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

第三章　相互作用——力 2　摩擦力 1 学习任务目标 1．知道什么是摩擦力及摩擦力的分类和产生条件。(物理观念) 2．会比较两种摩擦力的不同，知道静摩擦力和滑动摩擦力的大小与哪些因素有关。(科学思维) 3．会根据运动和受力情况，分析滑动摩擦力与静摩擦力的大小和方向。(科学思维) 4．知道生产生活中增大或减小摩擦力的方法。(科学态度与责任) 2 当一个物体在另一个物体表面滑动的时候，会受到另一个物体阻碍它相对滑动的力，这种力叫作滑动摩擦力。 滑动中慢慢停下来的冰壶受到的摩擦力也是滑动摩擦力 要产生滑动摩擦力需要满足什么条件？ 问题式预习 知识点一 滑动摩擦力 1．产生滑动摩擦力要具备的条件 (1)相互作用的物体之间存在______； (2)发生____________； (3)接触面是______的。 弹力 相对运动 粗糙 1　重力与弹力 4 2．大小：Ff＝______。FN为物体间的弹力，其大小不一定等于重力大小；μ为动摩擦因数，它的值跟两接触面的______和____________有关，动摩擦因数μ＝___。 3．方向：摩擦力方向与相对运动方向______，与接触面______，与弹力方向______，与运动方向的关系不确定。 μFN 材料 粗糙程度 相反 相切 垂直 1　重力与弹力 5 [微训练] 根据预习内容判断以下说法的正误。 1．只要两个物体之间有弹力，又有相对运动，两个物体之间就一定存在滑动摩擦力。 ( ) 2．滑动摩擦力一定存在于两个运动的物体之间。 ( ) 3．静止的物体受到的摩擦力可能是滑动摩擦力。 ( ) × × √ 1　重力与弹力 知识点二 静摩擦力 1．产生：静摩擦力产生在相对静止且有相对运动趋势的物体之间，其他条件与滑动摩擦力产生条件相同。 2．大小：静摩擦力F在0与最大静摩擦力 Fmax之间，即0≤F≤Fmax。 3．方向：平行于接触面与运动趋势方向相反。 1　重力与弹力 7 4．大小与方向： 如图所示，手握住瓶子处于静止状态。 (1)瓶子所受静摩擦力的方向如何？ 提示：手握住瓶子，瓶子处于静止状态，手对瓶子的静摩擦力与瓶子受到的重力平衡，所以瓶子所受静摩擦力的方向竖直向上。 (2)如果手的握力增大，瓶子所受的静摩擦力会不会增大？为什么？ 提示：手的握力增大，但瓶子所受的重力不变，由二力平衡知瓶子所受静摩擦力不变，大小仍等于瓶子所受重力。 1　重力与弹力 [微训练] 根据预习内容判断以下说法的正误。 1．静摩擦力就是静止物体受到的摩擦力。 ( ) 2．静摩擦力方向一定与物体相对运动趋势的方向相反。 ( ) 3．静摩擦力的大小与正压力成正比。 ( ) × √ × 1　重力与弹力 四个易错点 (1)摩擦力的方向总是与物体间相对运动(或相对运动趋势)的方向相反，但 不一定与物体的运动方向相反. (2)摩擦力总是阻碍物体间的相对运动(或相对运动趋势)，但不一定阻碍物 体的运动.即摩擦力可以作为阻力使物体减速，也可以作为动力使物体加速. (3)受静摩擦力作用的物体不一定静止，但一定与静摩擦力的施力物体保 持相对静止. (4)静摩擦力的大小与正压力无关，仅与外力有关. 必备知识自查 10 任务式研习 任务一　滑动摩擦力 1．如图所示，汽车在水平路面上以相对于地面v1的速度向右匀速运动，车上的货物以相对于地面v2的速度向右匀速运动。下列判断正确的是 (　　) A．若v1<v2，货物受到了汽车所施加的向右的滑动摩擦力 B. 若v1<v2，汽车受到了货物所施加的向右的滑动摩擦力 C. 若v1>v2，货物受到了汽车所施加的向左的滑动摩擦力 D. 若v1>v2，汽车受到了货物所施加的向右的滑动摩擦力 √ 1　重力与弹力 11 B　答案：若v1＜v2，则货物相对汽车向右运动，所以汽车对货物施加向左的滑动摩擦力，汽车受到了货物所施加的向右的滑动摩擦力，故A错误，B正确；若v1＞v2，则货物相对汽车向左运动，所以汽车对货物施加向右的滑动摩擦力，汽车受到了货物所施加的向左的滑动摩擦力，故C、D错误。 