3.2 摩擦力 课件 -2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

该高中物理课件聚焦摩擦力，系统讲解滑动摩擦力和静摩擦力的定义、产生条件、方向判断及大小规律，通过“行走之谜”“刹车之力”等日常现象导入，以定义分类、实验探究、应用控制为支架，构建从现象到规律的知识脉络。 其亮点在于融合科学探究与科学思维，通过滑动摩擦力影响因素实验、静摩擦力拉力变化实验培养探究能力，结合传送带模型、雪橇例题深化对“相对运动”的理解，小结清晰梳理知识要点，助力学生形成物理观念，教师可高效开展概念教学与能力培养。

人教版高中物理必修第一册 第3章 第2节 摩擦力 1.7.2013 大家好，欢迎来到今天的物理课堂。我们每天都在与一个看不见却无处不在的力打交道，它让我们能稳稳地站立，也让汽车能及时停下。这个力就是摩擦力。今天，我们将一起深入探索摩擦力的奥秘，了解它的规律和应用。 ‹#› 新课导入：无处不在的摩擦力 行走之谜 为什么我们能平稳走在地面，却在光滑的冰面上寸步难行，甚至容易滑倒摔跤？ 刹车之力 行驶中的汽车遇到突发状况，猛踩刹车后，究竟是什么力量让高速的车身迅速静止？ 推箱之惑 推动静止的重箱时，起步阶段总是最费力的；一旦箱子滑动起来，似乎就轻松多了？ 花纹之秘 无论是鞋底还是汽车轮胎，都设计了凹凸不平的纹路，这仅仅是为了美观吗？ 1.7.2013 请大家思考几个生活中的现象。为什么我们在冰上走路容易摔跤？为什么急刹车时车能停下来？为什么推重物最难的是开始的那一刻？这些问题的答案都指向了我们今天的主角——摩擦力。它既是我们前进的助力，有时也是阻碍我们运动的阻力。 ‹#› 这些看似互不相关的日常现象，背后都指向了同一个物理概念： 它就是摩擦力。它既是我们前进的“隐形助力”，让我们能行走、车辆能制动；也是运动中的“天然阻力”，让推动重物变得困难。今天这节课，就让我们一起走进摩擦力的世界，探索它的奥秘与规律。 1.7.2013 请大家思考几个生活中的现象。为什么我们在冰上走路容易摔跤？为什么急刹车时车能停下来？为什么推重物最难的是开始的那一刻？这些问题的答案都指向了我们今天的主角——摩擦力。它既是我们前进的助力，有时也是阻碍我们运动的阻力。 ‹#› PART 01 摩擦力的基本概念 1.7.2013 首先，让我们进入第一部分，来学习摩擦力的基本概念。我们将明确什么是摩擦力，以及它有哪些不同的类型。 ‹#› 1、摩擦力的定义 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趋势时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动或阻碍相对运动趋势的力，这种力叫做摩擦力。 2、摩擦力的分类 摩擦力可分为：滑动摩擦力、静摩擦力、滚动摩擦力 1.7.2013 那么，到底什么是摩擦力呢？简单来说，当两个物体接触，并且有相对运动或者有相对运动的趋势时，就会产生摩擦力。这里有几个关键点：首先，必须接触；其次，关键在于“相对”运动或趋势；最后，摩擦力的作用是阻碍这种相对运动，但它不一定是阻力，有时也能成为动力。 ‹#› PART 02 滑动摩擦力 1.7.2013 接下来，我们进入本节课的重点内容——滑动摩擦力。我们将详细探讨它的产生条件、方向判断以及大小计算。 ‹#› 滑动摩擦力 定义 当一个物体在另一个物体表面上发生相对滑动时，受到的阻碍相对滑动的力，我们称之为滑动摩擦力。 01 接触并挤压 核心点：无挤压则无摩擦力 02 接触面粗糙 注意：光滑面为物理理想模型 03 发生相对滑动 本质：阻碍相对运动而非运动 产生条件： 1.7.2013 滑动摩擦力的定义很明确，就是物体发生相对滑动时产生的力。它的产生需要三个条件同时满足：第一，必须接触并挤压，也就是要有弹力；第二，接触面必须是粗糙的；第三，也是最关键的，必须发生了相对滑动。这三个条件缺一不可。 ‹#› 滑动摩擦力的方向判断 滑动摩擦力的方向判断 核心定义：与相对运动方向相反 滑动摩擦力的方向总是沿着接触面，并且与物体的相对运动方向相反。 关键辨析：阻碍的是“相对运动”而非“运动”本身。 【案例】传送带模型：无初速度放置木块 将木块无初速度放到向右匀速运动的传送带上。初始时刻，木块相对于传送带发生向左的滑动。根据定义，传送带对木块的摩擦力方向与相对滑动方向相反，即水平向右。这个力使木块由静止开始向右加速运动。 1.7.2013 判断滑动摩擦力的方向是本节课的重点。记住，它总是沿着接触面，并且与相对运动的方向相反。