17 第三章 2.摩擦力-【名师导航】2024-2025学年高中物理必修第一册同步课件(人教版2019)

第三章　相互作用——力 2．摩擦力 整体感知·自我新知初探 [学习任务] 任务1．理解摩擦力的产生条件，会区分静摩擦力和滑动摩擦力。 任务2．知道滑动摩擦力的方向及其计算方法。 任务3．知道静摩擦力及最大静摩擦力的概念。 任务4．会结合生活中的实例判断摩擦力的有无及方向，知道增大或者减小摩擦力的方法。 2．摩擦力 [问题初探] 问题1　滑动摩擦力与静摩擦力产生条件的区别是什么？ 问题2　受滑动摩擦力的物体一定是运动的吗？ 问题3　滑动摩擦力计算公式 Ff＝μF压中F压一定等于物体的重力吗？ 整体感知 探究重构 应用迁移 2．摩擦力 [自我感知]　经过你认真的预习，结合你对本节课的理解和认识，请画出本节课的知识逻辑体系。 整体感知 探究重构 应用迁移 2．摩擦力 探究重构·关键能力达成 [链接教材]　如图所示是教材中探究摩擦力大小与压力大小关系的实验，该实验对物体的运动有什么要求？发现了什么定性关系？ 知识点一　滑动摩擦力 提示：物体必须做匀速运动；摩擦力大小随压力的增大而增大。 2．摩擦力 1．定义：两个相互接触的物体，当它们________时，在接触面上会产生一种____________的力，这种力叫作滑动摩擦力。 2．产生条件：(1)物体相互接触且________。(2)接触面粗糙。(3)两物体间有________。 3．方向：总是沿着接触面，并且跟物体________的方向相反。 4．大小：Ff＝μF压，即滑动摩擦力的大小跟压力的大小成____。式中μ为__________，没有单位，它的数值跟相互接触的两个物体的____和接触面的________有关。 相对滑动 阻碍相对运动 相互挤压 相对运动 相对运动 正比 动摩擦因数 材料 粗糙程度 整体感知 探究重构 应用迁移 2．摩擦力 2023年9月9日，中国冰壶联赛(伊春站)正式开赛，伊春站比赛也是当年中国冰壶联赛的首战赛。冰壶比赛过程中涉及许多力学问题。 问题1　冰壶在冰面上运动的阻力主要是什么力？ 提示：滑动摩擦力。 整体感知 探究重构 应用迁移 2．摩擦力 问题2　比赛中，运动员为什么有时要用毛刷在冰壶前方擦地？ 提示：因为擦地可以使冰面温度升高，使冰面融化，从而形成水层，水层会减小滑动摩擦力，可以让冰壶滑得更远。 问题3　以上现象说明滑动摩擦力大小与哪个因素有关？ 提示：滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度有关。 整体感知 探究重构 应用迁移 2．摩擦力 1．滑动摩擦力的方向 (1)与接触面相切，且与物体相对运动的方向相反。 (2)“相对运动”与“运动”意义不同，因此，摩擦力方向与物体的运动方向可能相同，也可能相反。 整体感知 探究重构 应用迁移 2．摩擦力 2．滑动摩擦力的大小 (1)公式法：根据公式Ff＝μF压计算。 ①正压力F压是物体与接触面间的压力，不一定等于物体的重力，其大小根据物体的受力情况确定。 ②动摩擦因数μ与材料和接触面的粗糙程度有关，而与物体间的压力、接触面的大小无关。 (2)二力平衡法：物体处于平衡状态(匀速运动或静止)时，根据二力平衡条件求解。 整体感知 探究重构 应用迁移 2．摩擦力 【典例1】　(对滑动摩擦力的理解)有关滑动摩擦力，下列说法正确的是(　　) A．滑动摩擦力的方向一定与物体运动方向相反 B．有滑动摩擦力必有弹力 C．物体在支持面上的滑动速度越大，滑动摩擦力也一定越大 D．公式Ff＝μFN中的压力FN一定等于物体重力的大小 √ 整体感知 探究重构 应用迁移 2．摩擦力 B　[滑动摩擦力总是阻碍物体间的相对运动，滑动摩擦力的方向一定与物体相对运动的方向相反，但不一定与物体运动方向相反，故A错误；摩擦力的产生条件是有弹力，接触面粗糙，有相对运动，故B正确；滑动摩擦力的大小Ff＝μFN，与物体在支持面上的滑动速度无关，其中FN为压力，FN与接触面垂直，不一定等于重力，故C、D错误。] 【典例2】　(选自鲁科版教材·滑动摩擦力的计算)有的地方，人们常用狗拉雪橇载人及物品。