3.2 摩擦力 课件-2026-2027学年高一上学期人教版物理必修第一册

该高中物理课件聚焦摩擦力核心知识，系统讲解滑动摩擦力和静摩擦力的定义、方向及大小，通过教材实例分析与演示实验（如拉动木块探究滑动摩擦力因素）导入，衔接二力平衡知识，以情境探究、要点归纳等学习支架帮助学生构建摩擦力认知体系。 其亮点在于融合科学探究与科学思维，通过“拉动木板测摩擦力”实验培养探究能力，用假设法判断静摩擦力方向、分析突变问题等训练科学推理，结合传送带、举重抹粉等实例渗透物理观念。正误辨析与典例研习助力学生深化理解，教师可借助系统资料提升教学效率。

2　摩擦力 [定位·学习目标]　 1.通过教材实例分析,体会摩擦力概念的形成过程,掌握判断摩擦力有无及摩擦力方向的科学思维方法。2.通过演示实验,掌握探究影响滑动摩擦力的因素,以及应用“二力平衡”分析计算静摩擦力大小的研究方法。3.通过对摩擦力的学习,了解生产和生活中增大或者减小摩擦力的实例,培养生产和生活中趋利避害的意识,形成完善的科学态度与价值观。4.通过对摩擦力综合问题的分析,明确突变问题的解决方法,形成正确的物理观念和科学思维。 探究·必备知识 知识点一　滑动摩擦力 「探究新知」 1.定义:两个 的物体,当它们相对滑动时,在接触面上会产生一 种 相对运动的力,这种力叫作滑动摩擦力。 2.方向:总是沿着 ,并且跟物体 的方向相反。 相互接触 阻碍 接触面 相对运动 3.大小 (1)因素:跟接触面上 的大小有关,还跟接触面的 程度、材质等有关。 (2)结论:滑动摩擦力的大小和 的大小成正比。 (3)公式:Ff= ,其中μ为动摩擦因数。 (4)动摩擦因数μ:它的值跟两接触面的 和 有关,大小可表示为μ= 。 压力 粗糙 压力 μF压 材料 粗糙程度 正误辨析 (1)静止的物体不可能受到滑动摩擦力的作用。(　 　) (2)滑动摩擦力的大小与物体的运动快慢有关。(　 　) (3)滑动摩擦力的方向不可能与物体的运动方向相同。(　 　) (4)物体所受的滑动摩擦力一定与物体的重力大小成正比。(　 　) × × × × 知识点二　静摩擦力 「探究新知」 1.定义:相互 的两个物体之间只有相对运动的 ,而没有相对运动,这时的摩擦力叫作静摩擦力。 2.方向:总是沿着 ,跟物体 的方向相反。 3.最大静摩擦力:静摩擦力有一个最大值Fmax,例如,用水平拉力F在水平木板上拉木块时,最大静摩擦力在数值上等于物体即将开始运动时的拉力。 4.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 <F≤ 。 接触 趋势 接触面 相对运动趋势 0 Fmax (1)静摩擦力就是静止物体受到的摩擦力。(　 　) (2)静摩擦力一定阻碍物体的运动。(　 　) (3)在压力一定时,静摩擦力的大小可以变化,但有一个限度。(　 　) (4)举重运动员在比赛时,要在手上抹白色粉末,是为了增加摩擦力。(　 　) 正误辨析 × × √ √ 突破·关键能力 要点一　滑动摩擦力的分析与计算 「情境探究」 在教材本节“问题”中,用弹簧测力计拉动木块匀速运动时,不易观察弹簧测力计的示数,可按如图所示实验装置操作:用力拉动木板,使之在桌面上匀速滑动。 探究:(1)木块受到的摩擦力大小和弹簧测力计示数有什么关系? 【答案】 (1)由二力平衡可知,摩擦力与弹簧测力计示数二者相等。 (2)在木块上添加重物时,摩擦力如何变化? 【答案】 (2)摩擦力增大。 (3)在木板上铺一条较粗糙的毛巾,摩擦力如何变化? 【答案】 (3)摩擦力增大。 1.滑动摩擦力产生的条件 (1)两物体间有弹力。 (2)接触面粗糙。 (3)有相对运动。 2.“相对运动”的意义 相互接触的两个物体之间,“相对运动”情况可能是: (1)一个静止,另一个在运动; (2)一个运动得快,另一个运动得慢; (3)运动方向相反; (4)共同运动的两个物体其中一个加速或减速。 「要点归纳」 3.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)与物体的运动方向可能相同,也可能相反。 例如: 4.滑动摩擦力的大小 (1)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,大小不一定等于物体所受的重力,需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、接触面的大小和物体的运动情况无关。 (2)由二力平衡关系计算。 物体处于平衡状态(匀速直线运动或静止)时,根据二力平衡条件求解。 [例1] (滑动摩擦力方向的判断)(2025·辽宁朝阳期中)如图所示的下列几种情形中,研究对象受到的摩擦力方向与运动方向相同的是(　　) [A] 图甲,沿斜面匀速下滑的物块 [B] 图乙,在草地上滚动的足球 [C] 图丙,水平地面上匀速运动的木箱 [D] 图丁,轻放在运动的水平传送带上的物块(与传送带共速前) 「典例研习」 D 【解析】 沿斜面匀速下滑的物块,受到沿斜面向上的滑动摩擦力,故A错误;在草地上滚动的足球,受到的摩擦力方向与运动方向相反,故B错误;水平地面上匀速运动的木箱,受到的摩擦力方向与运动方向相反,故C错误;物块轻放在运动的传送带后与传送带共速前,受到向右的摩擦力,将向右运动,摩擦力方向与运动方向相同,故D正确。 [例2] (滑动摩擦力的相关计算)如图所示,轻质弹簧的劲度系数为 k=1 000 N/m,用它水平拉着一个所受重力为200 N的物体在水平面上运动,当弹簧的伸长量 为4 cm时,物体恰在水平面上做匀速直线运动。 (1)求物体与水平面间的动摩擦因数。 【答案】 (1)0.2 【解析】 (1)根据胡克定律得,弹簧的拉力F=kx, 由二力平衡得 水平方向　滑动摩擦力Ff=F, 竖直方向　支持力FN=G, 又Ff=μFN,联立得μ=0.2。 (2)当弹簧的伸长量为6 cm时,物体受到的水平拉力有多大?这时物体受的摩擦力有多大? 【答案】 (2)60 N　40 N 【解析】 (2)当弹簧的伸长量为6 cm时, 弹力为F′=kx′=1 000 N/m×0.06 m=60 N。 由于动摩擦因数μ不变,地面对物体的支持力大小FN不变,则滑动摩擦力Ff不变,Ff=μFN=40 N。 (3)如果在运动过程中突然撤去弹簧,物体在水平面继续滑行,则物体受到的摩擦力为多大? 【答案】 (3)40 N 【解析】 (3)撤去弹簧后物体在滑动摩擦力作用下做减速运动,仍受到滑动摩擦力,其大小为40 N。 ·规律方法· 分析滑动摩擦力时的几点注意事项 (1)对“相对运动”方向的确定,可假设与研究对象接触的物体处于静止状态,再确定所研究物体的相对运动方向。 (2)滑动摩擦力的大小由压力和动摩擦因数决定,与物体的运动状态、接触面积无关。 (3)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,滑动摩擦力可以是动力。 (4)问题情境中,若告诉物体间接触面光滑,则表示物体间没有摩擦力。 要点二　静摩擦力的分析与计算 「情境探究」 我们按如图所示的方法动手做一做,即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,在弹簧测力计的指针下轻塞一个小纸团(可以作为指针到达最大位置的标记),它可以随指针移动。逐渐增大拉力F,木块会保持静止,直到拉力达到某一数值时木块开始移动,注意观察弹簧测力计示数及其变化情况。 探究:(1)随着外力的增大,木块会保持静止的原因是什么?所受静摩擦力有何特点? 【答案】 (1)木块受到逐渐增大的水平拉力而保持静止,木块有向右运动的趋势,即木块受到了向左的静摩擦力;由二力平衡知,随着外力的增大,静摩擦力大小也相应增大,说明静摩擦力大小随使之产生相对运动趋势的因素变化而变化。 (2)木块即将开始移动时弹簧测力计的示数有何特点? 【答案】 (2)木块即将开始移动时弹簧测力计的示数达到最大,此时示数等于最大静摩擦力。 (3)若在木块上增加砝码,木块即将开始移动时弹簧测力计的示数如何变化?由此得出什么结论? 【答案】 (3)弹簧测力计的示数增大。说明最大静摩擦力随压力的增大而增大。 「要点归纳」 1.静摩擦力产生的条件 (1)两物体间有弹力。 (2)接触面粗糙。 (3)有相对运动的趋势。 2.静摩擦力的方向 (1)在接触面上,与接触面相切,并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,还可能成一定夹角。 例如: 3.静摩擦力的大小 (1)大小随着使物体产生相对运动趋势的因素变化而变化,其范围为0<F≤Fmax。 (2)若物体处于平衡状态(匀速直线运动或静止)时,根据二力平衡条件求解。 (3)静摩擦力大小与压力无关。但最大静摩擦力Fmax随压力增大而增大;最大静摩擦力略大于滑动摩擦力,一般情况下,可认为二者相等。 [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] 物体在静摩擦力的作用下,一定是静止的 [B] 两个接触的相对静止的物体间一定有静摩擦力 [C] 静摩擦力的方向可能与物体相对运动趋势的方向相同 [D] 静摩擦力的方向可能与运动方向相同 「典例研习」 D 【解析】 物体在静摩擦力的作用下,可能是运动的,也可能是静止的,比如滑块在滑板的带动下一起在水平面上向右做加速运动,则滑块所受的摩擦力为静摩擦力,且静摩擦力的方向与运动方向相同,故A错误,D正确;两个接触的相对静止的物体间不一定有静摩擦力,比如物体在水平传送带上随传送带一起匀速运动,此时物体与传送带间没有摩擦力,故B错误;静摩擦力的方向一定与物体相对运动趋势的方向相反,故C错误。 [例4] (静摩擦力的有无及方向)如图所示,主动轮A通过传送带带动从动轮B按图示方向匀速转动,物体随水平传送带匀速运动,则下列说法正确的是 (　　) [A] 物体受到向右的摩擦力 [B] 物体不受摩擦力 [C] 主动轮上的P点所受摩擦力方向向下 [D] 从动轮上的Q点所受摩擦力方向向下 B 【解析】 物体与传送带一起做匀速运动,没有相对运动和相对运动的趋势,不受摩擦力,故A错误,B正确;P点在主动轮上,若主动轮A光滑,轮子动传送带不动,故轮上P点相对于传送带有向下运动的趋势,可知P点所受摩擦力方向向上,故C错误;Q点在从动轮上,若从动轮与传送带间光滑,传送带动而轮子不动,即轮上Q点相对于传送带有向下运动的趋势,可知Q点所受摩擦力向上,故D错误。 ·规律方法· 假设法判断静摩擦力的有无及方向 (1)选与研究物体接触的物体为参考系。 (2)假设两物体间接触面光滑,确定研究物体相对参考系的运动方向,该方向就是所研究物体的相对运动趋势的方向。 (3)静摩擦力的方向与相对运动趋势的方向相反,其作用是阻碍物体间的相对运动,而不是阻碍运动,故静摩擦力可以是阻力,也可以是动力。 (4)受静摩擦力的物体,不一定静止,只是两物体之间保持相对静止。 [例5] (静摩擦力的计算)如图所示,A、B、C三个物体叠放在水平地面上,物体B受到大小为20 N,方向水平向右的力F1的作用,物体C受到大小为5 N,方向水平向左的力F2的作用,三者均处于静止状态,则(　　) [A] 物体B对物体A的摩擦力方向水平向右 [B] 地面与物体C之间的摩擦力大小为15 N [C] 物体C对物体B的摩擦力方向水平向右 [D] 地面与物体C之间无摩擦力 B 【解析】 A处于静止,所受外力的合力为0,则A只受到重力与支持力,物体B对物体A没有摩擦力作用,B处于静止状态,根据力的作用是相互的,A对B无摩擦力作用,则B必然受到C产生的方向水平向左的大小为20 N的静摩擦力作用,则C也受到B产生的方向水平向右的大小为20 N的静摩擦力作用,而C还受5 N的F2的作用,要使C静止,则必然受到地面产生的大小为15 N的方向水平向左的静摩擦力。故选B。 ·规律方法· 求解摩擦力大小的思路 (1)计算摩擦力时,应先判断是静摩擦力还是滑动摩擦力。 (2)滑动摩擦力用公式Ff=μFN求解,静摩擦力的大小要结合物体的运动状态和物体的受力情况来求解。如果物体处于静止状态或匀速直线运动状态,可利用二力平衡条件求解静摩擦力。 (3)计算静摩擦力时,还要注意理解静摩擦力与最大静摩擦力的区别。 (4)压力相同时,最大静摩擦力比滑动摩擦力略大,在近似计算中,有时认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,这时最大静摩擦力也可由公式Ffmax=μFN求得。 提升·核心素养 分析摩擦力突变问题的方法 「核心归纳」 (1)在涉及摩擦力的情况中,题目中出现“最大”“最小”和“刚好”等关键词时,一般隐藏着摩擦力突变的临界问题。题意中某个物理量在变化过程中发生突变,可能导致摩擦力突变,则该物理量突变时的状态即为临界状态。 (2)存在静摩擦力的情境中,物体由相对静止变为相对运动,或者由相对运动变为相对静止,或者受力情况发生突变,往往是摩擦力突变问题的临界状态。 (3)确定各阶段摩擦力的性质和受力情况,做好各阶段摩擦力的分析。 「典例研习」 [例题] (2025·江苏南京期中)如图甲所示,质量均为m的A、B两个物体叠放在水平面上,A物体通过水平绳与力传感器连接。