内容正文:
第3节 摩擦力
第1课时 滑动摩擦力
学习任务一 对滑动摩擦力、动摩擦因数的理解
[教材链接] 阅读教材,完成下列填空:
(1)滑动摩擦力
①定义:当两个物体彼此接触和挤压,并发生相对滑动时,在接触面上就会产生阻碍 的力,这种力叫作滑动摩擦力.
②方向:滑动摩擦力的方向总是与接触面相切,并与物体 的方向相反.
③表达式:f= .
(2)动摩擦因数
①定义:动摩擦因数μ=,但与f和N无关.
②影响因素:动摩擦因数的值与相互接触的两物体的材料及 的情况有关,接触面材料不同、粗糙程度不同,则动摩擦因数也不同.
[物理观念] 如图所示,在光滑水平地面上,B的速度v2大于A的速度v1,画出A、B所受滑动摩擦力的方向.
【辨别明理】
(1)滑动摩擦力的方向一定与物体对接触面的压力方向垂直. ( )
(2)滑动摩擦力的方向不可能与物体的运动方向相同. ( )
(3)物体所受的滑动摩擦力一定与物体的重力大小成正比. ( )
(4)运动的物体一定会受到滑动摩擦力的作用,静止的物体所受的摩擦力一定为零. ( )
(5)动摩擦因数的大小与接触面的材料和粗糙程度有关. ( )
例1 [2024·福安一中高一月考] 下列关于滑动摩擦力和动摩擦因数的说法中正确的是 ( )
A.只要物体间接触面是粗糙的,则它们之间一定有滑动摩擦力的作用
B.两个相对滑动的物体之间一定存在滑动摩擦力
C.由公式μ=可知,两个物体之间的动摩擦因数μ与压力N成反比
D.一般情况下,动摩擦因数μ只跟相互接触的两个物体的材料和表面情况有关,与其他条件无关
例2 [2024·福州一中高一月考] 如图所示,在粗糙水平地面上有一运动的物体,受到一个水平向左的拉力,则物体 ( )
A.运动方向水平向左,摩擦力方向水平向左
B.运动方向水平向左,摩擦力方向水平向右
C.运动方向水平向右,摩擦力方向水平向左
D.运动方向水平向右,摩擦力方向水平向右
[反思感悟]
【要点总结】
1.滑动摩擦力的产生条件:(1)两物体直接接触且相互挤压(即有弹力);(2)接触面粗糙;(3)两物体间有相对运动.
2.滑动摩擦力的方向与相对运动的方向相反,并不是与运动的方向相反.
3.滑动摩擦力的效果是阻碍物体间的相对运动,并不是阻碍物体的运动.滑动摩擦力的方向与物体的运动方向可能相同,也可能相反,即滑动摩擦力可能是阻力,也可能是动力.
学习任务二 滑动摩擦力的计算
[科学论证] 滑动摩擦力公式中的压力是否在任何情况下都等于物体的重力?请举例说明.
例3 如图所示,质量为10 kg的物体在水平面上向左运动,此时受到大小为20 N、方向水平向右的外力F的作用,物体与水平面间的动摩擦因数为0.4,g取10 m/s2,则物体受到的摩擦力是 ( )
A.20 N,方向水平向右
B.20 N,方向水平向左
C.40 N,方向水平向右
D.40 N,方向水平向左
[反思感悟]
例4 (多选)[2024·长汀一中高一月考] 如图所示,以水平力F压物体A,这时A沿竖直墙壁匀速下滑,若物体A与墙面间的动摩擦因数为μ,A物体的质量为m,重力加速度为g,则物体A与墙面间的滑动摩擦力大小等于 ( )
A.μmg
B.mg
C.F
D.μF
【要点总结】
1.滑动摩擦力大小的计算方法
(1)公式法:由f=μN计算,N为压力,注意:压力的大小不一定等于物体的重力;
(2)二力平衡法:物体做匀速直线运动或静止时,根据二力平衡求解.
2.滑动摩擦力大小的表达式为f=μN,说明滑动摩擦力大小与压力成正比,与重力无直接关系,压力大小等于重力大小只是一种常见的具体情况.
3.f动的大小与物体运动的速度、接触面积无关.