已知雪橇与雪地间的动摩擦因数为0.02，雪橇(包括所载人及物品)的总质量为300 kg。若近似认为狗以水平拉力拉着雪橇在水平雪地上做匀速直线运动，求狗拉雪橇的拉力大小。(取重力加速度g＝9.8 N/kg) [思路点拨]　以雪橇为研究对象，其受到的拉力和摩擦力如图所示。雪橇在水平雪地上做匀速直线运动，由二力平衡可知，狗拉雪橇的拉力与滑动摩擦力大小相等，由此可求出狗拉雪橇的拉力大小。 整体感知 探究重构 应用迁移 2．摩擦力 [解析]　由题意可知，μ＝0.02，m＝300 kg 雪橇做水平方向的匀速直线运动，则 F＝Ff，FN＝mg 由滑动摩擦力公式Ff＝μFN 知F＝μmg＝0.02×300×9.8 N＝58.8 N 故狗拉雪橇的拉力大小为58.8 N。 [答案]　58.8 N [母题变式]　如果雪地的情况不变，当狗拉着雪橇在水平雪地上加速前进时，雪橇所受的摩擦力是否改变？请简述理由。 [解析]　雪橇所受的滑动摩擦力Ff＝μFN，因狗以水平拉力拉雪橇，无论匀速运动，还是加速运动，雪橇对地面的压力均为FN＝mg，故滑动摩擦力Ff＝μmg＝58.8 N，不会改变。 [答案]　不变，理由见解析 整体感知 探究重构 应用迁移 2．摩擦力 规律方法　求解滑动摩擦力大小的思路 (1)判断滑动摩擦力的有无：根据接触面的性质和物体间是否产生相对运动，确定物体之间是否存在滑动摩擦力。 (2)求解滑动摩擦力大小方法的选取： ①如果物体做非匀速直线运动，可根据公式Ff＝μFN求解滑动摩擦力的大小； ②如果物体做匀速直线运动，可根据二力平衡法和公式法求解滑动摩擦力的大小。 整体感知 探究重构 应用迁移 2．摩擦力 [链接教材]　如图所示是教材中利用传感器探究静摩擦力大小得到的F-t图像，通过图像获取哪些信息(提供1～2条)? 知识点二　静摩擦力 提示：静摩擦力的大小随外力增大而增大；静摩擦力存在一个最大值；静摩擦力的最大值略大于滑动摩擦力。 整体感知 探究重构 应用迁移 2．摩擦力 1．定义：相互接触的两个物体之间只有________的趋势，而没有________时，这时的摩擦力叫作静摩擦力。 2．产生条件：(1)物体相互接触且________。(2)接触面粗糙。(3)两物体间相对静止但有____________。 3．方向：总是沿着接触面，跟物体____________的方向相反。 相对运动 相对运动 相互挤压 相对运动趋势 相对运动趋势 整体感知 探究重构 应用迁移 2．摩擦力 4．大小 (1)最大静摩擦力：静摩擦力的增大有一个限度，即物体间即将开始________时的摩擦力。 (2)静摩擦力大小范围：物体间实际产生的静摩擦力在____________ _______________之间。 相对运动 0与最大 静摩擦力Fmax 整体感知 探究重构 应用迁移 2．摩擦力 如图所示，用手握住装有水的水杯，使其静止在空中。 问题1　手对水杯的静摩擦力大小是多少？ 提示：手对水杯的静摩擦力等于水杯和水的重力。 问题2　如果换一小孩握住同一水杯，为了仍保持水杯 静止在空中，小孩通常会怎么做？此过程中，水杯所 受静摩擦力大小是否发生变化？ 提示：当物体较重或较光滑时，小孩会下意识地用更大的力握紧物体；此过程中，水杯所受的静摩擦力大小不变。 整体感知 探究重构 应用迁移 2．摩擦力 问题3　由此可见，静摩擦力的大小与正压力是否也成正比？在用不同大小的力握紧同一水杯过程中，我们说什么摩擦力增大？ 提示：静摩擦力大小与正压力无关；用手握紧同一水杯，压力增大，最大静摩擦力增大。 整体感知 探究重构 应用迁移 2．摩擦力 1．判断静摩擦力有无的两种方法 (1)条件判断法：接触面之间有压力、粗糙且有相对运动趋势。 (2)假设法 整体感知 探究重构 应用迁移 2．摩擦力 2．静摩擦力的方向 (1)方向：与相对运动趋势方向相反，与物体运动方向无直接关系。 (2)判定静摩擦力方向的两种方法 ①假设法：假设接触面是光滑的，判断物体将向哪个方向滑动，从而确定相对运动趋势的方向，进而判断出静摩擦力的方向。 ②状态法：当物体受力处于平衡状态时，根据二力平衡，判断出静摩擦力的方向。 