t=0时刻,用一水平向右的力F=kt(k为常数)作用在B物体上,力传感器的示数随时间变化的图线如图乙所示,已知k、t1、t2,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是(　　) [A] 0～t1时间内B相对于A有向右运动的趋势 [B] 水平面与B之间的滑动摩擦力为kt2 D 检测·学习效果 1.  (2025高一上·白银期末) 关于摩擦力与动摩擦因数，下列说法正确的是 (　　) [A] 动摩擦因数与物体间压力的大小成正比 [B] 物体所受摩擦力的方向一定与其运动的方向相反 [C] 两物体间的滑动摩擦力总是大于它们之间的静摩擦力 [D] 相互接触的物体相对静止时，物体间可能存在静摩擦力 D 【解析】 A. 动摩擦因数μ 是由接触面的材料、粗糙程度等因素决定的，与压力N 无关，不是正比关系 ，故A错误； B. 滑动摩擦力的方向与相对运动方向相反，但物体所受摩擦力可以是动力，与运动方向相同，例如：传送带上的物体随传送带加速时，静摩擦力方向与运动方向相同，故B错误； C. 最大静摩擦力一般略大于滑动摩擦力，而实际静摩擦力可在 0 到最大静摩擦力之间变化，通常滑动摩擦力小于最大静摩擦力，故C错误； D. 相互接触的物体相对静止时，物体间可能存在相对运动趋势，物体间可能存在静摩擦力，故D正确。 故选D。 2.某同学利用图甲所示装置研究物块与长木板间的摩擦力。水平向左拉长木板,力传感器记录的F-t图像如图乙所示。下列说法不正确的是(　　) [A] 物块与长木板先相对静止后相对运动 [B] 根据图乙中数据可得出物块与木板间的最大静摩擦力 [C] 根据图乙中数据可得出物块与木板间的动摩擦因数 [D] 5.0 s到5.2 s图像的波动是由于细线有弹力引起的 C 【解析】 根据题图乙可知,板块间开始是静摩擦力,后来是滑动摩擦力,所以,物块与长木板先相对静止后相对运动,故A说法正确;根据题图乙中数据可得出物块与木板间的最大静摩擦力约为 1.06 N,故B说法正确;根据题图乙可求得滑动摩擦力,但不知道正压力,无法计算动摩擦因数,故C说法不正确;5.0 s到5.2 s图像的波动是由于达到最大静摩擦力后,细线有弹力引起的,故D说法正确。 3.如图所示水平桌面上平铺一张宣纸,宣纸的左侧压有一镇纸。在从左至右行笔过程中,宣纸、镇纸均没动,下列说法正确的是(　　) [A] 桌面对宣纸有向左的摩擦力 [B] 宣纸对毛笔有向右的摩擦力 [C] 宣纸对镇纸有向右的摩擦力 [D] 镇纸对宣纸有向右的摩擦力 A 【解析】 毛笔相对于宣纸向右运动,则宣纸对毛笔有向左的摩擦力;宣纸相对于桌面有向右的运动趋势,所以桌面对宣纸有向左的摩擦力;镇纸与宣纸只有一个接触面,且镇纸保持静止状态,若宣纸对镇纸有摩擦力的作用,则镇纸不会静止,所以镇纸和宣纸间无摩擦力的作用,故A正确,B、C、D错误。 4.(2025·浙江宁波期中)如图所示,质量为m=2 kg的滑块放在水平面上,t=0时刻给滑块一水平向右的初速度,同时在滑块上施加一水平向左大小为F= 6 N的外力。规定向左的方向为正方向,已知滑块与地面之间的动摩擦因数为 ,重力加速度g取10 m/s2,假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列关于滑块所受的摩擦力随时间的变化规律图像可能正确的是(　　) C [A] [B] [C] [D] 感谢观看 [C] A、B之间的动摩擦因数μAB= [D] B与水平面间的动摩擦因数μ= 【解析】 由题图乙可知在t1时刻力传感器刚开始有示数,则0～t1时间内A不受摩擦力,B相对于A没有运动趋势,故A错误;由题图乙可知在t1时刻力传感器刚开始有示数,此时水平面与B之间的摩擦力达到最大值,即滑动摩擦力为Ff1=F=kt1,B与水平面间的动摩擦因数为μ==,故B错误,D正确;当在t2时刻后传感器示数开始保持不变,故说明t2时刻后A、B发生相对滑动,设A、B之间的最大静摩擦力为Ff2,则在t2时刻对B有kt2=Ff1+Ff2,则有Ff2=k(t2-t1)=μABmg,故可得μAB=,故C错误。 μ= 【解析】 从t=0开始滑块以一定初速度v0向右滑行时,滑块受到水平向左的滑动摩擦力,规定向左的方向为正方向,滑动摩擦力为Ff=μmg=×2 kg×10 m/s2= 8 N,当滑块的速度减小到零时,由于F=6 N<μmg=8 N,可知滑块处于静止状态,滑块受到水平向右的静摩擦力作用,Ff′=-F=-6 N,故选C。 $