1.(对滑动摩擦力的理解)下列关于滑动摩擦力的说法中正确的是 ( )
A.只有运动的物体才受到滑动摩擦力
B.滑动摩擦力总是跟物体的重力成正比
C.滑动摩擦力总是阻碍物体的运动
D.滑动摩擦力总是阻碍物体间的相对运动
2.(滑动摩擦力的方向)[2024·漳州实验中学高一期中] 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,则货物A受到汽车B所施加的向右的滑动摩擦力
B.若v1<v2,则汽车B受到货物A所施加的向右的滑动摩擦力
C.若v1>v2,则货物A受到汽车B所施加的向左的滑动摩擦力
D.若v1>v2,则汽车B受到货物A所施加的向右的滑动摩擦力
3.(滑动摩擦力的大小)[2024·龙岩一中高一月考] 一物体按如图所示不同的放法置于粗糙水平地面上,在水平力的作用下运动,设地面与物体各接触面间的动摩擦因数相等,则物体受到的摩擦力的大小关系是 ( )
A.f甲>f乙>f丙 B.f乙>f甲>f丙
C.f丙>f乙>f甲 D.f甲=f乙=f丙
4.(滑动摩擦力的探究实验)[2024·永定一中高一期中] 小明同学用如图的装置进行“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验.他沿水平向左的方向拉木板时,物体A相对于地面保持静止,此时弹簧测力计的示数如图所示.则物体A受到的滑动摩擦力大小为 N,滑动摩擦力方向 (选填“水平向左”或“水平向右”),此过程中木板 (选填“必须”或“不必”)匀速运动.
学科网(北京)股份有限公司
$
第3节 摩擦力 第1课时 滑动摩擦力
[教材链接] (1)①相对滑动 ②相对运动 ③μN (2)②接触面
[物理观念]
【辨别明理】
(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)√
例1 D [解析] 根据滑动摩擦力的产生条件可知,A错误;两个相对滑动的物体的接触面若是光滑的,则不会有滑动摩擦力,故B错误;动摩擦因数是由两个物体的材料和接触面的情况决定的,与压力无关,故C错误,D正确.
例2 C [解析] 由题图知物体水平向右运动,根据滑动摩擦力的方向与物体间相对运动的方向相反,可知物体受到滑动摩擦力的方向水平向左,故C正确.
[科学论证] 否.物体在水平面上运动时,由于在竖直方向上处于平衡状态,故重力与压力大小相等.若物体不是在水平面上运动,则不能认为压力大小等于重力.例如小孩沿滑梯下滑时,对滑梯的压力小于自身的重力.
例3 C [解析] 物体相对水平面向左运动,滑动摩擦力的方向与相对运动方向相反,故其受到水平向右的滑动摩擦力,摩擦力大小f=μN=μmg=40 N,选项C正确.
例4 BD [解析] 由于物体匀速下滑,因此在竖直方向上重力和摩擦力二力平衡,有f=mg;根据滑动摩擦力的公式有f=μN,N=F,所以f=μF,选项A、C错误,B、D正确.
随堂巩固
1.D [解析] 滑动摩擦力产生于两个有相对运动的物体间,但受滑动摩擦力的物体不一定运动,选项A错误;滑动摩擦力总跟物体之间的压力成正比,但与重力不一定成正比,选项B错误;滑动摩擦力总是阻碍物体间的相对运动,并不一定阻碍物体的运动,选项C错误,D正确.
2.B [解析] 若v1<v2,则货物A相对汽车B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,则货物A相对汽车B向左滑动,货物A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,选项C、D错误.
3.D [解析] 物体在三种情况下所受摩擦力均为滑动摩擦力,由f=μN=μmg知,物体在三种情况下所受摩擦力大小相等,选项D正确.
4.2.2 水平向左 不必
[解析] 物体A相对地面静止,即处于平衡状态,水平方向上受平衡力作用,即拉力与摩擦力是一对平衡力.从图中可以看出,每一大格为1 N,每一小格为0.2 N,从数值小的往数值大的顺序读,所以摩擦力的大小为2.2 N.由于物体A相对于木板向右运动,根据滑动摩擦力的定义,滑动摩擦力的方向总是与相对运动的方向相反,故滑动摩擦力的方向为水平向左.此过程中只需要保持物体A相对于地面静止,所以木板不必匀速运动.
学科网(北京)股份有限公司
$