整体感知 探究重构 应用迁移 2．摩擦力 3．静摩擦力的大小 (1)范围：0＜F≤Fmax。 一般情况下，最大静摩擦力Fmax略大于滑动摩 擦力，为分析问题方便，可认为二者相等。 (2)计算：物体匀速直线运动或静止时，根据二力平衡条件求解。 (3)静摩擦力大小与正压力无关，最大静摩擦力与正压力成正比。 整体感知 探究重构 应用迁移 2．摩擦力 【典例3】　(对静摩擦力的理解)关于静摩擦力，下列说法正确的是(　　) A．两个表面粗糙的物体，只要直接接触就会产生静摩擦力 B．静摩擦力总是阻碍物体的运动 C．静摩擦力的方向跟物体间相对运动趋势的方向相反 D．两个物体之间的静摩擦力总是一个定值 √ 整体感知 探究重构 应用迁移 2．摩擦力 C　[两个表面粗糙的物体，直接接触产生弹性形变，且有相对运动趋势，就会产生静摩擦力，故A错误；静摩擦力的方向总是与物体相对运动趋势方向相反，故B错误，C正确；对一个条件确定的接触面，两个物体之间的静摩擦力的大小是可以变化的，而最大静摩擦力是一定的，故D错误。] 【典例4】　(静摩擦力有无及方向的判断)(多选)如图所示，物体A、B叠放在水平地面上，水平力F作用在A上，使二者一起向左做匀速直线运动，下列说法正确的是(　　) A．A、B之间无摩擦力 B．A受到B的摩擦力水平向右 C．B受到A的摩擦力水平向左 D．地面对B的摩擦力为静摩擦力，水平向右 √ √ 整体感知 探究重构 应用迁移 2．摩擦力 [思路点拨]　 整体感知 探究重构 应用迁移 2．摩擦力 BC　[对A，由于A匀速运动，由二力平衡条件可知，B对A的摩擦力必与F等大反向，故A错误，B正确；对A、B整体分析，由于A、B一起向左匀速运动，则地面对B的摩擦力一定为滑动摩擦力，且水平向右，对B由二力平衡条件分析可知，A对B的摩擦力水平向左，故C正确，D错误。] [母题变式]　上例中，若将“二者一起向左做匀速直线运动”改为“二者一直静止”不动，其他条件不变，分析A、B受到摩擦力的大小和方向。 [提示]　A受到B向右的静摩擦力，大小为F；B受到A向左的静摩擦力和地面向右的静摩擦力，大小均为F。 【典例5】　(静摩擦力的计算)如图所示，静止在水平桌面上的木块在水平方向受到推力F1、F2和摩擦力Ff的作用。已知F1＝10 N，F2＝2 N，则木块受到的摩擦力大小为(　　) A．2 N　　 B．10 N C．8 N D．12 N √ 整体感知 探究重构 应用迁移 2．摩擦力 C　[由于F1＞F2，木块有向右运动的趋势，所以静摩擦力Ff方向水平向左；又由三力平衡有F1－F2－Ff＝0，解得Ff＝F1－F2＝8 N，故C正确。] 【教用·备选例题】 【典例1】　(多选)如图所示为皮带运输机的示意图，A为传送带上的货物，则(　　) A．如果货物A随传送带一起向上匀速运动，A受到沿斜面向上的摩擦力 B．如果货物A随传送带一起向下匀速运动，A受到沿斜面向下的摩擦力 C．如果货物A和传送带都静止，A不受摩擦力 D．如果货物A和传送带都静止，A对传送带有沿斜面向下的摩擦力 √ √ 整体感知 探究重构 应用迁移 2．摩擦力 AD　[货物A与传送带保持相对静止，所以受静摩擦力作用，静摩擦力的方向与相对运动趋势方向相反。不管货物A随传送带一起向上或向下匀速运动，都有相对于传送带向下滑动的趋势，那么摩擦力的方向均沿斜面向上，故A项正确，B项错误；如果货物A和传送带都静止，货物A相对于传送带有向下的运动趋势，传送带相对于货物A有向上的运动趋势，则货物A给传送带的摩擦力方向沿斜面向下，故C项错误，D项正确。] 【典例2】　(多选)如图所示，一质量为m的木块在水平拉力作用下在长木板上向右滑行，质量为M的长木板处于静止状态，已知木块与木板间的动摩擦因数为μ2，木板与地面间的动摩擦因数为μ1，木块受到的摩擦力为Ff2，木板受到地面的摩擦力Ff1，则(　　) A．Ff2大小为μ2mg，方向向左 B．Ff2大小为μ2Mg，方向向左 C．Ff1大小为μ1(m＋M)g，方向向左 D．Ff1大小为μ2mg，方向向左 √ √ 整体感知 探究重构 应用迁移 2．