人教版高一物理必修1第一学期第三章3.2摩擦力

3.2摩擦力 人教版高一物理必修1第一学期第三章3.2摩擦力 第三章 相互作用力 -----力 核心素养目标 1、物理观念：认识静摩擦力的规律，了解静摩擦力的变化范围及其最大值。 ②知道最大静摩擦力略大于滑动摩擦力，会简单地计算静摩擦力。 ③认识滑动摩擦力的规律，知道滑动摩擦力的产生条件，会判断其方向。 2、科学思维：①培养学生利用物理语言分析、思考、描述摩擦力概念和规律的能力。 ②让学生学会在实验中控制变量和实验条件。 3、科学探究：能计算滑动摩擦力大小，知道动摩擦因数只与接触面地性质有关。 4、科学态度与责任：①利用实验和生活实例激发学生学习兴趣。 ②培养学生实践认识（规律）实践（解决实际问题）的思想。 教学目标 教学重点：①滑动摩擦力产生的条件及规律，并会用F=μFN解决具体问题。 ②静摩擦力的有无的判断以及静摩擦力方向的判断。 教学难点：①正压力FN的确定。 ②静摩擦力方向的正确判定。 情境导入 一、物体的运动状态和运动状态的变化 1、物体的运动状态哪个物理量来描述？ 速度 2、运动状态的变化有那几种情形？ 速度的大小发生变化 速度的方向发生变化 速度的大小和方向都发生变化 二、物体的形变 在外界的作用下，物体的形状或体积发生了变 化，就说物体发生了形变。 4 知识讲解 筷子提米 知识讲解 6 7 知识讲解 初中时我们知道： 两个相互接触的物体，当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时，就会在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动的趋势的力，这种力就叫作摩擦力。 8 知识讲解 一、摩擦力 定义：两个相互接触的物体，当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时，就会在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力，这种力叫摩擦力。 用力推，木箱不动 推力增大，木箱仍没动 推力增大到一定值时，木箱才动 知识讲解 摩擦力的分类 滑动摩擦力 静摩擦力 滚动摩擦力 知识讲解 二、静摩擦力 1．定义： 两个相互接触物体，当它们具有相对运动的趋势时，就会在接触面上产生阻碍相对运动趋势的力，这种力叫静摩擦力。 2．条件 ： (1）接触面粗糙 (2）接触面有压力 （3）两物体间有相对运动趋势 3．方向：总是沿着接触面，并且跟物体相对运动趋势的方向相反。 11 知识讲解 (1）在接触面上，与接触面相切，且与物体相对运动趋势的方向相反 (2）与物体运动的方向可能相同，也可能相反，还可能成一定角度。 (3）静摩擦力 阻碍物体间的相对运动趋势，并不一定阻碍物体的运动。 (4）无论是 静止还是运动的物体都可能受静摩擦力。 总结：静摩擦力的方向 知识讲解 静摩擦力的方向 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的方向相反。 若接触面是曲面，则与接触面相切 13 知识讲解 对"相对"二字的理解 静摩擦力和滑动摩擦力中的"静"和"动"都是相对的 是指相互接触的物体之间的相对静止和相对运动，而不是物体相对地面的静止和运动。 摩擦力的方向与相对运动或相对运动趋势的方向相反，而不一定与物体的运动方向相反。 画出下列各情景中A物体受到的静摩擦力方向 知识讲解 知识讲解 方向： a 运动趋势 b：二力平衡 c：谁先要动看谁 1)汽车由静止加速运动时(木箱和车面无相对滑动)； A受到向右静摩擦 (2)汽车刹车时(二者无相对滑动)； A受到向左静摩擦 (3)汽车匀速运动时(二者无相对滑动)； A不受到 摩擦 （4)汽车刹车，木箱在车上向前滑动时； A受到向左 摩擦 (5)汽车在匀速过程中突然加速，木箱在车上滑动时。 