3.3 摩擦力 导学案-2026-2027学年高一上学期物理粤教版必修第一册

该高中物理导学案聚焦摩擦力，涵盖滑动摩擦力与静摩擦力的产生条件、方向判断、大小计算，动摩擦因数的意义及f-F图像分析等核心知识点。通过生活情境导入，结合知识回顾衔接上节支持力与压力内容，自主预习铺垫基础，构建连贯的学习支架。 资料以实验探究为核心，设计滑动摩擦力测量、静摩擦力大小变化等实验，结合f-F图像整合概念，例题联系生活实际，纠正错误观念。注重科学探究与科学思维培养，帮助学生构建物理观念，提升分析解决问题的能力，适合课堂教学与自主学习。

第3节　摩擦力 导学案 　学习目标　 1．知道滑动摩擦力的产生条件与方向，会用f＝μFN计算滑动摩擦力。 2．理解动摩擦因数的意义，知道它由接触面的材料和粗糙程度决定。 3．知道静摩擦力的产生条件与方向，理解静摩擦力的大小由平衡条件决定而不是由公式算出。 4．知道最大静摩擦力，理解0＜f静≤fmax。 5．会读f-F图像，由图像区分静摩擦力与滑动摩擦力并求出动摩擦因数。 　学习重难点　 1．滑动摩擦力的计算与方向判断。（重点） 2．静摩擦力的有无、方向与大小的判断。（难点） 3．“摩擦力总是阻力”“静摩擦力只作用于静止物体”这两个错误观念。（难点） 　知识回顾　 1．上一节学过：支持力和压力的方向都　　　　　。本节的“压力”FN指的就是它——摩擦力公式里的FN是两个接触面之间的　　　，不一定等于物体的重力。 2．初中学过：二力平衡时两个力大小　　　、方向　　　、作用在同一条直线上。本节测滑动摩擦力，靠的就是它。 　自主预习　 1．两个相互接触的物体之间发生　　　　或有　　　　　　时，摩擦力便产生了。 2．在接触面上产生的阻碍物体　　　　的作用力，叫作滑动摩擦力。它的方向总是与物体　　　　的方向相反，与接触面　　。 3．滑动摩擦力的大小f＝　　　　，式中μ叫作　　　　　，它与接触面的　　　　　　有关。 4．两个相互接触的物体之间具有　　　　　　时产生的摩擦叫静摩擦，这时产生的摩擦力叫　　　　。它的方向总是与物体相对运动趋势的方向　　　。 5．静摩擦力随拉力的增大而　　，它有一个最大值叫作　　　　　，在数值上等于物体刚刚开始运动时所需的　　　　。 6．两物体间实际发生的静摩擦力f满足　　　　　　。 　课堂探究　 一、滑动摩擦力 【情境】鞋子穿久了，鞋底的花纹就会被磨平；机场利用传送带运送旅客行李；行驶中的汽车需要通过刹车装置才能停下来；用小提琴演奏时，需要用琴弓在弦上拉动才能奏出美妙的音乐。这些都是生活中与摩擦力有关的现象。 1．定义：两个相互接触并有挤压的物体之间发生相对运动时，在接触面上产生的阻碍物体　　　　的作用力，叫作滑动摩擦力。 2．方向：总是与物体　　　　的方向相反，与它们的接触面　　。注意是与“相对运动”方向相反，不是与“运动”方向相反——传送带上被带动的行李，摩擦力就与它的运动方向　　　。 【实验与探究】 用带滑轮的长木板、电动机、平板小车、毛巾、木块、砝码、细线、弹簧测力计等，探究滑动摩擦力的大小与压力、接触面粗糙程度之间的定量关系。 图3-3-1　滑动摩擦装置图 （1）如何测量木块受到的滑动摩擦力？——电动机带动平板小车向左缓慢匀速运动，木块被细线拉住　　　。木块在水平方向受两个力：细线的拉力和小车对它的滑动摩擦力，二者　　　，所以弹簧测力计的示数就等于滑动摩擦力的大小。 （2）如何改变压力？——在木块上方依次增加　　　。如何改变接触面的性质？——在小车上铺　　　等不同材料。 把两组数据分别作出f-FN图像，可以发现： （3）对同一接触面，图线是一条过原点的　　　　，说明滑动摩擦力与压力的大小成　　　。 （4）对不同的接触面，f/FN的值　　　，这个比值反映出接触面的　　　　——比值越大，接触面越　　。 结论 1．把f/FN的定值定义为　　　　　，用符号　　表示。它与接触面的　　　　　　有关，与压力的大小、接触面积都　　　。 2．