摩擦力 AD　[由于质量为m的木块对质量为M的木板正压力等于自身重力，则所受质量为M的木板滑动摩擦力大小Ff2＝μ2FN＝μ2mg，方向水平向左，故A正确，B错误；质量为M的木板处于静止状态，水平方向受到质量为m的木块滑动摩擦力和地面的静摩擦力，根据平衡条件知木板受到地面的摩擦力的大小是Ff1＝Ff2＝μ2mg，方向向左，故D正确，C错误。] 应用迁移·随堂评估自测 1．下列关于摩擦力的说法正确的是(　　) A．摩擦力大小总跟正压力大小成正比 B．滑动摩擦力大小跟两物体间相对运动的速度大小无关 C．手握住瓶颈使瓶子竖直悬空静止，握得越紧时，手与瓶颈间的摩擦力越大 D．小孩沿竖直杆匀速向上爬时，他受的摩擦力大于重力 2 4 3 题号 1 √ 2．摩擦力 B　[滑动摩擦力大小总跟正压力大小成正比，静摩擦力与受力情况和运动情况有关，但与正压力不成正比，故A错误；根据Ff＝μF压可知滑动摩擦力大小跟两物体间相对运动的速度大小无关，故B正确；手握住瓶颈使瓶子竖直悬空静止，静摩擦力大小等于瓶子的重力大小，手握得越紧时，手与瓶颈间的静摩擦力大小保持不变，仍等于瓶子的重力大小，故C错误；小孩沿竖直杆匀速向上爬时，根据受力平衡可知他受的摩擦力大小等于重力，故D错误。] 2 4 3 题号 1 2．(多选)如图甲、乙所示，物体A、B在力F作用下一起以相同的速度沿F方向匀速运动，关于物体A、B所受的摩擦力，下列说法正确的是(　　) A．图甲中物体A受摩擦力，且方向与F相同 B．图甲中物体A不受摩擦力 C．图乙中物体A受摩擦力，且方向与F相同 D．图乙中物体B受到斜面的摩擦力，且方向和F相反 2 3 题号 1 4 √ √ √ 整体感知 探究重构 应用迁移 2．摩擦力 BCD　[因为物体A、B在力F作用下一起以相同的速度沿F方向匀速运动，所以物体A所受合力为0，对题图甲而言，物体A水平方向没有受到力，所以也不受摩擦力，故A错误，B正确；而对题图乙中的物体A受力分析可知，物体A沿斜面方向合力为0，则摩擦力与重力沿斜面向下的分力等大反向，即摩擦力方向沿斜面向上，即摩擦力方向与F相同，故C正确；题图乙中，物体B沿斜面向上运动，斜面对物体B有沿斜面向下的滑动摩擦力作用，即摩擦力方向和F相反，故D正确。] 2 3 题号 1 4 3．如图所示，水平力F将物体P压在竖直墙上，物体P处于静止状态，则下列说法正确的是(　　) A．若增大F，则P所受摩擦力增大 B．若减小F，则P所受摩擦力减小 C．若在P上放一物体，物体P仍处于静止状态，则P所受摩擦力增大 D．若在P上放一物体，物体P仍处于静止状态，则P所受摩擦力不变 2 3 题号 4 1 √ 整体感知 探究重构 应用迁移 2．摩擦力 C　[物体P在竖直方向上受重力和静摩擦力，两个力平衡，增大或减小F，静摩擦力始终等于重力，保持不变；在P上放一物体，由于静摩擦力等于总重力，所以摩擦力变大，故选C。] 2 3 题号 4 1 4．一本书重约5 N，有314页，书本正面朝上。现将一张A4纸夹在第157页与第158页间，A4纸能够覆盖几乎整个书页，如图所示。若要将A4纸抽出，至少需用约2 N的拉力。不计书皮及A4纸的质量，则A4纸和书之间的动摩擦因数最接近(　　) A．20 B．30 C．0.40 D．0.50 2 4 3 题号 1 C　[A4纸抽出时，A4纸上下表面都受到书本的滑动摩擦力，有Ff＝2μFN＝μG，解得A4纸和书之间的动摩擦因数为μ＝0.4，故选C。] √ 整体感知 探究重构 应用迁移 2．摩擦力 回归本节知识，完成以下问题： 1．影响滑动摩擦力大小的因素有哪些？ 提示：压力的大小、接触面的粗糙程度。 2．静止的物体总受静摩擦力，运动的物体总受滑动摩擦力，这种说法正确吗？ 提示：不正确。 例如黑板擦在桌面上滑动，静止的桌面受到黑板擦对它的滑动摩擦力；人走路，人与地面之间为静摩擦力。 整体感知 探究重构 应用迁移 2．摩擦力 3．摩擦力的方向总与物体运动方向相反，摩擦力总是阻力，这种说法对吗？ 提示：不对。摩擦力与物体的相对运动的方向相反，可以是动力也可以是阻力。 整体感知 探究重构 应用迁移 2．摩擦力 $$