1　重力与弹力 2．如图所示是生活中磨刀的场景。磨刀时，磨刀石始终处于静止状态，在人推动刀相对磨刀石向前运动的过程中 (　　) A. 磨刀石对刀的摩擦力方向向前 B. 磨刀石对刀的摩擦力为滑动摩擦力 C. 刀相对磨刀石的速度越大，刀所受摩擦力越大 D. 刀相对磨刀石的速度越小，刀所受摩擦力越大 B　答案：厨刀相对磨刀石向前运动，则磨刀石对刀的摩擦力方向向后，故A错误；磨刀石相对刀滑动，磨刀石对刀的摩擦力为滑动摩擦力，故B正确；根据Ff＝μFN，滑动摩擦力与正压力及动摩擦因数有关，与相对速度无关，故C、D错误。 √ 1　重力与弹力 3．自行车的机械碟刹可以让车辆拥有更好的制动性，在同样的刹车过程中，碟刹因更高的稳定度和灵活性，使得刹车距离更短，保证了更高的安全性。碟刹由碟刹器与碟刹片两者间的摩擦力实现制动，如图所示。在一次缓慢刹车的过程中，下列有关机械碟刹的说法，正确的是 (　　) 1　重力与弹力 A．碟刹器与碟刹片相对静止，碟刹器受到的是静摩擦力 B. 碟刹器受到的摩擦力方向与其相对碟刹片运动的方向相同 C. 碟刹器夹住碟刹片的力越大，碟刹器与碟刹片之间的摩擦力也越大 D. 自行车骑行速度越大，碟刹器与碟刹片之间的摩擦力也越大 √ 1　重力与弹力 C　答案：碟刹器与碟刹片相对运动，碟刹器受到的是滑动摩擦力，故A错误；碟刹器受到的摩擦力方向与其相对碟刹片运动的方向相反，故B错误；碟刹器夹住碟刹片的力FN越大，碟刹器与碟刹片之间的摩擦力Ff＝μFN也越大，故C正确；碟刹器与碟刹片之间的摩擦力与二者间的动摩擦因数μ和正压力FN大小有关，与自行车骑行速度无关，故D错误。 1　重力与弹力 4．某同学利用测质量的小型家用电子秤，设计了测量木块和木板间动摩擦因数μ的实验。 如图甲所示，木板和木块A放在水平桌面上，电子秤放在水平地面上，木块A和放在电子秤上的重物B通过跨过定滑轮的轻绳相连。调节滑轮，使其与木块A间的轻绳水平，与重物B间的轻绳竖直。在木块A上放置n(n＝0，1，2，3，4，5)个钩码(电子秤称得每个钩码的质量m0为20.0 g)，向左拉动木板的同时，记录电子秤的对应示数m。 1　重力与弹力 (1)实验中，拉动木板时________(填“必须”或“不必”)保持匀速。 (2)用mA和mB分别表示木块A和重物B的质量，则m和mA、mB、m0、μ、n所满足的关系式为 m＝______________________。 (3)根据测量数据在坐标纸上绘制出m-n图像，如图乙所示，可得木块A和木板间的动摩擦因数μ＝________。(结果保留两位有效数字) 不必 m＝mB－μ(mA＋nm0) 0.39 1　重力与弹力 计算滑动摩擦力的方法 (1)公式法：由Ff＝μFN计算。 (2)二力平衡法：物体做匀速直线运动或静止时(均有相对运动)，根据二力平衡求解。 1　重力与弹力 19 情境 分析 结论 物体在水平推力作用下匀速向前运动 物体与地面间的摩擦力大小等于推力大小 物体沿着墙面匀速下滑 物体与墙面间的摩擦力大小等于物体所受重力大小 1　重力与弹力 如图所示，某人想将位于客厅中的沙发移动位置，就对沙发施加了大小为F1的水平推力，但是沙发并没有移动；于是他将推力增大到F2，沙发依然没有移动；他再次将推力增大到F3，沙发刚好移动。 任务二　静摩擦力 1　重力与弹力 (1)当推力为F1时，沙发没有移动，此时沙发受地面的摩擦力吗？随着推力的增大，沙发与地面间的作用力有什么变化？ 提示：推力为F1时，沙发受地面的静摩擦力，大小等于F1；随着推力的增大，沙发与地面间的静摩擦力增大。 (2)当推力增大到F4(F4>F3)时，沙发向前移动，此过程中沙发受到了哪种摩擦力？其大小为多少？ 提示：沙发受到了滑动摩擦力的作用，大小等于F3。 1　重力与弹力 1．(多选)如图所示为传送带运输机的示意图， A为传送带上的货物，则 (　　) A．如果货物A随传送带一起向上匀速运动，A受到沿传送带向上的摩擦力 B. 如果货物A随传送带一起向下匀速运动，A受到沿传送带向下的摩擦力 C. 如果货物A和传送带都静止，A不受摩擦力 D. 