第3章 第2节 摩擦力（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中物理必修第一册（人教版2019）

相互作用——力 第2节　摩擦力 第三章 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 　(物理与生活)如图所示，一个玻璃瓶，将涂有洗洁精的一端交给男生握住；没有涂洗洁精的一端交给女生握住，然后进行“拔瓶”比赛，结果女生赢得比赛。请判断下列说法的正误。(对的画“√”，错的画“×”) 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 必备知识 自主学习 × √ √ √ √ 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 花样滑冰是冰上运动项目之一。运动员通过冰刀在冰面上划出图形，并表演跳跃、旋转等高难度动作，如图所示。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 [问题设计] (1)冰刀与雪地间有摩擦吗？ (2)为什么不穿钉子鞋？ 提示：(1)有摩擦。 (2)穿钉子鞋增大了滑动摩擦力，做不出优美动作。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 1．滑动摩擦力产生的条件 (1)两物体相互接触且有挤压(有弹力)； (2)物体间的接触面粗糙； (3)两物体间发生相对运动。 2．滑动摩擦力的方向 与接触面相切，且与物体相对运动的方向相反。 3．滑动摩擦力的大小 (1)根据公式F＝μFN计算； (2)根据二力平衡条件求解。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 4．对μ的理解 μ是动摩擦因数，没有单位。它的数值与相互接触的两物体的材料、接触面的粗糙程度有关，与物体的受力情况、运动状态、接触面积的大小无关。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 【例1】 如图所示，在光滑的水平面上叠放着甲、乙两个木块。甲木块用一根水平轻绳固定在左边的竖直墙壁上，甲的质量为2 kg，甲、乙之间的动摩擦因数为0.2。现用F＝10 N的水平拉力把木块乙从右端抽出，重力加速度g取10 m/s2。关于甲所受的摩擦力，下列说法正确的是(　　) A．是静摩擦力，大小为2 N B．是静摩擦力，大小为4 N C．是滑动摩擦力，大小为2 N D．是滑动摩擦力，大小为4 N 关键能力 互动探究 D 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 [练1] 动摩擦因数与哪些因素有关(　　) A．接触面的粗糙程度 B．物体的重力 C．物体表面是否水平 D．物体是否受到外力 关键能力 互动探究 A 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 水杯是我们日常生活中经常使用的工具，使用过程中是否会发生突然滑落的情况呢？如图所示，用手握住水杯，水杯静止在空中。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 [问题设计] (1)竖直的杯子在重力作用下，为何没有下滑？ (2)若减小手握水杯的力，水杯是否有可能滑落？ 提示：(1)杯子受到的静摩擦力与重力相等，处于静止状态，所以没有下滑。 (2)若减小手握水杯的力，摩擦力可能小于其重力，即水杯可能滑落。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 1．静摩擦力产生的条件 (1)两物体的接触面粗糙； (2)两物体在接触面上有压力(弹力)； (3)两物体间有相对运动趋势。 2．静摩擦力的方向 (1)与接触面相切，且与物体相对运动趋势的方向相反； (2)当物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动状态)时，与使物体产生相对运动趋势的外力方向相反。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 3．静摩擦力的大小 (1)范围：0<F≤Fmax； (2)计算：物体处于平衡状态(匀速直线运动或静止状态)时，根据二力平衡条件求解； (3)最大静摩擦力：最大静摩擦力Fmax略大于滑动摩擦力，一般情况下为分析问题方便，可认为二者相等。 注意：静摩擦力随外力的变化而变化，一般根据物体的受力情况和平衡条件求解。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 【例2】 如图所示，水平面上有一个质量为4 kg的木箱，同时受到F1＝20 N和F2＝12 N的水平力的作用而保持静止。已知物体与水平面间的动摩擦因数μ＝0.25，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s2。 (1)此时木箱所受摩擦力的大小为多少？ (2)若将F1撤去，求木箱所受摩擦力大小。 答案：(1)8 N　(2)10 N，水平向左 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 [练2] (多选)如图所示，人握住杆匀速向上爬，则下列说法正确的是(　　) A．人受到的摩擦力的方向是向上的 B．人受到的摩擦力的方向是向下的 C．若手握杆的力增加，人受到的摩擦力仍保持不变 D．手握杆的力越大，人受到的摩擦力越大 关键能力 互动探究 AC 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 [练3] 如图所示，将一张A4纸(质量可忽略不计)夹在物理书内，书对A4纸的压力为3 N，A4纸与书之间的动摩擦因数为0.3，要把A4纸从书中拉出，拉力至少应为(　　) A．0.9 N B．1.8 N C．3 N D．3.6 N 关键能力 互动探究 B 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 [练4] (生活情境)如图所示，工地上常用夹钳搬运砖块。已知砖块均为规格相同的长方体，每块质量为2.8 kg，夹钳与砖块之间的动摩擦因数为0.5，砖块之间的动摩擦因数为0.35，最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，g取10 m/s2。搬运7块砖时，夹钳对砖块竖直一侧壁施加的压力大小至少应为(　　) A．196 N B．200 N C．392 N D．400 N 关键能力 互动探究 B 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 [练5] (体育情境)冰壶比赛的冰道表面覆盖着特制的微小颗粒。如图所示，比赛时运动员常在冰壶滑行的前方用冰刷快速擦刷冰面，使冰壶滑得更远。设冰壶与冰面间的动摩擦因数为μ，受到的滑动摩擦力为f，则冰道被擦刷后(　　) A．μ和f都增大 B．μ和f都减小 C．μ增大，f减小 D．μ减小，f增大 关键能力 互动探究 B 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 [练6] (生活情境)如图所示，人用手握住一个瓶子，并确保能使瓶子静止在竖直方向上，以下说法正确的是(　　) A．手握得越紧，瓶子受到的摩擦力不变 B．手握得越紧，瓶子与手之间的动摩擦因数就会越大 C．瓶子所受摩擦力的方向竖直向下 D．往瓶子里加水，瓶子受到的摩擦力不变 关键能力 互动探究 A 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 1．关于摩擦力的说法，正确的是(　　) A．摩擦力的方向一定与物体的运动方向相反 B．摩擦力可以是动力，也可以是阻力 C．摩擦力与压力成正比 D．有摩擦力肯定要有弹力，有弹力肯定也有摩擦力 素养训练 学业评价 B 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 2．如图所示，白板竖直放置且静止。某同学用笔在白板上写字，在写字的过程中(　　) A．白板对笔的作用力方向与白板平行 B．白板受到笔的摩擦力为静摩擦力 C．笔受到白板的摩擦力为滑动摩擦力 D．白板与笔接触的位置没有弹力的作用 素养训练 学业评价 C 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 3. 如图所示，重为100 N的物体在水平向左的力F＝20 N的作用下，以初速度v0沿水平面向右滑行。已知物体与水平面的动摩擦因数为0.20，则此时物体所受摩擦力为(　　) A．0 B．40 N，水平向左 C．20 N，水平向左 D．45 N，水平向左 素养训练 学业评价 C 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 4．(2020·北京卷)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(　　) 素养训练 学业评价 C 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 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 素养训练 学业评价 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 5．质量为3.0 kg的空木箱，放置在水平地面上，沿水平方向施加拉力，当拉力F1＝8 N时，木箱静止；当拉力F2＝12 N时，木箱做匀速运动，g取10 m/s2。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求： (1)木箱与地面间的动摩擦因数； (2)木箱在8 N的拉力作用下受到的摩擦力大小； (3)木箱在14 N的水平拉力作用下，受到的摩擦力大小。 