第3章 第2节 摩擦力-【创新教程】2025-2026学年高中物理必修第一册五维课堂同步课件PPT（人教版2019）

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(3)动摩擦因数μ：它的值跟两接触面的　材料　和　粗糙程度　有关．动摩擦因数μ＝eq \f(Ff,FN)，Ff在接触面内且与相对运动方向　相反　，FN与接触面　垂直　. [知识点2]　静摩擦力　 1．定义：相互接触的两个物体之间只有　相对运动的趋势　，而没有　相对运动　时，这时的摩擦力叫作静摩擦力． 2．方向：总是沿着　接触面　，跟物体　相对运动趋势　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　即将开始运动　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　0　与最大静摩擦力　Fmax　之间，即　0<F≤Fmax　. [自我检测] 1．思维辨析 (1)一个物体在另一个物体表面滑动时，一定产生摩擦力．( × ) (2)摩擦力一定作用于两个相互接触的物体之间．( √ ) (3)静止的物体受到的摩擦力一定是静摩擦力．( × ) (4)运动的物体受到的摩擦力一定是滑动摩擦力．( × ) (5)摩擦力一定是阻力．( × ) 2．基础理解 (1)下列情景中，物体M所受摩擦力Ff的示意图正确的是(　　) 解析：B　[物体静止在粗糙水平面上，但没有相对运动或相对运动趋势，则没有摩擦力，故A错误；汽车停在斜坡上，由于有下滑趋势，因此受到沿着斜坡向上的静摩擦力，故B正确；物体虽贴着竖直墙面，但由于自由下落，因此与竖直墙面没有压力，则没有摩擦力，故C错误；瓶子被握在手中处于静止状态，依据平衡条件，则瓶子受到的静摩擦力与重力平衡，方向竖直向上，故D错误．故应选B.] (2)如图甲、乙、丙所示，质量为2 kg的木块在不同水平拉力作用下，均向右做匀速直线运动． ①以上三图中的木块除了受到水平拉力外，水平方向还要受到一个什么力？你能根据二力平衡确定这个力的大小吗？ ②以上三图中木块受的摩擦力方向向哪？滑动摩擦力的方向与相对运动方向有何规律？ ③比较甲、乙两图，表明滑动摩擦力大小与什么因素有关？比较甲、丙两图，表明滑动摩擦力大小与什么因素有关？ 答案：①滑动摩擦力，其大小和外力大小相等，即3.6 N、6.6 N、5.6 N. ②方向均向左，其方向总与相对运动方向相反． ③甲、乙表明，滑动摩擦力的大小与压力大小有关；甲、丙表明，滑动摩擦力的大小与接触面间的材料有关． 滑动摩擦力 ◆[探究导引] 甲图中物体与地面“一动一静”，乙图中物体与传送带“一慢一快”，丙图中物体与传送带“一左一右”．若各接触面均粗糙，试分析图中物体是否受摩擦力；若存在摩擦力，分析摩擦力的方向． 提示：甲图中物体受到向左的滑动摩擦力；乙、丙图中物体均受到向右的滑动摩擦力． ◆[探究归纳] 1．滑动摩擦力的产生条件 两物体eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(①接触面粗糙,②相互挤压,③具有相对运动滑动))缺一不可 2．滑动摩擦力的方向 (1)在接触面上，与接触面相切，且与物体相对运动的方向相反． (2)与物体的运动方向可能相同，也可能相反． 例如： 3．滑动摩擦力的大小 (1)公式法：根据公式Ff＝μFN计算． ①正压力FN是物体与接触面间的压力，不一定等于物体的重力，FN的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． [特别提醒] (1)滑动摩擦力的方向与“相对运动的方向相反”并不是与“运动方向”相反． (2)滑动摩擦力的作用总是阻碍物体的相对运动，而不是阻碍物体的运动． [例1]　如图所示，汽车B在水平路面上以相对于地面的速度v1向右运动，车上的货物A以相对于地面的速度v2向右运动．下列判断正确的是(　　) A．若v1<v2，货物A受到了汽车B所施加的向右的滑动摩擦力 B．若v1<v2，汽车B受到了货物A所施加的向右的滑动摩擦力 C．