这里的“相对”非常重要。比如，把一个木块放到向右运动的传送带上，木块相对于传送带是向左运动的，所以它受到的摩擦力方向是向右的，这个摩擦力就充当了动力，帮助木块加速。 ‹#› ②滑动摩擦力是否一定阻碍物体的运动？ 思考： ①是否只有运动的物体才能受到滑动摩擦力？ 注意： ①只要发生相对运动，无论是静止还是运动的物体都可以受到滑动摩擦力； ②滑动摩擦力既可以动力也可以是阻力，但它产生的效果一定是阻碍物体间的相对运动。 v 实验探究：影响滑动摩擦力大小的因素 实验原理 基于二力平衡原理，用弹簧测力计水平拉动木块做匀速直线运动，此时拉力与滑动摩擦力大小相等。实验采用控制变量法来逐一探究影响因素。 1.7.2013 那么，滑动摩擦力的大小跟什么有关呢？通过经典的物理实验，我们发现它主要取决于两个因素：压力的大小和接触面的粗糙程度。压力越大，摩擦力越大；接触面越粗糙，摩擦力也越大。我们可以用一个公式来计算它：f = μN，其中μ是动摩擦因数，反映了接触面的粗糙程度。 ‹#› 实验探究：影响滑动摩擦力大小的因素 实验结论 滑动摩擦力的大小只与压力大小和接触面的粗糙程度这两个核心物理量有关，与接触面积大小、运动速度快慢等因素无直接关联。 规律总结：压力越大、表面越粗糙，滑动摩擦力越大。 1.7.2013 那么，滑动摩擦力的大小跟什么有关呢？通过经典的物理实验，我们发现它主要取决于两个因素：压力的大小和接触面的粗糙程度。压力越大，摩擦力越大；接触面越粗糙，摩擦力也越大。我们可以用一个公式来计算它：f = μN，其中μ是动摩擦因数，反映了接触面的粗糙程度。 ‹#› 通过进一步的定量实验结果表明：滑动摩擦力的大小跟压力的大小成正比即 Ff ＝ μF压 μ是比例常数，没有单位，叫动摩擦因数， μ的值跟接触面有关，接触面材料不同、粗糙程度不同，动摩擦因数也不同。 材料 动摩擦因数 材料 动摩擦因数 钢—钢 0.25 钢—冰 0.02 木—木 0.30 木—冰 0.03 木—金属 0.20 橡胶轮胎—路面（干） 0.71 皮革—铸铁 0.28 木—皮带 0.40 几种材料间的动摩擦因数 【例1】在我国东北寒冷的冬季，有些地方用雪橇作为运输工具。一个有钢制滑板的雪橇，连同车上木料的总质量为 4.9×103 kg。在水平的冰道上，马要在水平方向用多大的力，才能够拉着雪橇匀速前进？ g 取 10 N/kg。 【解析】雪橇所受重力mg＝4.9×104 N，查表得µ＝0.02。 雪橇匀速运动，拉力F与滑动摩擦力Ff 大小相等，即 F＝Ff 由于 FN＝mg Ff＝µFN＝µmg 故 F＝µmg ＝ 980 N 马要在水平方向用980N 的力，才能够拉着雪橇匀速前进。 静摩擦力 PART 03 1.7.2013 掌握了滑动摩擦力，我们再来攻克本节课的难点——静摩擦力。它比滑动摩擦力更抽象，也更灵活。 ‹#› 静摩擦力 定义 当一个物体在另一个物体表面上有相对运动趋势，但仍保持相对静止时，受到的阻碍相对运动趋势的力。 接触并挤压 两物体必须直接接触，且发生弹性形变，存在弹力作用。这是摩擦力产生的前提条件。 接触面粗糙 接触面不光滑。绝对光滑的接触面（理想模型）间不存在摩擦力。 有相对运动趋势 物体间虽保持相对静止，但存在运动的“苗头”或潜在的相对滑动倾向，这是静摩擦力区别于滑动摩擦力的关键。 产生条件： 1.7.2013 静摩擦力产生在物体有相对运动趋势但仍保持静止的时候。它的产生条件和滑动摩擦力类似，但关键在于“有趋势”而没有真正滑动。判断它的方向是难点，我们常用“假设法”：假设接触面光滑，物体往哪滑，静摩擦力就朝反方向。比如斜面上静止的木块，假设斜面光滑它会下滑，所以静摩擦力是沿斜面向上的。 ‹#› 与接触面相切，与相对运动趋势方向相反。 （1）静摩擦力产生在相对静止的两物体间，运动的物体也可以受到静摩擦力； （2）静摩擦力与相对运动趋势的方向相反，与运动的方向不一定相反。 静摩擦力的方向 沙发在推力作用下有向右的运动趋势 水杯相对手有向下的运动趋势 f f f 货物相对传送带有沿传送带向下的运动趋势 （1）假设法 （2）状态法 方法： 实验： 静摩擦力的大小随拉力的变化 1、实验器材 木块、长木板、弹簧测力计 2、实验步骤 ①把木块放在水平长木板上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块。 ②逐渐增大拉力F ，在增大到一定值之前，木块不会运动，观察弹簧测力计的示数，此种情况下静摩擦力等于拉力。 ③继续用力，当拉力达到某一数值时木块开始移动，观察弹簧测力计的示数有什么变化？ 