3.2 摩擦力 课件 -2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册

此种情境下的摩擦力有什么特点，应该如何对其命名？ 此种情境下的摩擦力除了与压力有关外，还与什么因素有关？ 1、问题引入 2、滑动摩擦力 两个相互接触的物体，当它们相对滑动时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力，这种力叫作滑动摩擦力；方向总是沿着接触面，并且跟物体相对运动的方向相反。 2、滑动摩擦力 滑动摩擦力的方向 滑动摩擦力的方向有可能与物体的运动方向相反，也有可能与物体的运动方向相同。 相反情况：物体相对接触面向前滑动，摩擦力方向向后。 相同情况：物体相对接触面向后滑动，摩擦力方向向前。 2、滑动摩擦力 相对运动”的内涵 相对运动是两个物体分别以对方为参考系表现出来的运动,而不是相对地面或者其他物体的运动。 参考系 A 相对 B 相对 B 运动 A 运动 互为参考 思考：摩擦力一定是阻力吗? 2、滑动摩擦力 如何测量滑动摩擦力的大小？ 用弹簧测力计水平拉物体做匀速直线运动，此时测力计的示数等于滑动摩擦力的大小。依据：二力平衡条件。 如何改变物体的压力？ 在木块上加放砝码，增大木块对接触面的压力即增大FN。 如何改变接触面的粗糙程度？ 更换接触面：毛巾面、砂纸面、玻璃面等，改变接触面的粗糙程度。 实验探究·滑动摩擦力大小与压力的关系 Ff=μFN 2、滑动摩擦力 实验探究·滑动摩擦力大小与压力的关系 实验结论 多组数据作 Ff-FN 图像，得出：滑动摩擦力 Ff与压力FN成正比。 说明 (以木块在水平木板上滑动为例) 木块对木板的压力大小等于FN。 μ=Ff/FN，其中μ为动摩擦因数，只与接触面材料和粗糙程度有关 Ff作用在接触面内，且与相对运动方向相反;FN垂直于接触面。 2、滑动摩擦力 压力与重力的关系 压力是物体对支持面（或接触面）的作用力，方向垂直于接触面。 压力等于重力（力的大小） 物体静止在水平面上时，压力与重力大小相等、方向相同。 FN =G 压力小于重力（力的大小） 物体在斜面上时，压力等于重力在垂直于斜面方向的分力，因此小于重力。 FN =Gcosθ（θ为斜面倾角) 物体在斜向上或斜向下的拉力作用下运动时，压力随拉力的垂直分量变化。 ·斜向上拉动: FN =G-Fsinθ<G ·斜向下拉动: FN =G+Fsinθ>G 压力与重力不等 (可大于或小于， 力的大小) 9 例题:我国东北寒冷冬季用雪橇作运输工具，有钢制滑板的雪橇连同车上木料总质量4.9x103kg，在水平冰道上，马要在水平方向用多大的力才能拉着雪橇匀速前进？g取10N/kg。 分析:将雪橇抽象为一个物体，雪橇受重力mg、支持力FN、马的拉力F和滑动摩擦力Ff四个力，沿水平面匀速前进;根据二力平衡，F与Ff大小相等，而Ff与FN有关，FN大小等于mg，故可求拉力。 2、滑动摩擦力 强调规范：选对象→受力分析→用平衡条件→代公式→写结果。 支持力 滑动摩擦力 拉力 mg 重力 选对象:雪橇(含木料) 受力分析:受重力、支持力、马的拉力F和滑动摩擦力，如图所示 用平衡条件:匀速直线运动，水平方向受力平衡，故F=;竖直方向受力平衡，故=。 代公式计算: = = 查表得冰面与钢滑板间的动摩擦因数=0.02 ==故 ⑤写结果:马要用980N的水平拉力，才能拉着雪橇匀速前进。 答:马要用 980N的水平拉力。 2、滑动摩擦力 支持力 滑动摩擦力 拉力 mg 重力 解: 相互接触的物体处于 相对静止时，也可能存在摩擦力 如图，人用平行于地面的力推沙发，沙发 有相对地面运动的趋势但没被推动。 根据二力平衡 这时一定有一个力与推力平衡， 大小相等、方向相反，这个力 就是沙发与地面之间的摩擦力。 F推= Ff 3、静摩擦力 静摩擦力的定义 由于这时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, 所以这时的摩擦力叫作静摩擦力；静摩擦力的方向总是跟物体相对运动趋势的方向相反 二、强调“相对静止”的物理意义 静摩擦力产生在两个相互接触的物体 相对静止时，而不是物体相对地面静止。 要点归纳 判断静摩擦力，关键看两个接触物体 之间是否有相对运动趋势。 静摩擦力的方向总是阻碍这种相对 运动趋势。 3、静摩擦力 体验静摩擦力方向 把毛刷放在桌面上，用力拉毛刷的把手, 使得毛刷上部稍稍移动一些，刷毛的自由 端由于受到桌面的摩擦而仍然静止，刷毛 发生了弯曲。 