A受到向右 摩擦 16 知识讲解 知识讲解 静摩擦力的大小：二力平衡 1．静摩擦力 Ff随外力的变化而变化。 2．最大静摩擦力：Fm，数值等于物体刚要开始运动时受到的力。 3．静摩擦力的范围：0<F≤Fmax 4．静摩擦力大小与正压力无关，但最大静摩擦力的大小与正压力成正比。 知识讲解 (1）摩擦力阻碍的是接触物体之间的相对运动或相对运动趋势，不一定阻碍物体的运动。 (2）摩擦力可以是阻力也可以是动力。 对"阻碍"的理解 摩擦力的方向与相对运动或相对运动 趋势的方向相反，而不一定与物体的 运动方向相反。 两个物体间若存在摩擦力，摩擦力总是成对出现，方向相反。 【判断】 (1）一个物体在另一个物体表面滑动时，一定产生摩擦力。( ) (2）有摩擦力一定有弹力，有弹力不一定有摩擦力。( ) (3）摩擦力一定作用于两个相互接触的物体之间。( ) 摩擦力作用效果 知识讲解 下图中的物体都处于静止状态，有静摩擦力的是( ) BCD 20 知识讲解 条件法：根据静摩擦力的产生条件，直接判断静摩擦力的有无．（有无相对运动趋势） 假设法：假设两物体间无静摩擦力，看物体是否相对滑动。 状态法：根据物体所处的状态和有关力学条件加以判断。 判断静摩擦力有无的方法： 知识讲解 重为G的玻璃瓶,用手紧握与松握两种情况下,试讨论玻璃瓶受到的静摩擦力大小。 知识讲解 知识讲解 静摩擦力的大小随推力的增大而增大F静=F 当人的水平推力增大到某 一值Fmax 时候，物体就要滑动，此时静摩擦力达到最大值，我们把Fmax叫最大静摩擦力 静摩擦力的大小 两物体间的静摩擦力F静在0与最大静摩擦力Fmax 之间， 即0<F静≤Fmax 24 知识讲解 思考 静摩擦力的大小与压力有关吗？ 静摩擦力大小与压力无关，但最大静摩擦力的大小与正压力成正比 不一定 静止的物体一定有静摩擦力吗？运动的物体一定没有静摩擦力？ 静摩擦力的方向跟运动方向有关系吗？ 静摩擦力的方向跟运动方向没有直接关系 静摩擦力可以是阻力，也可以是动力。但它产生的效果一定是阻碍物体间的相对运动趋势。 静摩擦力一定是阻力吗？ 知识讲解 判断物体B受到的摩擦力及方向 知识讲解 静摩擦力是个的力，不但大 随外力而变化，方向也随外力方向变化而变。 最大静摩擦力与滑动摩擦力一样大吗？ 规律 知识讲解 知识讲解 滑动摩擦力 滑动中慢慢停下来的冰壶受到的是什么摩擦力呢？ 要产生滑动摩擦力需要满足什么条件？ 当一个物体在另一个物体表面滑动的时候，会受到另一个物体阻碍它相对滑动的力，这种力叫作滑动摩擦力。 29 知识讲解 滑动摩擦力产生的条件： 滑动摩擦力产生的条件： 1．两物体相互接触且有挤压 2. 接触面不光滑（粗糙） 3．两物体间有相对运动 有滑动摩擦力一定有弹力 - 滑动摩擦力的方向一定与物体运动的方向相反吗？ 30 知识讲解 与物体相对运动的方向相反，与接触面相切。 滑动摩擦力的方向 31 知识讲解 思考：滑动摩擦力的方向能否与物体运动方向相同？ 滑动摩擦力的方向可以与物体运动的方向相同，也可以相反，但一定与相对运动的方向相反。 滑动摩擦力的方向 知识讲解 画出下图中物体受到的摩擦力（接触面粗糙） 你能测出滑动摩擦力的大小吗？ 知识讲解 滑动摩擦力的大小 滑动摩擦力的大小与哪些因素有关？ 如果滑动摩擦力的大小跟压力的大小存在某种定量关系的话，它们可能是怎样的关系呢？ 知识讲解 滑动摩擦力的大小 感受滑动摩擦力 在桌面上垫一张纸，把一本书压在纸上，然后用手沿着桌面拉动纸张，保持接触面的材料不变，在大小不同的压力下拉动纸张（材料可以是纸、塑料、毛巾、木板等）；然后保持压力不变，改变接触面的材料。 