第3章 第3节 摩擦力（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年高中物理必修第一册（教科版2019）

相互作用 第3节　摩擦力 第三章 物理 必修 第一册 J　 返回导航 物理 必修 第一册 J　 返回导航 必备知识 自主学习 一、滑动摩擦力 1．滑动摩擦力产生的条件：两个物体相互接触并挤压，即两个物体之间存在______；接触面____；两个物体之间存在________。 2．滑动摩擦力的作用效果：阻碍物体之间的________。 3．滑动摩擦力的方向：与物体相对运动的方向____。 4．滑动摩擦力的大小：与物体之间的______成正比。 正压力 粗糙 相对滑动 相对运动 相反 正压力 物理 必修 第一册 J　 返回导航 必备知识 自主学习 5．滑动摩擦力公式：________。 μ：动摩擦因数，与接触面的______________有关。 二、静摩擦力 1．静摩擦力产生的条件：两个物体接触并挤压，即两个物体之间存在______；接触面____；两个物体之间存在____________。 2．静摩擦力的作用效果：阻碍物体之间的____________。 3．静摩擦力的方向：与物体相对运动趋势方向____。 f＝μN 材料、粗糙程度 正压力 粗糙 相对运动趋势 相对运动趋势 相反 物理 必修 第一册 J　 返回导航 必备知识 自主学习 4．静摩擦力的大小：与造成相对运动趋势的因素有关，大小在________________之间。 5．最大静摩檫力：物体与接触面保持________时静摩擦力的临界值，即如果物体之间保持相对静止所需的静摩擦力____最大静摩擦力，物体之间将发生相对滑动。 0与最大静摩擦力 相对静止 大于 物理 必修 第一册 J　 返回导航 必备知识 自主学习 1．用两个手指竖直捏住铅笔并保持在空中静止，根据二力平衡，铅笔受到竖直向上的静摩擦力，大小等于铅笔的重力。分析以下几种情况摩擦力的方向和大小。 (1)用手捏住铅笔竖直匀速向上运动。 (2)用手捏住铅笔竖直匀速向下运动。 (3)用手捏住铅笔水平匀速运动。 物理 必修 第一册 J　 返回导航 必备知识 自主学习 提示：(1)静摩擦力向上，与铅笔的运动方向相同；大小等于重力。 (2)静摩擦力向上，与铅笔的运动方向相反；大小等于重力。 (3)静摩擦力向上，与运动方向垂直；大小等于重力。 物理 必修 第一册 J　 返回导航 必备知识 自主学习 2．判断下列说法的正误。(对的画“√”，错的画“×”) (1)运动的物体也可以受静摩擦力。(　　　　) (2)接触处的摩擦力一定与弹力方向垂直。(　　　　) (3)两物体接触处的弹力增大时，接触面间的摩擦力大小可能不变。(　　　　) (4)运动的物体受到的摩擦力的方向一定与其运动方向相同或者相反。(　　　　) √ √ √ × 物理 必修 第一册 J　 返回导航 关键能力 互动探究 探究点一____滑动摩擦力__ 现在自己感受一下摩擦力。将手掌用力压在桌面上并向前用力，会感到手有相对于桌面向前运动的趋势，掌面受到桌面的静摩擦力阻碍手掌向前运动。如果减小向下的压力，而增加向前的推力，使手掌相对于桌面滑动，感受一下桌面的滑动摩擦力。 物理 必修 第一册 J　 返回导航 关键能力 互动探究 [问题设计] 手掌没有相对桌面运动的时候，此时的摩擦力为静摩擦力，其大小和方向与什么有关？在推动手掌向前运动的时候，手掌受到的滑动摩擦力的大小与什么有关？ 提示：静摩擦力的方向与手掌相对于桌面的运动趋势的方向相反，大小与向前推动手掌的力有关。手掌相对于桌面滑动时，受到的滑动摩擦力的大小与手掌和桌面之间的正压力有关。 物理 必修 第一册 J　 返回导航 关键能力 互动探究 1．滑动摩擦力产生的条件 (1)接触面粗糙； (2)物体与接触面之间存在正压力； (3)物体与接触面之间有相对运动。 物理 必修 第一册 J　 返回导航 关键能力 互动探究 2．滑动摩擦力的方向：与接触面平行，和物体与接触面之间的相对运动方向相反。 