实验结论：静摩擦力随拉力的增大而增大，当拉力达到某一数值时木块开始移动，拉力突然减小。 （1）在数值上等于物体即将开始运动时的拉力。 （2）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 说明：最大静摩擦力一般比滑动摩擦力大一些。 在有些情况下认为最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力。 最大静摩擦力Fmax 【例2】 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.有滑动摩擦力一定有压力 C.滑动摩擦力的方向一定与物体的运动方向相反 D.只有运动的物体才受滑动摩擦力 答案:B 【例3】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 PART 04 摩擦力的应用与控制 1.7.2013 学习了摩擦力的理论知识，我们来看看它在生活中有哪些实际应用。我们如何利用有益摩擦，又如何减小有害摩擦呢？ ‹#› 增大有益摩擦 vs 减小有害摩擦 增大有益摩擦 方法：增大压力 在接触面粗糙程度不变时，通过增大压力可显著提升摩擦力。例如自行车或汽车刹车时用力捏闸，增加刹车片与轮毂的压力，从而产生足够的制动力实现快速减速；又如用力握住瓶子防止滑落。 方法：增大接触面粗糙程度 在压力不变时，增加接触面的粗糙程度能有效增大摩擦。典型案例包括：汽车轮胎的防滑花纹、运动鞋底的纹路、体操运动员在单杠上涂抹镁粉，这些设计都是为了防止打滑，提升运动或使用的稳定性。 减小有害摩擦 方法：变滑动为滚动 相同条件下，滚动摩擦力远小于滑动摩擦力。工业和生活中广泛应用滚珠轴承、滚轮等结构，如自行车轮轴、机械传动部件，将原本的滑动摩擦转化为滚动摩擦，有效减少能量损耗和零件磨损。 方法：使接触面彼此分离 通过中间介质隔离接触面。例如给机器运转部件添加润滑油形成油膜，或磁悬浮列车利用同名磁极相斥原理使车体悬浮于轨道之上，从根源上消除或大幅减少接触摩擦，实现高速、低耗运行。 1.7.2013 在生活中，我们有时需要增大摩擦，比如轮胎的花纹、刹车、体操运动员涂镁粉，都是为了获得更大的摩擦力。而有时我们又需要减小摩擦，比如机器零件加润滑油，使用滚珠轴承，甚至是磁悬浮列车，都是为了减少摩擦带来的损耗。 ‹#› 小结： 摩擦力 滑动摩擦力 产生条件：① 直接接触且接触面上有弹力； ② 接触面粗糙； ③ 有相对滑动。 方向：沿着接触面，跟物体相对运动的方向相反 大小：Ff=μF压 静摩擦力 产生条件：① 两物体相互接触且有弹力（有挤压）； 　　　　　 ② 接触面粗糙；③ 有相对运动趋势。 方向：与接触面相切，与相对运动趋势方向相反 静摩擦力的范围：0＜F≤Fmax 随堂练习： 1.用手握住瓶子，使瓶子在竖直方向悬空静止，如图所示．关于瓶子所受的摩擦 力，下 列说法正确的是( ) A．握力越大，摩擦力越大 B．只要瓶子不动，摩擦力的大小就与握力的大小无关 C．如果握力加倍，则摩擦力的方向由向下变成向上 D．手越干越粗糙，摩擦力越大 B 2.如图所示，一重为40N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＝13N，F2＝6N。已知木块与桌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)木块所受的摩擦力的大小和方向。 (2)当只将F1撒去时，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＝0.2×40N＝8N，故木块受到桌面的最大静摩擦力为8N。 (1)加上F1、F2后，F1和F2相当于一个方向向右的F＝F1－F2＝7N的力。由于F小于最大静摩擦力，故木块处于静止状态，则木块受到桌面静摩擦力的作用，大小为7N，方向水平向左。 (2)将F1撤去后，由于F2小于最大静摩擦力，故木块仍然保持静止。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6N，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8N，方向水平向左。 答案：(1)7N　水平向左　(2)6N　水平向右 (3)8N　水平向左 感谢观看 1.7.2013 今天的课程到此结束，我们学习了摩擦力的定义、分类、计算和应用。希望大家能将所学知识与生活联系起来，用物理的眼光观察世界。感谢大家的聆听！ ‹#› $