说一说：滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关？ 知识讲解 知识讲解 滑动摩擦力的大小 结论： 滑动摩擦力的大小跟压力成正比。 知识讲解 滑动摩擦力的大小 据说：实验测得橡皮与金属间的动摩擦因数1<μ<4，铟与铟间的动摩擦因数1.5<μ<2.0，将金属放在 1.33×10～1.3×~1.3×-4Pa的真空中．加热到一定的温度并保持一段时间．然后除去表面污物，冷却后测定动摩擦因数可达5～6。 μ能不能大于1呢？ 知识讲解 在我国东北寒冷的冬季。雪橇是常见运输工具。一个有钢制滑板的雪橇，连同车上木料的总重量为4.9×104N.在水平冰道上，马要在水平方向用多大的力，才能够拉着雪橇匀速前进？ 知识讲解 知识讲解 知识讲解 对摩擦力的进一步认识 1．有摩擦力就有弹力，有弹力不一定 有摩擦力，且二者是垂直的 2．摩擦力不一定是阻力 3．计算摩擦力先判断是"静"还是"动" 4．若无特别说明，可认为最大静摩擦力与滑动摩擦力相等 知识讲解 静摩擦力与滑动摩擦力对比 知识讲解 摩擦力的应用与防止 增大摩擦力 知识讲解 摩擦力的应用与防止 知识讲解 流体的阻力 气体和液体都具有流动性，统称为流体。物体在流体中运动时，要受到流体的阻力，阻力的方向与物体相对于流体运动的方向相反。汽车、火车和飞机等在空气中运动，要受到空气的阻力。轮船、潜艇在水面或水下航行，要受到水的阻力。 流体的阻力跟物体相对于流体的速度有关，速度越大，阻力越大。雨滴在空气中下落，速度越来越大，所受空气阻力也越来越大。当阻力增加到跟雨滴所受的重力相等时，二力平衡，雨滴匀速下落。 知识讲解 流体的阻力还跟物体的横截面积有关，横截面积越大，阻力越大。跳伞运动员、飞船返回舱在空中张开降落伞，凭借降落伞较大的横截面积获得较大的空气阻力，安全落地。 流体的阻力还跟物体的形状有关系。头圆尾尖的物体所受的流体阻力较小，这种形状通常叫作流线型。为了减小阻力，轮船的水下部分采用了流线型（图3.2-6）。 知识讲解 一般来说，空气阻力比液体阻力、固体间的摩擦力都要小。 上图3.2-6 水下流线型船体气垫船靠船下喷出的气体，浮在水面航行，受到的阻力小。磁浮列车靠电磁力使列车悬浮在轨道上，速度可达500km/h。 知识讲解 两个相互挤压且相对静止的物体，由于存在相对运动趋势而在接触面上产生阻碍物体相对运动的力叫做静摩擦力。 条件：①两物体接触且挤压；②两物体存在相对运动趋势；③两物体接触面粗糙。 方向：与物体相对运动趋势方向相反 作用点：两物体接触面上 知识讲解 下列说法中正确的是（ ） A、若某接触面上有滑动摩擦力，则也一定有弹力 B、弹力的方向与滑动摩擦力的方向一定垂直 C、滑动摩擦力一定阻碍物体的相对滑动 D、滑动摩擦力一定阻碍物体的运动 ABC 知识讲解 下列说法正确的是(　　) 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,则其间必有摩擦力 D.两物体间无弹力,则其间必无摩擦力 BD 知识讲解 下列有关滑动摩擦力的说法正确的是(　 　) A.有压力一定有滑动摩擦力 B.滑动摩擦力方向一定与物体的运动方向相反 C.滑动摩擦力总是与接触面上的压力垂直 D.只有运动物体才受滑动摩擦力 C 知识讲解 (多选)中央电视台体育频道每周都有棋类节目，如棋类授课和评析。他们的棋盘是竖直的，棋盘上布有磁石，而每个棋子都是一个小磁体。关于棋盘和棋子，下列说法正确的是（ 　） A．小棋子共受四个力的作用 B．