滑动摩擦力的大小f跟压力FN成正比，还跟接触面的性质有关，即f＝　　　　 （3.3.1） 几种常见材料间的动摩擦因数： 材料 动摩擦因数 材料 动摩擦因数 钢—冰 0.02 钢—钢 0.25 木头—冰 0.03 木—木 0.30 木—金属 0.20 橡胶轮胎—路面（干） 0.71 【例题】 某同学要重新布置自己的房间。他用100 N的水平拉力匀速拉动质量为25 kg的书桌，书桌与地面间的动摩擦因数是多少？如果要在同样情况下匀速移动质量为75 kg的书柜，他用100 N的力能拉动书柜吗？为什么？（取g＝10 m/s²） （1）书桌在水平方向受两个力：水平拉力和地面对它的滑动摩擦力。书桌做匀速直线运动，这两个力是一对　　　，所以f1＝　　　N。 （2）书桌对地面的压力FN1＝m1g＝　　　N，由f＝μFN得μ＝f1/FN1＝　　　。 （3）“同样情况”表示书柜与地面间的动摩擦因数　　　。书柜对地面的压力FN2＝　　　N，移动它所需的水平拉力F＝μFN2＝　　　N。由于300 N　　100 N，所以用100 N的水平拉力　　　　书柜。 二、静摩擦力 【观察与思考】把双手按压在桌面上，用力向前推，手保持不动，手有什么感觉？手握一个玻璃瓶，处于静止状态，如果松手，会出现什么情况？用力水平推一木箱，但没有推动，原因是什么？ （1）手按压桌面用力向前推：手有向前运动的　　　，会明显地感受到桌面对手有一个　　　　的力，这个力的方向与手相对桌面的运动趋势　　　。 （2）手握玻璃瓶静止：瓶在竖直方向上除了受到重力作用外，还受到一个与重力方向　　　、大小　　　的力。如果松手，瓶子就会自由落下，说明瓶子有　　　　运动的趋势。 （3）水平推木箱没推动：木箱有相对地面运动的趋势，说明木箱在水平方向上除了受到推力外，还受到一个与推力方向　　　的力，这个力与推力　　　。 定义与方向 当两个相互接触的物体之间具有　　　　　　时，物体间产生的摩擦叫作静摩擦，这时产生的摩擦力叫作静摩擦力。静摩擦力的方向总是与物体　　　　　　的方向相反，与接触面相切。 两种情形下摩擦力的方向 【实验与探究】静摩擦力有多大 用弹簧测力计沿水平方向拉静止在水平桌面上的木块A，由示数为0逐渐增加拉力，直到木块运动为止。观察此过程中示数的变化，特别注意木块刚被拉动时的示数。 图3-3-6　用弹簧测力计拉物体 （1）不用外力去拉时，木块　　　　摩擦力——没有相对运动，也没有相对运动趋势。 （2）轻轻拉但木块不动时：木块受到　　　　，它与拉力大小　　　、方向　　　、彼此平衡，所以木块保持静止。 （3）拉力增大而木块仍不动：静摩擦力随拉力的增大而　　。可见静摩擦力的大小　　　　一个固定的值，它由　　　　决定，而不能用f＝μFN去算。 （4）物体所受的静摩擦力有一个最大值，叫作　　　　　fmax，在数值上等于物体　　　　　　时所需的最小拉力。两物体间实际发生的静摩擦力f在0和fmax之间，即　　　　　　。 三、把三个概念连起来：f-F图像 把质量为1.0 kg的木块放在水平地面上，用力沿水平方向拉木块，拉力从零开始逐渐增大，木块先静止后运动。用力传感器采集拉力F与摩擦力f，得到下图。（g取10 m/s²） 图3-3-8　摩擦力f随拉力F变化的图像 （1）F从0增大到5 N的过程中，木块　　　，图线是一条过原点的45°直线，说明f＝　　——这一段是　　　　，大小由平衡条件决定。 （2）图线的最高点对应　　　　　fmax＝　　N。F再大一点，木块就被拉动了。 （3）木块滑动后，f保持　　N不变——这一段是　　　　　，由f＝μFN决定，与拉力的大小　　　。 （4）木块对地面的压力FN＝mg＝　　N，所以动摩擦因数μ＝f/FN＝　　　。 （5）用4 N的拉力拉木块时，木块　　　，受到的是　　　　，大小为　　N；用7 N的拉力时，木块　　　，受到的是　　　　，大小为　　N。 这张图把本节三个概念全串起来了：静摩擦力随外力变、最大静摩擦力是它的上限、滑动摩擦力恒定。判断某一时刻受的是哪一种，先看物体动没动。 