提醒：滑动摩擦力阻碍的是物体与接触面之间的相对运动，并不是阻碍物体运动，即滑动摩擦力的方向与物体相对于接触面的运动方向相反，和物体的运动方向可能相同也可能相反。从运动效果看，滑动摩擦力既可以是动力，也可以是阻力。 物理 必修 第一册 J　 返回导航 关键能力 互动探究 3．滑动摩擦力的大小 (1)公式：f＝μN。 (2)影响因素：滑动摩擦力的大小与物体和接触面的材料以及粗糙程度有关，与物体的面积无关。 提醒：在计算滑动摩擦力的时候，正压力N需要根据二力平衡或其他计算方法(力的计算方法后面将学到)求出，不能想当然的认为等于重力。 物理 必修 第一册 J　 返回导航 关键能力 互动探究 4．探究滑动摩擦力的大小：参考实验举例 实验内容设计： 实验1、实验原理为二力平衡，实验方法为控制变量法。先保持接触面的材料不变，改变加在木块上的砝码以改变压力，匀速拉动木块。从测力计的示数可以知道木块滑动中受到的摩擦力。然后改变接触面的材料，匀速拉动木块，从测力计的示数再次读出摩擦力的数值，多次实验分析数据得出结果。 物理 必修 第一册 J　 返回导航 关键能力 互动探究 实验2、实验原理为二力平衡，实验方法为控制变量法。将弹簧测力计的一端固定，木块放在木板上，改变木块上砝码的个数，拉动木板，读出弹簧测力计的示数，即滑动摩擦力的大小；保持木块上砝码个数不变，改变接触面的材料，测出滑动摩擦力的大小，记录数据。 实验1的缺点：难以保证拉动木块做匀速运动，难以保证弹簧水平拉木块，且在运动过程中不容易读数。 物理 必修 第一册 J　 返回导航 关键能力 互动探究 【例1】 如图所示，水平传送带上放一物体，当传送带向右以速度v匀速传动时，物体在轻弹簧水平拉力的作用下处于静止状态，此时弹簧的伸长量为Δx；当传送带向右的速度变为2v时，物体处于静止状态时弹簧的伸长量为Δx′。则关于弹簧前、后的伸长量，下列说法中正确的是(　　) A．弹簧伸长量将减小，即Δx′＜Δx B．弹簧伸长量将增加，即Δx′＞Δx C．弹簧伸长量不变，即Δx′＝Δx D．无法比较Δx和Δx′的大小 C 物理 必修 第一册 J　 返回导航 解 析 物理 必修 第一册 J　 返回导航 关键能力 互动探究 [练1] 如图所示，一个质量为4.0 kg的木箱以某初速度沿水平面向右滑行，同时施加一个水平向左的拉力，大小为10 N。已知木箱与地面间的动摩擦因数为0.3。则木箱所受的摩擦力(　　) A．大小为10 N，方向水平向右 B．大小为10 N，方向水平向左 C．大小为12 N，方向水平向右 D．大小为12 N，方向水平向左 D 物理 必修 第一册 J　 返回导航 解 析 物理 必修 第一册 J　 返回导航 关键能力 互动探究 探究点二____静摩擦力 小女孩用力推沙发。我们也有过类似的情景，当我们用力推一个较为笨重的物体时，用很大的劲也很难推动，在比较光滑的地面上推动起来就容易的多；再比如我们握住绳子向上爬的时候，往往要先往手上吐口唾沫，然后用力握紧绳子，将自己“吊”上去；或者我们拿着一件珍贵的古代瓷器，总是小心翼翼的紧紧握着，就怕从手里掉下去。 物理 必修 第一册 J　 返回导航 关键能力 互动探究 [问题设计] 为什么小女孩推不动沙发？为什么在比较光滑的地面上推起来比较容易？为了防止珍贵的瓷器从手中滑落，为什么要用力握紧瓷器？ 提示：因为沙发受到地面的静摩擦力，阻碍沙发相对于地面的运动。如果地面比较光滑，物体与地面之间的最大静摩擦力较小，所以容易推动。用力握紧瓷器是为了增大手与瓷器之间的最大静摩擦力。 物理 必修 第一册 J　 返回导航 关键能力 互动探究 一、静摩擦力 1．静摩擦力产生的条件：(1)接触面粗糙；(2)物体与接触面之间存在正压力；(3)物体与接触面之间有相对运动趋势。 物理 必修 第一册 J　 返回导航 关键能力 互动探究 相对运动趋势：物体相对于接触面想动而没有动的状态，假设接触面光滑，物体就会运动，运动的方向就是相对运动趋势的方向。 物理 必修 第一册 J　 返回导航 关键能力 互动探究 2．