如果货物A和传送带都静止，A对传送带有沿传送带向下的摩擦力 √ √ 1　重力与弹力 AD　答案：若货物A与传送带保持相对静止，则货物A受静摩擦力，静摩擦力的方向与相对运动趋势方向相反。如果货物A随传送带一起匀速运动，货物A有相对于传送带向下滑动的趋势，所受摩擦力与相对运动趋势的方向相反，即沿传送带向上，故A正确，B错误；如果货物A和传送带都静止，货物A相对于传送带有向下的运动趋势，则货物A受到沿传送带向上的摩擦力，传送带相对于货物A有向上的运动趋势，则货物A对传送带的摩擦力方向沿传送带向下，故C错误，D正确。 1　重力与弹力 2．(多选)如图所示，物体A、B叠放在水平地面上，水平力F作用在A上，使二者一起向左做匀速直线运动，下列说法正确的是 (　　) A．A、B之间无摩擦力 B. B对A的摩擦力水平向右 C. A对B的摩擦力水平向左 D. 地面对B的摩擦力为静摩擦力，水平向右 √ √ 1　重力与弹力 BC　答案：对A分析，由于A做匀速运动，由二力平衡条件可知，B对A的摩擦力必与F等大反向，即水平向右，再由作用力与反作用力的关系可知，A对B的摩擦力水平向左，故A错误，B、C正确；再由A、B一起向左做匀速直线运动可知，地面对B的摩擦力一定为滑动摩擦力，且水平向右，故D错误。 1　重力与弹力 3．剪纸艺术是我国古老的民间艺术之一，在“非遗进校园”活动中，老艺人在教室里进行剪纸教学时，用一块磁体将剪纸作品压在竖直的磁性白板上，如图所示。下列关于各物体受力情况的说法，正确的是 (　　) A．磁体对剪纸没有摩擦力作用 B. 磁体对剪纸的摩擦力方向竖直向上 C. 磁体对剪纸的压力是由于剪纸发生形变产生的 D. 磁体对剪纸的摩擦力与白板对剪纸的摩擦力大小不相等 √ 1　重力与弹力 D　答案：磁体相对于剪纸有向下的运动趋势，所以剪纸对磁体的摩擦力方向向上，磁体对剪纸有竖直向下的静摩擦力作用，故A、B错误；根据弹力的产生条件可知，磁体对剪纸的压力是由于磁体发生形变产生的，故C错误；磁体对剪纸的摩擦力竖直向下，白板对剪纸的摩擦力竖直向上，则白板对剪纸的摩擦力大小等于磁体对剪纸的摩擦力加上剪纸所受重力，可知磁体对剪纸的摩擦力与白板对剪纸的摩擦力大小不相等，故D正确。 1　重力与弹力 1．判断静摩擦力方向的两种方法 (1)假设法：假设接触面是光滑的，判断物体将向哪个方向滑动，从而确定相对运动趋势的方向，进而判断出静摩擦力的方向。 (2)状态法：当物体处于静止或匀速直线运动状态时，根据物体受力平衡，判断出静摩擦力的方向。 1　重力与弹力 29 2．静摩擦力方向与运动方向的关系 情况分类 情境示例 两者方 向相同 传送带靠静摩擦力把货物送到高处 两者方 向相反 汽车刹车时，油桶和汽车之间的静摩擦力使油桶停下来 1　重力与弹力 30 情况分类 情境示例 两者方向 不共线 手握着物体，静摩擦力方向竖直向上，物体可以朝任意方向运动 1　重力与弹力 31 任务三　摩擦力的大小 质量为2 kg的物体，静止在水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数为0.5，最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。现给物体施加一个水平拉力，问：(g取10 m/s2) (1)当拉力大小为5 N时，地面对物体的摩擦力是多大？ (2)当拉力大小为12 N时，地面对物体的摩擦力是多大？此后若将拉力减小为5 N(物体仍在滑动)，地面对物体的摩擦力是多大？ (3)在第(2)问情境之后，若撤去拉力，在物体继续滑动的过程中，地面对物体的摩擦力是多大？ 1　重力与弹力 32 提示：物体所受滑动摩擦力(最大静摩擦力Ff静max)的大小 Ff滑＝μFN＝μmg＝0.5×2 kg×10 N/kg＝10 N。 (1)当拉力F1＝5 N时，F1<Ff静max，物体静止，由二力平衡可知Ff1＝Ff静＝F1＝5 N。 (2)当拉力F2＝12 N时，F2>Ff静max，物体滑动，Ff2＝Ff滑＝10 N。此后当拉力减小为5 N时，物体仍在滑动，故Ff3＝Ff滑＝10 N。 (3)当撤去拉力后，由于物体继续滑动，故仍受地面的滑动摩擦力作用，Ff4＝Ff滑＝10 N。 