四、摩擦力的应用 做法 道理 增大有益摩擦 减小有害摩擦 人赤脚在较光滑的地面上行走十分困难，是因为　　　　　；穿上鞋子后，鞋底的各种花纹增大接触面的　　　　，走路也就容易了。 　随堂检测　 1．关于μ=，下列说法正确的是（　　） A．动摩擦因数μ与滑动摩擦力f成正比，f越大，μ越大 B．动摩擦因数μ与正压力N成反比，N越大，μ越小 C．相同的条件下，接触面积越大，动摩擦因数越大 D．动摩擦因数μ的大小由两物体接触面的粗糙程度及材料决定 2．水平桌面上一个重200N的物体，与桌面间的滑动摩擦因数是0.2，当依次用10N和60N的水平拉力拉此物体时，物体受到的摩擦力大小依次为（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）（　　） A．10N，40N B．0，10N C．0，40N D．10N，60N 3．“雪龙2号”破冰船前行过程中，在船头相对冰层滑动时，碎冰块对船体弹力和摩擦力的示意图正确的是（　　） A． B． C． D． 　课堂小结　 滑动摩擦力：两物体相对滑动时产生，方向与相对运动方向相反，大小f＝μFN。μ由接触面的材料和粗糙程度决定。 静摩擦力：两物体有相对运动趋势时产生，方向与相对运动趋势方向相反，大小由平衡条件决定，范围是0＜f静≤fmax。 判断顺序：先看两物体有没有接触并挤压，再看有没有相对运动或相对运动趋势；动了就用f＝μFN，没动就用平衡条件去求。 易错：①摩擦力不一定是阻力，也可以是动力（传送带带动行李）；②静摩擦力不是“静止的物体才受”，滑动摩擦力也不是“滑动的物体才受”；③静摩擦力的大小不能用f＝μFN算；④FN是接触面间的压力，不一定等于重力；⑤μ与压力大小、接触面积都无关。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3节　摩擦力 导学案 　学习目标　 1．知道滑动摩擦力的产生条件与方向，会用f＝μFN计算滑动摩擦力。 2．理解动摩擦因数的意义，知道它由接触面的材料和粗糙程度决定。 3．知道静摩擦力的产生条件与方向，理解静摩擦力的大小由平衡条件决定而不是由公式算出。 4．知道最大静摩擦力，理解0＜f静≤fmax。 5．会读f-F图像，由图像区分静摩擦力与滑动摩擦力并求出动摩擦因数。 　学习重难点　 1．滑动摩擦力的计算与方向判断。（重点） 2．静摩擦力的有无、方向与大小的判断。（难点） 3．“摩擦力总是阻力”“静摩擦力只作用于静止物体”这两个错误观念。（难点） 　知识回顾　 1．上一节学过：支持力和压力的方向都　垂直于接触面　。本节的“压力”FN指的就是它——摩擦力公式里的FN是两个接触面之间的　压力　，不一定等于物体的重力。 2．初中学过：二力平衡时两个力大小　相等　、方向　相反　、作用在同一条直线上。本节测滑动摩擦力，靠的就是它。 　自主预习　 1．两个相互接触的物体之间发生　相对运动　或有　相对运动趋势　时，摩擦力便产生了。 2．在接触面上产生的阻碍物体　相对运动　的作用力，叫作滑动摩擦力。它的方向总是与物体　相对运动　的方向相反，与接触面　相切　。 3．滑动摩擦力的大小f＝　μFN　，式中μ叫作　动摩擦因数　，它与接触面的　材料和粗糙程度　有关。 4．两个相互接触的物体之间具有　相对运动趋势　时产生的摩擦叫静摩擦，这时产生的摩擦力叫　静摩擦力　。它的方向总是与物体相对运动趋势的方向　相反　。 5．静摩擦力随拉力的增大而　增大　，它有一个最大值叫作　最大静摩擦力　，在数值上等于物体刚刚开始运动时所需的　最小拉力　。 6．两物体间实际发生的静摩擦力f满足　0＜f静≤fmax　。 　课堂探究　 一、滑动摩擦力 【情境】鞋子穿久了，鞋底的花纹就会被磨平；机场利用传送带运送旅客行李；行驶中的汽车需要通过刹车装置才能停下来；用小提琴演奏时，需要用琴弓在弦上拉动才能奏出美妙的音乐。这些都是生活中与摩擦力有关的现象。 1．定义：两个相互接触并有挤压的物体之间发生相对运动时，在接触面上产生的阻碍物体　相对运动　的作用力，叫作滑动摩擦力。 2．