答案：(1)0.4　(2)8 N　(3)12 N 素养训练 学业评价 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 谢谢观看 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 二、静摩擦力 1．定义：相互接触的两个物体之间只有______________，而没有________，这时的摩擦力叫作静摩擦力。 　 　↓ “静”指相对静止，物体可能是运动的。 相对运动的趋势 相对运动 0 2．方向：总是沿着______跟物体____________的方向相反。 3．最大静摩擦力：静摩擦力有一个最大值Fmax，在数值上等于物体____________时的拉力。 4．静摩擦力的大小：两物体之间实际产生的静摩擦力F在__与最大静摩擦力Fmax之间，即0<F≤Fmax。 接触面 相对运动趋势 即将开始运动 (1)比赛过程中，两位同学手和瓶子间的摩擦力都是静摩擦力。(　 　) (2)瓶子从男生手中“拔”出时，他受到的摩擦力为滑动摩擦力。(　 　) (3)比赛中，男生为了赢得比赛，手握瓶子更紧，目的是增大手与瓶子间的最大静摩擦力。(　 　) (4)玻璃瓶涂有洗洁精，实际是减小了手与瓶子间的动摩擦因数。(　 　) (5)若瓶子两端均涂有洗洁精，由于男生握力大，能获得比赛的胜利。(　 　) 探究点一滑动摩擦力 木块乙从甲的右端抽出过程中，甲和乙发生相对运动，故甲、乙之间的摩擦力是滑动摩擦力，大小为f＝μm甲g＝0.2×2×10 N＝4 N，D正确。 动摩擦因数只跟接触面的材料和粗糙程度有关，A正确。 探究点二静摩擦力 (1)物体所受最大静摩擦力为fm＝μFN＝μmg＝10 N 由题图知两个力的方向相反，则它们的合力 F合＝F1－F2＝20 N－12 N＝8 N<fm 所以木箱处于静止状态，所受摩擦力为静摩擦力，所以此时木箱所受摩擦力f1＝F1－F2＝8 N。 (2)只将F1撤去，因为F2＝12 N>fm 所以木箱向右滑动，木箱受到的摩擦力f2＝μmg＝10 N。 人握住杆匀速向上爬时，相对于杆有下滑的趋势，受到杆的静摩擦力方向向上，A正确，B错误；由于人是匀速运动的，人竖直方向受到重力和摩擦力，由二力平衡条件分析可知，人受到的摩擦力等于人的重力，保持不变，所以人握杆的力增大，并不会使人受到的摩擦力增大，C正确，D错误。 A4纸与书上下两个接触面都有滑动摩擦力，则Ff＝2μFN＝2×0.3×3 N＝1.8 N，当拉力等于摩擦力时，拉力最小，所以有F＝1.8 N，B正确。 探究点三解决实际问题 先将所有的砖块看作整体，受力分析，竖直方向受重力、静摩擦力，二力平衡，有：2μ1F≥7mg，可得F≥196 N；再考虑中间5块砖受力分析，竖直方向受重力、静摩擦力，二力平衡，有：2μ2F≥5mg，可得：F≥200 N；同理考虑中间3块砖和1块砖，综合可得F≥200 N，B正确，A、C、D错误。 冰道被擦刷后变得更加光滑，所以动摩擦因数变小，滑动摩擦力也变小，B正确。 瓶子保持静止，竖直方向受重力和静摩擦力，二力平衡，因而静摩擦力等于重力，静摩擦力方向竖直向上，手握得越紧，静摩擦力不变，动摩擦因数不变，B、C错误，A正确；往瓶子里加水，重力变大，所以瓶子受到的摩擦力会变大，D错误。 摩擦力的方向与相对运动或相对运动趋势的方向相反，故摩擦力的方向不一定与物体的运动方向相反，A错误；摩擦力的方向与物体的运动方向相同时为动力，与物体的运动方向相反时为阻力，B正确；滑动摩擦力与正压力成正比，静摩擦力介于0到最大静摩擦力之间，与正压力无关，C错误；有摩擦力肯定要有弹力，有弹力不一定有摩擦力，D错误。 白板对笔的作用力有两个：摩擦力和弹力，则板对笔的作用力方向与白板不平行，A错误；白板受到的摩擦力为滑动摩擦力，笔受到的摩擦力为滑动摩擦力，B错误，C正确；白板与笔接触的位置发生形变，则白板对笔有弹力作用，D错误。 对物体进行受力分析，竖直方向受重力和支持力，二力平衡；水平方向受水平向左的拉力F，水平向左的摩擦力f，f＝μN＝20 N，方向水平向左，C正确，A、B、D错误。 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，题图乙是向右轻绳的拉力随时间变化曲线，也可以反映摩擦力随时间变化的曲线，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，A、B错误；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，C正确；根据Ff＝μFN、FN＝mg可知，由于不知道物块的重力，无法求物块与木板间的动摩擦因数，D错误。 (1)设木箱与地面间的动摩擦因数为μ，当拉力F2＝12 N时，木箱做匀速运动，此时木箱所受滑动摩擦力与F2大小相等，即f2＝μmg＝F2＝12 N，解得μ＝0.4。 (2)当拉力F1＝8 N时，木箱静止，此时木箱所受静摩擦力与F1大小相等，即f1＝F1＝8 N。 (3)木箱在14 N的水平拉力作用下一定处于运动状态，所以所受滑动摩擦力大小为12 N。 $$