1　重力与弹力 1．重为400 N的木箱静止在水平地面上，木箱与地面间的最大静摩擦力是85 N，动摩擦因数为0.2，如果用90 N的水平力推木箱，则木箱运动状态稳定后受到的摩擦力大小是 (　　) A．0 B. 50 N C. 80 N D. 85 N C　答案：木箱与地面间的最大静摩擦力是85 N，用90 N的水平力推木箱时，由于90 N＞85 N，木箱会相对地面运动，运动状态稳定后，木箱受到的摩擦力是滑动摩擦力，滑动摩擦力的大小Ff＝μFN＝0.2×400 N＝80 N。 √ 1　重力与弹力 2．如图所示，质量分别为 4 kg、5 kg的木块A、B用轻质弹簧连接并置于粗糙水平面上，它们与水平面间的动摩擦因数均为0.3，弹簧的劲度系数为 400 N/m，且被压缩了 2.5 cm，A、B和弹簧组成的系统处于静止状态。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度的大小 g取10 m/s2。现用 F＝8 N的水平拉力向右拉木块B，在力F作用瞬间 (　　) A. 木块A所受摩擦力的大小是12 N B. 木块A所受摩擦力的大小是10 N C. 木块B所受摩擦力的大小是18 N D. 木块B所受摩擦力的大小是10 N √ 1　重力与弹力 B　答案：弹簧的弹力F弹＝kx＝400×2.5×10-2 N＝10 N，对物体A分析，在力F作用的瞬间由于弹簧的形变量不变，弹力不变，A仍保持静止，所受静摩擦力等于弹簧的弹力10 N，故A错误，B正确；B物体与地面的最大摩擦力FfBm＝μmBg＝0.3×5×10 N＝15 N，B物体在向右的弹簧弹力和外力的共同作用下，超过了B物体与地面间的最大静摩擦力开始滑动，滑动摩擦力大小为 15 N，故C、D错误。 1　重力与弹力 3．如图所示，质量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F＝6 N 的拉力，规定初速度的方向为正方向，已知滑块与地面之间的动摩擦因数 μ＝，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。下列滑块所受的摩擦力随时间变化的图像，可能正确的 是 (　　) A　　　　　　　B C　　　　　　　D √ 1　重力与弹力 D　答案：从t＝0开始滑块以一定初速度v向右滑行时，滑块受到水平向左的滑动摩擦力，滑动摩擦力Ff1＝－μmg＝－8 N，滑块的最大静摩擦力Ffmax＝μmg＝8 N，因为F<Ffmax，所以当滑块的速度减小到0时，滑块将停止运动，受到水平向右的静摩擦力，由二力平衡条件可知，滑块受到的静摩擦力 Ff2＝F＝6 N，选项D正确，A、B、C错误。 1　重力与弹力 4．在“静摩擦力的大小随拉力 的变化”实验中，小强将0.8 kg的木块放在水平长木板上， 如图甲所示，用沿水平方向的 力向左拉长木板，使拉力F从0开始缓慢增大，直到长木板被抽出。在整个实验过程中，用力传感器采集木块受到的摩擦力大小并用计算机绘制出摩擦力Ff随时间t变化的图像，如图乙所示。此后小强将长木板固定在水平桌面上，换用劲度系数为 20 N/m、原长为 10 cm 的轻质弹簧拉静止在长木板上的木块，如图丙所示，g取 10 m/s2。 (1)求长木板与木块间的动摩擦因数。 (2)若将轻质弹簧拉长至15 cm，求木块受到的摩擦力。 1　重力与弹力 答案：(1)由题图乙可知，长木板抽出时，滑动摩擦力大小为 3.2 N，则有Ff＝μFN＝μmg＝3.2 N 解得μ＝0.4。 (2)弹簧长度为15 cm时，根据胡克定律有 F＝k(l－l0)＝1 N<Fmax 此时摩擦力为静摩擦力，则有 Ff1＝F＝1 N，方向水平向左。 1　重力与弹力 摩擦力大小的计算思路 (1)首先要判定是静摩擦力还是滑动摩擦力。 (2)对于静摩擦力：物体处于匀速直线运动或静止状态时，可以根据二力平衡条件求解，也可以用其他方法求解(以后会学习)。 (3)对于滑动摩擦力：根据公式法或二力平衡条件求解。 1　重力与弹力 41 $