方向：总是与物体　相对运动　的方向相反，与它们的接触面　相切　。注意是与“相对运动”方向相反，不是与“运动”方向相反——传送带上被带动的行李，摩擦力就与它的运动方向　相同　。 【实验与探究】 用带滑轮的长木板、电动机、平板小车、毛巾、木块、砝码、细线、弹簧测力计等，探究滑动摩擦力的大小与压力、接触面粗糙程度之间的定量关系。 图3-3-1　滑动摩擦装置图 （1）如何测量木块受到的滑动摩擦力？——电动机带动平板小车向左缓慢匀速运动，木块被细线拉住　不动　。木块在水平方向受两个力：细线的拉力和小车对它的滑动摩擦力，二者　平衡　，所以弹簧测力计的示数就等于滑动摩擦力的大小。 （2）如何改变压力？——在木块上方依次增加　砝码　。如何改变接触面的性质？——在小车上铺　毛巾　等不同材料。 把两组数据分别作出f-FN图像，可以发现： （3）对同一接触面，图线是一条过原点的　倾斜的直线　，说明滑动摩擦力与压力的大小成　正比　。 （4）对不同的接触面，f/FN的值　不同　，这个比值反映出接触面的　粗糙程度　——比值越大，接触面越　粗糙　。 结论 1．把f/FN的定值定义为　动摩擦因数　，用符号　μ　表示。它与接触面的　材料和粗糙程度　有关，与压力的大小、接触面积都　无关　。 2．滑动摩擦力的大小f跟压力FN成正比，还跟接触面的性质有关，即f＝　μFN　 （3.3.1） 几种常见材料间的动摩擦因数： 材料 动摩擦因数 材料 动摩擦因数 钢—冰 0.02 钢—钢 0.25 木头—冰 0.03 木—木 0.30 木—金属 0.20 橡胶轮胎—路面（干） 0.71 【例题】 某同学要重新布置自己的房间。他用100 N的水平拉力匀速拉动质量为25 kg的书桌，书桌与地面间的动摩擦因数是多少？如果要在同样情况下匀速移动质量为75 kg的书柜，他用100 N的力能拉动书柜吗？为什么？（取g＝10 m/s²） （1）书桌在水平方向受两个力：水平拉力和地面对它的滑动摩擦力。书桌做匀速直线运动，这两个力是一对　平衡力　，所以f1＝　100　N。 （2）书桌对地面的压力FN1＝m1g＝　250　N，由f＝μFN得μ＝f1/FN1＝　0.4　。 （3）“同样情况”表示书柜与地面间的动摩擦因数　相同　。书柜对地面的压力FN2＝　750　N，移动它所需的水平拉力F＝μFN2＝　300　N。由于300 N　＞　100 N，所以用100 N的水平拉力　不能移动　书柜。 二、静摩擦力 【观察与思考】把双手按压在桌面上，用力向前推，手保持不动，手有什么感觉？手握一个玻璃瓶，处于静止状态，如果松手，会出现什么情况？用力水平推一木箱，但没有推动，原因是什么？ （1）手按压桌面用力向前推：手有向前运动的　趋势　，会明显地感受到桌面对手有一个　阻碍作用　的力，这个力的方向与手相对桌面的运动趋势　相反　。 （2）手握玻璃瓶静止：瓶在竖直方向上除了受到重力作用外，还受到一个与重力方向　相反　、大小　相等　的力。如果松手，瓶子就会自由落下，说明瓶子有　向下　运动的趋势。 （3）水平推木箱没推动：木箱有相对地面运动的趋势，说明木箱在水平方向上除了受到推力外，还受到一个与推力方向　相反　的力，这个力与推力　平衡　。 定义与方向 当两个相互接触的物体之间具有　相对运动趋势　时，物体间产生的摩擦叫作静摩擦，这时产生的摩擦力叫作静摩擦力。静摩擦力的方向总是与物体　相对运动趋势　的方向相反，与接触面相切。 两种情形下摩擦力的方向 【实验与探究】静摩擦力有多大 用弹簧测力计沿水平方向拉静止在水平桌面上的木块A，由示数为0逐渐增加拉力，直到木块运动为止。观察此过程中示数的变化，特别注意木块刚被拉动时的示数。 图3-3-6　用弹簧测力计拉物体 （1）不用外力去拉时，木块　没有受到　摩擦力——没有相对运动，也没有相对运动趋势。 （2）轻轻拉但木块不动时：木块受到　静摩擦力　，它与拉力大小　相等　、方向　相反　、彼此平衡，所以木块保持静止。 （3）拉力增大而木块仍不动：静摩擦力随拉力的增大而　增大　。