第3章 第3节 摩擦力（Word教参）-【优化指导】2025-2026学年高中物理必修第一册（教科版2019）

第3节　摩擦力 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。 [对应学生用书P75] 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压力；接触面粗糙；两个物体之间存在相对滑动。 2．滑动摩擦力的作用效果：阻碍物体之间的相对运动。 3．滑动摩擦力的方向：与物体相对运动的方向相反。 4．滑动摩擦力的大小：与物体之间的正压力成正比。 5．滑动摩擦力公式：f＝μN。 μ：动摩擦因数，与接触面的材料、粗糙程度有关。 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压力；接触面粗糙；两个物体之间存在相对运动趋势。 2．静摩擦力的作用效果：阻碍物体之间的相对运动趋势。 3．静摩擦力的方向：与物体相对运动趋势的方向相反。 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0与最大静摩擦力之间。 5．最大静摩擦力：物体与接触面保持相对静止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大于最大静摩擦力，物体之间将发生相对滑动。 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。 (　　×　　) (5)静摩擦力既可以是阻力也可以是动力。 (　　√　　) 备课札记 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 [对应学生用书P76] 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，手掌受到桌面的静摩擦力，该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，感受一下手掌与桌面间的滑动摩擦力。 [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。 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压力； (3)物体与接触面之间有相对运动。 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。 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压力大小和两个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，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，不能想当然地认为等于重力。 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。 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。 [例1] (2024·广西卷改编)工人卸货时常利用斜面将重物从高处滑下。如图，三个货箱正沿着表面均匀的长直木板下滑，已知三个货箱对木板压力相同，货箱各表面材质和粗糙程度均相同。若1、2、3号货箱与直木板间摩擦力的大小分别为Ff1、Ff2和Ff3，则 (　　) A．Ff1<Ff2<Ff3 B．Ff1＝Ff2<Ff3 C．Ff1＝Ff3<Ff2 D．Ff1＝Ff2＝Ff3 D　解析：根据滑动摩擦力的公式f＝μFN，可知滑动摩擦力的大小与接触面积无关，只与接触面的粗糙程度和压力大小有关，由题可知三个货箱各表面材质和粗糙程度均相同，压力大小也相同，故摩擦力相同，即Ff1＝Ff2＝Ff3，D正确。 [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　解析：由题意可知，木箱与地面间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。 [练2] 如图所示，质量为m的木块P在质量为M的长木板ab上滑行，长木板放在水平地面上一直处于静止状态。若长木板ab与地面间的动摩擦因数为μ1，木块P与长木板ab间的动摩擦因数为μ2，则长木板ab受到地面的摩擦力大小为 (　　) A．μ1(m＋M)g B．μ1Mg C．μ1Mg＋μ2mg D．μ2mg D　解析：由于长木板处于静止状态，所以地面对ab施加的是静摩擦力，根据平衡条件得该摩擦力等于木块在上表面施加的滑动摩擦力，故有f＝μ2mg，D正确。 探究点二__静摩擦力 小男孩用力推箱子而没有推动。我们也遇到过类似的情景，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时，总是小心翼翼的紧紧握着，就怕从手里掉下去。 [问题设计] 为什么小男孩推不动箱子？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：因为箱子受到地面的静摩擦力，阻碍箱子相对于地面的运动趋势。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。 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压力；(3)物体与接触面之间有相对运动趋势。 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。 2．静摩擦力的方向：与物体相对于接触面的运动趋势的方向相反。 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) 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。 (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．最大静摩擦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擦力。 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压力成正比。fm＝μN。 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。 [例2] 如图所示，一木块放在水平桌面上，在水平方向上共受F1、F2和摩擦力三个力的作用，木块处于静止状态。其中F1＝5 N、F2＝10 N。若撤去力F1，则木块在水平方向受到的合力可能为(认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力) (　　) A．7 N，方向向左 B．3 N，方向向左 C．7 N，方向向右 D．3 N，方向向右 B　解析：因为木块原来处于静止状态，所以所受摩擦力为静摩擦力，根据力的平衡有F2－F1－f＝0，此时静摩擦力f＝5 N，方向向右，可知最大静摩擦力大于或等于5 N，撤去F1后，木块水平方向受到F2和摩擦力的作用，可知此时合力小于或等于5 N，方向向左，A、C、D错误，B正确。 [练3] 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　解析：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，大小与手的粗糙程度、手的握力、手是否出汗等无关，C正确。 [练4] (2025·山东潍坊高一检测)如图所示，质量m＝50 kg的沙发静止于水平地面上，沙发与地面间的动摩擦因数μ＝0.2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g＝10 N/kg，现给沙发一水平向右的推力，求： (1)当推力F1＝80 N时，地面对沙发的摩擦力大小及方向； (2)当推力F2＝120 N时，地面对沙发的摩擦力大小及方向。 答案：(1)80 N　水平向左　(2)100 N　水平向左 解析：(1)设沙发与地面的最大静摩擦力为fmax，则有fmax＝μFN，FN＝mg 解得fmax＝100 N 当F1＝80 N时，由于F1<fmax，沙发没有动，则地面对沙发的摩擦力为静摩擦力，由二力平衡得f1＝F1 解得f1＝80 N 静摩擦力方向水平向左。 (2)当F2＝120 N时，由于F2>fmax，能够推动沙发，地面对沙发的摩擦力为滑动摩擦力，则有f2＝μFN 解得f2＝100 N 滑动摩擦力的方向水平向左。 [对应学生用书P79] 1．关于摩擦力，有人总结了“四条不一定”，其中说法错误的是 (　　) A．受静摩擦力或滑动摩擦力的物体不一定静止或运动 B．摩擦力不一定是阻力 C．滑动摩擦力不一定阻碍物体间的相对运动 D．摩擦力的方向不一定与物体的运动方向相反 C　解析：受静摩擦力的物体不一定静止，例如物体随水平加速的传送带一起运动时，受滑动摩擦力的物体不一定运动，例如物体在水平地面上滑动，则静止的地面受滑动摩擦力，A正确；摩擦力不一定是阻力，可以是动力，例如物体随水平加速的传送带一起运动时，静摩擦力是动力，B正确；滑动摩擦力一定阻碍物体间的相对运动，C错误；摩擦力的方向与物体的运动方向可能相同，也可能相反，D正确。 2．如图所示，质量为m的沙包，随水平传送带一起向右做匀速直线做运动，在到达右端之前，下列说法中正确的是 (　　) A．沙包受传送带施加的弹力竖直向上 B．仅增大沙包的质量，则沙包与传送带之间的动摩擦因数也增大 C．沙包受传送带施加的摩擦力水平向右 D．沙包受重力、弹力、滑动摩擦力三个力的作用 A　解析：沙包受传送带施加的弹力竖直向上，A正确；仅增大沙包的质量，沙包与传送带之间的动摩擦因数不变，B错误；沙包随传送带一起向右做匀速直线运动，没有发生相对滑动，也没有相对运动趋势，所以沙包所受摩擦力为零，C错误；沙包受重力和弹力两个力的作用，D错误。 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　解析：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。 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f与F的关系如图乙所示，g＝10 N/kg，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　解析：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。 5．如图所示，一质量不计的弹簧原长为10 cm，一端固定于质量m＝2 kg的物体上，在另一端施加一水平拉力F，若物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，当弹簧拉长至12 cm时，物体恰好做匀速运动，g＝10 N/kg，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，弹簧始终在弹性限度内，求： (1)弹簧的劲度系数； (2)将弹簧拉长至11 cm时，物体受到的摩擦力大小； (3)将弹簧拉长至14 cm时，物体受到的摩擦力大小。 答案：(1)200 N/m　(2)2 N　(3)4 N 解析：(1)当弹簧拉长至12 cm时，物体恰好做匀速运动，根据平衡条件有k(x－x0)＝μmg 解得k＝＝200 N/m。 (2)由胡克定律得 F1＝k(x1－x0)＝200×(0.11－0.10) N＝2 N fmax＝F滑＝μmg＝4 N 由于F1<fmax 所以f为静摩擦力，大小为f＝F1＝2 N。 (3)由胡克定律得 F2＝k(x2－x0)＝200×(0.14－0.10)＝8 N 由于F2>fmax 则f为滑动摩擦力，大小为4 N。 学科网（北京）股份有限公司 $$