静摩擦力的方向：与物体相对于接触面的运动趋势方向相反。 3．静摩擦力的大小：取决于造成相对运动趋势的原因的大小，通过力的计算得出。 二、对静摩擦力大小和方向的研究 1．静摩擦力产生的逻辑关系(物体与接触面处于静止或匀速运动状态) 物理 必修 第一册 J　 返回导航 关键能力 互动探究 2．判断静摩擦力有无的方法 (1)条件判断：如果两物体相互接触、接触面粗糙、接触面之间有压力且两物体有相对运动趋势，一定有静摩擦力。 (2)假设法：假设接触面光滑，研判物体的运动方向，那么静摩擦力与该方向相反。 (3)二力平衡法：根据物体的运动状态，应用二力平衡条件判断静摩擦力的有无。 物理 必修 第一册 J　 返回导航 关键能力 互动探究 (4)力的相互作用法：当一物体所受静摩擦力方向不易判断时，可根据与之相互作用的另一物体所受静摩擦力情况进行判断，然后依据二力等大反向的特点进行判定。 三、最大静摩擦力 1．最大静摩檫力是物体与接触面能够保持相对静止的最大临界值，即物体与接触面相对静止时，受到的静摩擦力不可能大于最大静摩檫力。 物理 必修 第一册 J　 返回导航 关键能力 互动探究 2．静摩擦力的大小0≤f≤fm。 3．最大静摩擦力的大小：与物体和接触面之间的正压力成正比。fm＝μN。 物理 必修 第一册 J　 返回导航 关键能力 互动探究 提醒：①最大静摩擦力是物体与接触面之间保持相对静止的“阈值”，也就是说只要物体与接触面之间的静摩擦力不大于最大静摩擦力，就不会出现相对滑动，物体与接触面之间的静摩擦力仍取决于造成相对运动趋势的原因的大小，与最大静摩擦力无关。 ②增大正压力只会增大最大静摩擦力，而不会增大静摩擦力。 ③最大静摩擦力公式中的μ称为静摩擦因数，略大于动摩擦因数，一般认为(或题目明确要求)最大静摩擦力与滑动摩擦力的大小相等。 ④静摩擦力的方向可能与物体的运动方向相同，也可能相反，也可能与运动方向成任意角度。 物理 必修 第一册 J　 返回导航 关键能力 互动探究 【例2】 (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(　　) C 物理 必修 第一册 J　 返回导航 关键能力 互动探究 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 物理 必修 第一册 J　 返回导航 解 析 物理 必修 第一册 J　 返回导航 关键能力 互动探究 [练2] 用手握紧瓶子使瓶子静止，如图，关于瓶子所受摩擦力的情况，以下正确的是(　　) A.摩擦力的大小与手皮的粗糙程度有关 B．摩擦力的方向竖直向下 C．摩擦力的大小与手的握力增大无关 D．手出汗了摩擦力就会变小 C 物理 必修 第一册 J　 返回导航 解 析 物理 必修 第一册 J　 返回导航 素养训练 学业评价 1．如图所示，在桌面上放置一张纸和一瓶矿泉水，矿泉水瓶静止在纸面上，如果突然迅速向右拉动纸的一边，将纸片拉出，而矿泉水瓶相对桌面的位置几乎没变。下列说法正确的是(　　) A．纸片对矿泉水瓶摩擦力的方向向左 B．纸片对矿泉水瓶摩擦力的方向向右 C．拉动纸片越快，矿泉水瓶受到的摩擦力越大 D．拉动纸片越快，矿泉水瓶受到的摩擦力越小 B 物理 必修 第一册 J　 返回导航 解 析 物理 必修 第一册 J　 返回导航 素养训练 学业评价 2．如图所示，人用平行于水平地面的力推沙发，沙发没有被推动。由此可知(　　) A．沙发与地面之间不存在摩擦力 B．沙发与地面之间存在着静摩擦力 C.人推沙发的力小于沙发与地面之间的静摩擦力 D．人推沙发的力大于沙发与地面之间的静摩擦力 B 物理 必修 第一册 J　 返回导航 解 析 物理 必修 第一册 J　 返回导航 素养训练 学业评价 3．如图所示，水平地面上有重力均为20 N的A、B两木块，它们之间夹有被压缩了2.0 cm的轻质弹簧，已知弹簧的劲度系数k＝200 N/m，两木块与水平地面间的动摩擦因数均为0.25，系统处于静止状态。