若v1>v2，货物A受到了汽车B所施加的向左的滑动摩擦力 D．若v1>v2，汽车B受到了货物A所施加的向右的滑动摩擦力 [解析]　B　[若v1<v2时，货物向右滑动，货物A受到汽车B所施加的向左的滑动摩擦力，汽车B受到货物A所施加的向右的滑动摩擦力，选项A错误，B正确；若v1>v2时，货物A相对汽车B向左滑动，受到汽车B所施加的向右的滑动摩擦力，汽车B受到货物A所施加的向左的滑动摩擦力，故选项C、D错误．] ◆[跟踪训练] 1．质量为2 kg的物体，静止在水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数为0.5，最大静摩擦力与滑动摩擦力相等．现给物体一水平拉力(g取10 m/s2)，问： (1)当拉力大小为5 N时，地面对物体的摩擦力是多少？ (2)当拉力大小为12 N时，地面对物体的摩擦力是多少？ (3)此后若将拉力减小为5 N(物体仍在滑动)，地面对物体的摩擦力是多少？ (4)若撤去拉力，在物体继续滑动的过程中，地面对物体的摩擦力是多少？ 解析：物体所受滑动摩擦力(最大静摩擦力Fmax)的大小为F＝μFN＝μmg＝0.5×2×10 N＝10 N. (1)当拉力F1＝5 N时，F1<Fmax，物体静止，由二力平衡可知F静＝F1＝5 N. (2)当拉力F2＝12 N时，F2>Fmax，物体要滑动， F滑＝F＝10 N. (3)当拉力减小为5 N时，物体仍在滑动，故 F滑＝F＝10 N. (4)当撤去拉力后，由于物体继续滑动，仍受滑动摩擦力的作用，F滑＝F＝10 N. 答案：(1)5 N　(2)10 N　(3)10 N　(4)10 N 对静摩擦力的理解和应用 ◆[探究导引] 把木块放在水平桌面上，用弹簧测力计沿水平方向向右拉木块，如图所示． 当测力计的示数为1 N时，木块没有动；逐渐增大拉力至2 N时，木块仍静止；继续增大拉力到4 N时，木块开始移动，此时拉力突然变小到3.8 N，此后木块匀速运动，拉力保持3.8 N不变． (1)木块受到拉力1 N时，有相对桌面运动的趋势但没有运动，说明什么呢？ (2)随着外力的增大，静摩擦力有什么变化？ (3)静摩擦力在哪里产生？沿什么方向？ 提示：(1)说明桌面对木块施加一个与拉力方向相反的、大小也为1 N的力，这个力就是桌面对木块的静摩擦力． (2)静摩擦力的大小随着外力的增大而增大，但有一个最大值． (3)静摩擦力产生在相对静止但有相对运动趋势的物体之间．静摩擦力的方向与接触面相切，与物体相对运动趋势的方向相反． ◆[探究归纳] 1．静摩擦力产生的条件 两物体eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(①接触面粗糙,②相互挤压,③具有相对运动趋势))缺一不可 2．静摩擦力的方向 (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． 例如： 3．静摩擦力的大小 (1)大小的范围：0<F≤Fmax. (2)计算：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． (3)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． [特别提醒] (1)不能认为受静摩擦力的物体一定静止，运动的物体之间也可能存在静摩擦力． (2)静摩擦力的效果不是阻碍物体的运动，而是阻碍物体间的相对运动趋势． (3)静摩擦力是被动力，在一定范围内其大小随外力变化而变化，并不是一个定值． [例2]　如图所示，一质量M＝2 kg的物体放在动摩擦因数μ＝0.2的粗糙水平面上，用一条质量不计的细绳绕过定滑轮和一只m0＝0.1 kg的小桶相连．已知M与水平面间的最大静摩擦力Fm＝4.5 N，滑轮的摩擦不计，g取10 N/kg，求在以下情况中M受到的摩擦力的大小． (1)只挂m0，处于静止状态时； (2)只挂m0，但在M上再放一个M′＝3 kg的物体时； (3)只在桶内加入m1＝0.33 kg的沙子时． 