棋盘面应选取较粗糙的材料 C．只要磁场力足够大，即使棋盘光滑，棋子也能被吸在棋盘上静止 D．棋子被吸在棋盘上静止时，棋盘对棋子的摩擦力大于棋子的重力 AB 知识讲解 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Fmax=21 N B．木箱所受的最大静摩擦力Fmax=20 N C．木箱与地面间的动摩擦因数μ=0.21 D．木箱与地面间的动摩擦因数μ=0.2 D 知识讲解 如图所示，在水平面上，有沿水平方向的力F1=20 N和F2=11N，物体A保持静止。现保持F2不变，当F1减小到17N时，物体受到的摩擦力大小是（　　） A．6N B．9N C．28N D．31N A 知识讲解 甲、乙两位同学做“拔河”游戏，两人分别用伸平的手掌托起长凳的一端，保持凳子的水平，然后各自向两侧拖拉，如图所示。若凳子下表面各处的粗糙程度相同，且在乙端的凳面上放四块砖，则下列判断正确的是（　　） A．凳子在原处不会被移动 B．凳子向手收回速度快的一方移动 C．凳子向与手掌接触面积大的一方移动 D．凳子向乙方移动 D 知识讲解 甲、乙两位同学做“拔河”游戏，两人分别用伸平的手掌托起长凳的一端，保持凳子的水平，然后各自向两侧拖拉，如图所示。若凳子下表面各处的粗糙程度相同，且在乙端的凳面上放四块砖，则下列判断正确的是（　　） A．凳子在原处不会被移动 B．凳子向手收回速度快的一方移动 C．凳子向与手掌接触面积大的一方移动 D．凳子向乙方移动 B 知识讲解 重为20 N的砖平放在水平地面上，砖与地面间的最大静摩擦力为6 N，动摩擦因数为0.25,现用5.5 N、10 N和15 N的水平力分别去推砖，砖受到的摩擦力分别为多大？ 答案：5.5N(静）5N （动）5N （动） 知识讲解 用20N的水平力在水平地面上拉重60N的物体时， 物体恰能被拉动，物体运动后只需18N的拉力即可使物体做匀速直线运动。 若用15N的水平力拉该物体，物体所受摩擦力 ；若用30N的力拉该物体，物体所受摩擦力大小为 。物体与地面间的动摩擦因数为 。 15N 18N 0.3 知识讲解 如图所示，在水平面上向右运动的物体，质量为20Kg，物体与水平面间的动摩擦因数μ＝0.1，在运动过程中，还受到一个水平向左的大小为10N的拉力作用，则物体受到的滑动摩擦力为（g=10N/Kg）（ ） A．10N，向左 B. 10N，向右 C．20N，向左 D. 20N，向右 C 知识讲解 判断图中物体A是否受摩擦力作用（A和B相对静止，拉力F已知）；若有，判断A受的摩擦力沿什么方向？ (1）图甲中A、B相对地面静止； (2）图乙中A、B一起向右做匀速直线运动； (3）图丙中A、B相对地面静止； (4）图丁中A、B一起向右做匀速直线运动。 知识讲解 如图所示,用水平力F把重力为G的物体按压在竖直墙面上保持静止,墙面与物体间的动摩擦因数为μ。下列说法正确的是(　　) A.当F 增大时,物体所受摩擦力增大 B.当水平力增大为 2F 时,摩擦力为 2μF C.当F 增大时,物体与墙面间的最大静摩擦力增大 D.不论F 如何增加,摩擦力始终为 μG C 知识讲解 装修工人在搬运材料时施加一个水平拉力将其从水平台面上拖出,如图所示,则在匀速拖出的过程中(　　) A.材料与平台之间的接触面积逐渐减小,摩擦力逐渐减小 B.材料与平台之间的接触面积逐渐减小,拉力逐渐减小 C.平台对材料的支持力逐渐减小,摩擦力逐渐减小 D.材料与平台之间的动摩擦因数不变,支持力也不变,因而工人拉力也不变 D 知识讲解 Lavf60.4.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 $$