现用F＝9 N的水平力推木块B，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则力F作用后(　　) A．弹簧的压缩量变为2.5 cm B．木块B所受静摩擦力为0 C．木块A所受静摩擦力大小为5 N D．木块B所受静摩擦力大小为5 N D 物理 必修 第一册 J　 返回导航 解 析 物理 必修 第一册 J　 返回导航 素养训练 学业评价 4．(多选)如图甲所示，一人用由零逐渐增大的水平力F推静止于水平地面上质量为10 kg的木箱，木箱所受的摩擦力Ff与F的关系如图乙所示，g取10 m/s2，下列说法正确的是(　 　)　　 A．木箱所受的滑动摩擦力为20 N B．木箱所受的最大静摩擦力fmax＝20 N C．摩擦力总是阻碍物体间的相对运动 D．木箱与地面间的动摩擦因数μ＝0.2 ACD 物理 必修 第一册 J　 返回导航 解 析 物理 必修 第一册 J　 返回导航 课时梯级训练(14) 物理 必修 第一册 J　 返回导航 谢谢观看 物理 必修 第一册 J　 返回导航 物理观念 科学探究 科学态度与责任 1.建立滑动摩擦力的概念，知道滑动摩擦力的大小和方向。知道动摩擦因数的概念。 2．建立静摩擦力的概念，知道静摩擦力的大小和方向。知道最大静摩擦力的概念。 1.学习探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关的实验方法。 2．探究静摩擦力是如何产生的，其大小和方向取决于哪些因素。 1.结合实际生活，体会摩擦力的产生以及大小和方向与哪些因素有关。 2．体会在分析摩擦力是否存在以及确定大小和方向时，所应用的逻辑思维方法。 两种情况下m相对于传送带均向左匀速运动，m均受传送带向右的滑动摩擦力，其大小均为f＝μmg，根据二力平衡的条件F1＝F2＝f＝μmg，因此F1＝F2，即kΔx＝kΔx′，故Δx′＝Δx，C正确。 由题意可知，木箱与地面的摩擦力为滑动摩擦力，木箱相对地面向右运动，则地面对木箱的摩擦力方向水平向左，大小为f＝μmg＝12 N，D正确。 为了能研究摩擦力随时间的变化曲线，故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，图乙是向右轻绳的拉力随时间变化曲线，故图乙也可以反映摩擦力随时间变化的曲线，由图乙可知轻绳向右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；由图可知，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f＝μN，N＝mg，可知由于不知道物块的重力，故无法求物块与木板间的动摩擦因数，D错误。 用手握紧瓶子使瓶子静止，则瓶子所受摩擦力与瓶子重力等大反向，大小与手皮粗糙程度、手的握力、手是否出汗等无关，C正确。 纸片相对矿泉水瓶向右运动，故矿泉水瓶相对纸片向左运动，则纸片对矿泉水瓶的摩擦力方向向右，A错误，B正确；将纸片拉出过程中，纸片与矿泉水瓶间的摩擦力是滑动摩擦力，根据滑动摩擦力公式f＝μN可知滑动摩擦力的大小只与动摩擦因数、正压力有关，与纸片运动的快慢无关，C、D错误。 沙发受到人推力的作用，与地面有相对运动的趋势，故受静摩擦力，A错误，B正确；以沙发为研究对象，沙发处于静止状态，则人推沙发的力和地面对沙发的静摩擦力大小相等，方向相反，C、D错误。 根据胡克定律可知F弹＝kΔx＝4 N，木块B受外力为9 N，故木块B所受摩擦力为fB＝F－F弹＝5 N＝fm＝μG，故木块B能够继续保持静止，故弹簧的压缩量仍为2.0 cm，A、B错误，D正确；木块A受力平衡，故其所受静摩擦力大小为fA＝F弹＝4 N，C错误。 木箱受到的静摩擦力随推力的增大而增大，最大静摩擦力为21 N，当推力F>21 N后，静摩擦力变为滑动摩擦力，大小为20 N，A正确，B错误；静摩擦力的方向总是与物体的相对运动趋势方向相反，滑动摩擦力的效果总是阻碍物体间的相对运动，C正确；木箱与地面间的动摩擦因数μ＝＝＝0.2，D正确。 $$