思路引导：解答本题时应明确以下两点： (1)小桶静止时，根据二力平衡知：FT＝m0g. (2)M静止时，根据二力平衡知：Ff＝FT. [解析]　(1)因为m0g＝1 N<Fm，M处于静止状态，所以受静摩擦力作用，由二力平衡得F1＝m0g＝1 N. (2)在M上再放一个M′＝3 kg的物体，M仍静止，故所受静摩擦力F2＝F1＝m0g＝1 N. (3)因为(m0＋m1)g＝4.3 N<Fm，故M处于静止状态，所受静摩擦力F3＝(m0＋m1)g＝4.3 N. [答案]　(1)1 N　(2)1 N　(3)4.3 N [易错警示]　易混淆的“三个方向”的辨析 (1)运动方向：物体的运动方向一般选地面上固定不动的物体作为参考系判定． (2)相对运动方向：物体间的相对运动方向，指以其中一个物体A为参考系，另一个物体B的运动方向，即为物体B相对物体A的运动方向，反之也可． (3)相对运动趋势的方向：由于两物体间静摩擦力的存在而没有发生相对运动，其相对运动方向可用假设法(假设无静摩擦力)判定． ◆[跟踪训练] 2．判断各图中物体A是否受摩擦力作用(A和B相对静止)；若有，判断A受的摩擦力沿什么方向？ (1)图a中A、B相对地面静止； (2)图b中A、B相对地面静止； (3)图c中A、B一起向右做匀速直线运动； (4)图d中A、B一起向右做匀速直线运动． 解析：图a情况，物体A处于平衡状态，假设物体A受静摩擦力作用，根据二力平衡知识可知，物体A的平衡状态被破坏，因此假设是错误的，故在图a情况下物体A不受摩擦力．图b情况下，物体A也处于平衡状态，由于A受向右的力F的作用，由二力平衡知A一定受向左的静摩擦力作用．图c情况，用力F拉水平地面上的B物体，B物体及其上面的A物体保持相对静止做匀速直线运动，假设A受静摩擦力作用，根据二力平衡知识可知，物体A的平衡条 件被破坏，因此假设是错误的，A不受摩擦力作用．图d情况下，由于A做匀速直线运动，说明A在水平方向上平衡，根据二力平衡可知，A在水平方向上一定受到静摩擦力的作用与F相平衡，静摩擦力的方向与运动方向相反． 答案：(1)不受摩擦力作用　(2)向左的静摩擦力　(3)不受摩擦力作用　 (4)向左的静摩擦力 ◆[课堂小结] 误区一：误认为只有静止的物体才受静摩擦力作用，滑动摩擦力一定产生于运动的物体间 静摩擦力产生于两个相对静止的物体间，它们可能都运动；滑动摩擦力产生于两个相对运动的物体间，它们中可能有一个物体静止．例如，汽车加速前进时，相对于车厢静止的箱子随汽车一起运动受到向前的静摩擦力；狗拉雪橇向前运动时，静止的地面受到滑动摩擦力． 误区二：误认为摩擦力的方向一定与物体的运动方向相反 实际上摩擦力与相对运动方向或相对运动趋势方向相反，与物体的运动方向可能相反，可能相同，还可能与物体的运动方向不在一条直线上． 误区三：误认为物体间的压力越大，摩擦力就越大 实际上滑动摩擦力、最大静摩擦力与物体间的压力有关，压力越大，则滑动摩擦力和最大静摩擦力就越大，而静摩擦力的大小与物体间的压力无关． 误区四：误认为摩擦力一定是阻力 实际上摩擦力阻碍的是物体间的相对运动，摩擦力不一定是阻力，有可能是动力，如传送带就是利用摩擦力作为动力，将粮食由低处送到粮仓中． [案例]　如图所示，一辆汽车在平直公路上，车上有一木箱，试判断下列情况中，木箱所受摩擦力的方向，并说明摩擦力充当动力还是阻力． (1)汽车由静止加速运动时(木箱和车面无相对滑动)； (2)汽车刹车时(二者无相对滑动)； (3)汽车匀速运动时(二者无相对滑动)； (4)汽车刹车，木箱在车上向前滑动时； (5)汽车在匀速过程中突然加速，木箱在车上滑动时． [解析]　(1)木箱随汽车一起由静止加速运动时，假设二者的接触面是光滑的，则汽车加速时，木箱由于惯性要保持原有静止状态．