思考与讨论 刷毛与桌面接触的部分具有向哪个 方向运动的趋势? 受到的摩擦力向哪个方向? 3、静摩擦力 总结 静摩擦力的方向与物体的相对运动趋势方向相反。 3、静摩擦力 静摩擦力的方向与毛刷运动方向有什么关系呢? 相对运动趋势的含义 物体之间虽然相对静止但如果假设接触面光滑（无摩擦力），它们就会发生相对滑动此时，相对滑动的方向,就是相对运动趋势的方向。 要点归纳 相对运动趋势方向=假设无摩擦时的相对滑动方向 实例：人推沙发没动 沙发与地面之间有静摩擦力，阻止了相对滑动。 若无摩擦，沙发会向右滑动， 因此，相对运动趋势方向为向右。 3、静摩擦力 4、实验探究 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；在拉力 F 增大到一定值之前，木块不会运动，此时静摩擦力的大小等于拉力的大小。 静摩擦力的大小与最大静摩擦力 在弹簧测力计指针下轻塞一个小纸团作为指针到达最大位置的标记；继续用力，当拉力达到某一数值时木块开始移动，此时拉力会突然变小。 4、实验探究 静摩擦力的大小与最大静摩擦力 有条件的用力传感器代替弹簧测力计，在计算机屏幕上直接得到拉力随时间变化的 F-t 图像。 提问：为什么测力计示数等于静摩擦力？ (木块水平方向受的两个力是一对平衡力) 4、实验探究 过程现象: 缓慢拉动木板，木块随之一起运动 测力计示数逐渐增大 ，在示数达到某一数值前，两个三角形记号相对位置不变(木块与木板相对静止) 继续拉动，当示数增大到某一值后，看到记号相对位置发生变化(木块开始相对滑动) 总结: 4、实验探究 该实验既说明相对静止时静摩擦力随拉力增大而增大， 又说明静摩擦力有一个最大值(最大静摩擦力)，数值上等于物体即将开始运动时的拉力。 条件允许用传感器得F-t图像，可进一步观察到最大静摩擦力比滑动摩擦力稍大。 5、拓展提升 摩擦力是如何产生的? 可能的机理 物体表面并不光滑，微观上存在许多凹凸不平的结构。两个物体接触时这些微小的“凸起”相互咬合、产生形变，并且分子间也会产生相互作用，从而形成了我们感受到的摩擦力。 仍未完全搞清楚 目前，科学界还没有完全弄清楚摩擦力产生的具体机理尤其是在微观和量子层面，仍有许多问题没有答案。 科学仍在发展 科学不仅要描述自然界，还要不断解释自然现象，摩擦力的研究只是众多未解之谜之一，还有无数领域等待我们去探索。 5、拓展提升 摩擦力在生活中的应用 增大摩擦力 (有利于防滑、 制动等) 轮胎花纹 增加接触面的粗糙程度, 提高抓地力，防止打滑。 防滑链 在冰雪路面增加附着力， 帮助车辆安全行驶。 减小摩擦力 （有利于省力、提高效率 润滑油 形成油膜，减小接触面的摩擦, 减少磨损，延长使用寿命。 气垫 利用气体垫起物体，减少接触， 显著减小摩擦。 磁悬浮 利用磁力使物体悬浮，几乎无接触 摩擦极小，运行更平稳高效。 6、练习与应用 第1题：手压着桌面向前移动，会明显感到有阻力阻碍手的移动；手对桌面压力越大，阻力越大。试一试并说明道理。 答案：手受到桌面的滑动摩擦力，方向与手移动方向相反，阻碍手相对桌面运动；手对桌面压力越大，滑动摩擦力越大，阻碍越明显。 6、练习与应用 第2题：玻璃瓶四种情况是否受摩擦力、方向如何 (1)静止在粗糙水平桌面：不受，因为瓶子与水平桌面间没有相对运动的趋势 ； (2)静止在倾斜桌面：受静摩擦力，方向沿倾斜桌面斜向上 ； (3)被瓶口朝上握在手中静止：受静摩擦力，方向竖直向上（瓶子处于竖直状态）； (4)压着一张纸条、扶住瓶子把纸条抽出：受滑动摩擦力，方向与纸条运动方向相同（阻碍相对运动）。 6、练习与应用 第3题：木箱重100 N，至少用35 N水平推力才能从原地开始运动；移动后用30 N水平推力可匀速。问 Fmax、Ff、μ、用20 N推静止木箱时的摩擦力。 答案：35 N；30 N；0.3；20 N。提示：刚要滑动时静摩擦力达最大、恰等于此时水平推力；推动后匀速时由二力平衡求滑动摩擦力，再由公式求 μ；用20 N推静止木箱未推动，静摩擦力等于推力即20 N。 6、练习与应用 第4题：重500 N雪橇在平坦雪地上用10 N水平拉力恰好匀速；若再载500 N货物，滑行时摩擦力多大。 答案：20 N。提示：雪橇匀速则 F＝Ff，竖直方向 G＝FN，由 Ff＝μFN 得 μ＝0.02；再载货后 FN′＝G′＝1000 N，得 Ff′＝μFN′＝20 N。 $