可见静摩擦力的大小　不是　一个固定的值，它由　平衡条件　决定，而不能用f＝μFN去算。 （4）物体所受的静摩擦力有一个最大值，叫作　最大静摩擦力　fmax，在数值上等于物体　刚刚开始运动　时所需的最小拉力。两物体间实际发生的静摩擦力f在0和fmax之间，即　0＜f静≤fmax　。 三、把三个概念连起来：f-F图像 把质量为1.0 kg的木块放在水平地面上，用力沿水平方向拉木块，拉力从零开始逐渐增大，木块先静止后运动。用力传感器采集拉力F与摩擦力f，得到下图。（g取10 m/s²） 图3-3-8　摩擦力f随拉力F变化的图像 （1）F从0增大到5 N的过程中，木块　静止　，图线是一条过原点的45°直线，说明f＝　F　——这一段是　静摩擦力　，大小由平衡条件决定。 （2）图线的最高点对应　最大静摩擦力　fmax＝　5　N。F再大一点，木块就被拉动了。 （3）木块滑动后，f保持　3　N不变——这一段是　滑动摩擦力　，由f＝μFN决定，与拉力的大小　无关　。 （4）木块对地面的压力FN＝mg＝　10　N，所以动摩擦因数μ＝f/FN＝　0.3　。 （5）用4 N的拉力拉木块时，木块　静止　，受到的是　静摩擦力　，大小为　4　N；用7 N的拉力时，木块　滑动　，受到的是　滑动摩擦力　，大小为　3　N。 这张图把本节三个概念全串起来了：静摩擦力随外力变、最大静摩擦力是它的上限、滑动摩擦力恒定。判断某一时刻受的是哪一种，先看物体动没动。 四、摩擦力的应用 做法 道理 增大有益摩擦 鞋底刻花纹、上坡打滑时撒粗石子 增大接触面的粗糙程度 减小有害摩擦 轴承里装滚珠、加润滑油 变滑动为滚动、把两接触面隔开 人赤脚在较光滑的地面上行走十分困难，是因为　接触面摩擦力太小　；穿上鞋子后，鞋底的各种花纹增大接触面的　粗糙程度　，走路也就容易了。 　随堂检测　 1．关于μ=，下列说法正确的是（　　） A．动摩擦因数μ与滑动摩擦力f成正比，f越大，μ越大 B．动摩擦因数μ与正压力N成反比，N越大，μ越小 C．相同的条件下，接触面积越大，动摩擦因数越大 D．动摩擦因数μ的大小由两物体接触面的粗糙程度及材料决定 【答案】D 【详解】动摩擦因数μ的大小由两物体接触面的粗糙程度及材料决定，与f、正压力N、接触面积大小均无关。 故选D。 2．水平桌面上一个重200N的物体，与桌面间的滑动摩擦因数是0.2，当依次用10N和60N的水平拉力拉此物体时，物体受到的摩擦力大小依次为（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）（　　） A．10N，40N B．0，10N C．0，40N D．10N，60N 【答案】A 【详解】重物在桌面上所受的最大静摩擦力 当拉力时，因为，此时物体静止，依据二力平衡原理，物体所受静摩擦力 当拉力时，因为，此时物体在桌面上滑动，物体所受滑动摩擦力 故选A。 3．“雪龙2号”破冰船前行过程中，在船头相对冰层滑动时，碎冰块对船体弹力和摩擦力的示意图正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】根据题意，由滑动摩擦力的方向与相对运动方向相反和弹力的方向过切点垂直接触面，指向受力物体，画出碎冰块对船体弹力和摩擦力的示意图，如图所示 故选A。 　课堂小结　 滑动摩擦力：两物体相对滑动时产生，方向与相对运动方向相反，大小f＝μFN。μ由接触面的材料和粗糙程度决定。 静摩擦力：两物体有相对运动趋势时产生，方向与相对运动趋势方向相反，大小由平衡条件决定，范围是0＜f静≤fmax。 判断顺序：先看两物体有没有接触并挤压，再看有没有相对运动或相对运动趋势；动了就用f＝μFN，没动就用平衡条件去求。 易错：①摩擦力不一定是阻力，也可以是动力（传送带带动行李）；②静摩擦力不是“静止的物体才受”，滑动摩擦力也不是“滑动的物体才受”；③静摩擦力的大小不能用f＝μFN算；④FN是接触面间的压力，不一定等于重力；⑤μ与压力大小、接触面积都无关。 学科网（北京）股份有限公司 $