因此它将相对于汽车向后滑动，而实际木箱没有滑动，说明木箱有相对汽车向后滑动的趋势，所以，木箱受到向前的静摩擦力，此时静摩擦力是动力． (2)汽车刹车时，速度减小，假设木箱与汽车的接触面是光滑的，则木箱将相对汽车向前滑动，而实际木箱没有滑动，说明木箱有相对汽车向前滑动的趋势，所以木箱受到向后的静摩擦力，此时静摩擦力是阻力． (3)木箱随汽车一起匀速运动时，二者无相对滑动，假设木箱受水平向右的摩擦力，跟木箱接触的物体只有汽车，汽车最多能对它施加两个力(支持力F1和摩擦力F2)，由二力平衡条件知：F1与G抵消，但没有力与F2抵消，不能做匀速直线运动，这与题意矛盾，所以假设错误，即木箱不受摩擦力． (4)汽车刹车，木箱相对于汽车向前滑动，易知木箱受到向后的滑动摩擦力，此时滑动摩擦力是阻力． (5)汽车在匀速过程中突然加速，木箱相对于汽车向后滑动，易知木箱受到向前的滑动摩擦力，此时滑动摩擦力是动力． [答案]　见解析 1．(对摩擦力的理解)关于摩擦力，有人总结了“四条不一定”，其中说法错误的是(　　) A．摩擦力的方向不一定与物体的运动方向相同 B．静摩擦力的方向不一定与运动方向共线 C．受静摩擦力或滑动摩擦力的物体不一定静止或运动 D．静摩擦力一定是阻力，滑动摩擦力不一定是阻力 解析：D　[滑动摩擦力与物体的相对运动方向相反，即相对相接触的那个物体的运动方向相反，与物体的实际运动方向可以成任意角度，故A正确；静摩擦力的方向不一定与运动方向共线，比如：贴着车厢壁运行的物体，故B正确；货物在传送带上向高处运动时，货物受静摩擦力但不静止；受到滑动摩擦力却是静止的，比如：正在地面上滑行的物体，地面受到是滑动摩擦力，而地面是静止的，故C正确；静摩擦力与物体的相对运动趋势的方向相反，它可以是阻力、可以是动力，故D错误．] 2. (多选)(摩擦力在生活中的应用)用手握住一个油瓶(瓶始终处于竖直方向)，如图所示．下列说法中正确的有(　　) A．瓶中油越多，手必须握得越紧 B．手握得越紧，油瓶受到的摩擦力越大 C．不管手握得有多紧，油瓶受到的摩擦力总是一定的 D．以上说法都正确 解析：AC　[用手握住油瓶，油瓶不掉落下来，表明手对油瓶竖直向上的静摩擦力跟油瓶受到的重力平衡，静摩擦力的大小由油瓶和油受到的重力(大小)决定；油瓶变重，它受到的静摩擦力必须随之增大，即手握得紧一点才能保证油瓶不会掉落下来；如果手握得不够紧，正压力不够大，最大静摩擦力小于油瓶受到的重力，油瓶就会掉下来，所以选项A正确；手握得越紧，手与油瓶之间的正压力越大，最大静摩擦力也越大，但是油瓶受到的是与油瓶重力相平衡的静摩擦力，大小等于油瓶受到的重力，可见，选项B、D错误，选项C正确．] 3．如图所示，物体A、B在力F的作用下一起以相同速度沿F方向匀速运动，关于物体A所受的摩擦力，下列说法正确的是(　　) A．甲、乙两图中物体A均受摩擦力，且方向均与F相同 B．甲、乙两图中物体A均受摩擦力，且方向均与F相反 C．甲、乙两图中物体A均不受摩擦力 D．甲图中物体A不受摩擦力，乙图中物体A受摩擦力，方向和F方向相同 解析：D　[甲图中，假设A、B接触面光滑，A保持匀速运动，A、B还是相对静止，说明A、B间没有相对运动趋势，A、B间没有静摩擦力；而乙图中A物体有向下滑动的趋势，说明A受静摩擦力．故D正确．] 4．(摩擦力大小计算)如图所示，一重为40 N的木块原来静止在水平桌面上，某瞬间在水平方向上同时受到两个方向相反的力F1、F2的作用，其中F1＝13 N，F2＝6 N，已知木块与地面间的动摩擦因数为0.2，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求： (1)木块受到的摩擦力的大小和方向； (2)当只将F1撤去时，木块受到的摩擦力的大小和方向； (3)若撤去的力不是F1而是F2，求木块受到的摩擦力的大小和方向． 解析：当木块运动时受到的滑动摩擦力为 F滑＝μFN＝μG＝0.2×40 N＝8 N， 故木块受到地面的最大静摩擦力为8 N. (1)加上F1、F2后，F1和F2相当于一个方向向右的F＝F1－F2＝7 N的力，由于F小于最大静摩擦力，故木块处于静止状态，则木块受到地面静摩擦力的作用，大小为7 N，方向水平向左． (2)由于F2小于最大静摩擦力，故木块仍保持静止．由二力平衡知识知，木块受到的静摩擦力大小等于F2，即大小为6 N，方向水平向右． (3)撤掉F2后，由于F1大于最大静摩擦力，则木块受到的摩擦力为滑动摩擦力，大小为8 N，方向水平向左． 答案：(1)7 N　水平向左　(2)6 N　水平向右　(3)8 N　水平向左 $$