的动摩擦因数。其中是书桌对地面的压力，它的大小等于书桌重力的大小。对于本题的第二问，分析思路和应用的公式与第一问相同，但要注意两种情况下的相同点和不同点。题中的“同样情况”表示书柜与地面间的动摩擦因数相同，但两者的质量不同，书柜移动时所需要的拉力也不同。 书桌移动时的受力分析 解：书桌移动时在水平方向的受力分析如图所示。 用100 N的水平拉力匀速移动书桌，根据二力平衡，书桌受到地面的滑动摩擦力为 100 N。 而书桌对地面的压力 1=m1g=25×10 N=250 N 根据f=，可得= = = 0.4 即书桌与地面间的动摩擦因数为0.4。在同样情况下移动质量为 75 kg的书柜时，书柜与地面间的动摩擦因数也是0.4，此时书柜对地面的压力为 2=m2g=75×10 N=750 N 移动书柜所需的水平拉力为 F==0.4×750 N=300 N 即用 100 N 的水平拉力不能移动书柜。 静摩擦力 坚直提起两本书页交叉的书 如图所示，将两本书一页页交叉叠好后