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摩擦力

【要点导学】
1.两个物体相互接触,当有相对滑动的趋势,但又保持相对静止状态时,在它们接触面上出现的阻碍相对滑动的静摩擦力。
(1)产生条件:两物体必须接触且接触面粗糙;有正压力;有相对滑动趋势
(2)静摩擦力方向:沿接触面且与相反。
静摩擦力大小:随外力的变化而变化。一般与迫使物体发生相对运动的外力(或沿着接触面的分量)大小相等。
(3)静摩擦力有一个最大值,它是物体即将开始相对滑动时的静摩擦力,即最大静摩擦力。
2.两个互相接触且有相对滑动的物体,在它们的接触面上会产生阻碍相对运动的摩擦力,称为滑动摩擦力。
(1)产生条件:;;。
(2)滑动摩擦力方向:沿接触面且与相反。
(3)滑动摩擦力的大小:滑动摩擦力的大小与两物体间的压力成正比,即Ff=μFN,其中μ为动摩擦因数,无单位,它与接触面的材料、接触面的粗糙程度有关,而与物体间的相对速度的大小、接触面的大小、压力的大小无关。

【范例精析】
例1.关于摩擦力的说法,下列说法中正确的是()
A.两个接触的相对静止的物体间一定有摩擦力
B.受静摩擦作用的物体一定是静止的
C.滑动摩擦力方向一定与运动方向相反
D.物体间正压力一定时,静摩擦力的大小可以变化,但有一个限度

解析:两个相对静止的物体间不一定有静摩擦力,还要看它们间是否有相对滑动趋势。例如静止在水平地面上的汽车,它们之间就没有静摩擦力。受静摩擦力作用的物体不一定是静止的,例如与倾斜的匀速运动的输送带相对静止的物体,物体与输送带之间有相对滑动的趋势,所以有静摩擦力存在,但物体并不是静止的。产生静摩擦力时只要与接触面相对静止就行了。上述的输送带如突然加速,物体就可能受到与运动方向一致的滑动摩擦力。所以A、B、C三个选项都是错的。在正压力一定时,静摩擦力的大小可以因外力的变化而变化,但不能超过最大静摩擦力,这就是一个限度。本题目正确的选项是D。

拓展:(1)不管静摩擦还是滑动摩擦力的方向,都要注意与接触面的“相对性”
(2)值得注意的是,正压力变化时静摩擦力不一定变化,但最大静摩擦力肯定变化。

例2要使木块在水平木桌上滑动受到的摩擦力小些,下列措施中有效的是()
A.将木块和木桌的接触面刨光滑些B.在木桌表面上垫一张平整的铁皮
C.使木块的滑动速度增大D.减小木块与桌面的接触面积

解析:影响滑动摩擦力大小的因素有两个,一是正压力的大小,二是动摩擦因数。本题中正压力不变,只要考虑动摩擦因数的大小。动摩擦因数的大小与接触面的光滑程度和接触面的材料有关,A选项正确。根据教材的表格,木与木之间的动摩擦因数是0.3,而木与金属之间的动摩擦因数为0.2,所以B选项正确。动摩擦因数与运动速度无关(汽车刹车时路面摩擦因数改变是因为温度变化)所以C选项错误。动摩擦因数与接触面积无关,D选项错误。本题目正确选项为AB。

拓展:正因为动摩擦因数与接触面积的大小无关,所以一块匀质长木板在水平桌面上滑动时,在它伸出桌面的长度小于总长度的1/2的情况下,木板所受滑动摩擦力不变。
例3如图3-3-1所示,用50N的水平推力F将重24N的物块压在竖直墙面上,物块沿墙面下滑,物块与墙面间的动摩擦因数μ=0.4,求:墙面对物块的摩擦力大小。
解析:由题意可知,物块与墙面间存在滑动摩擦力,物块与墙面间存在相互作用力,即:墙面对物块的弹力和物块对墙面的压力,它们大小相等。而水平推力与墙面对物块的弹力相平衡,故物块对墙面的压力大小与水平推力大小相等,即:FN=50N,根据Ff=μFN可得:Ff=0.4×50N=20N。

拓展:有同学误认为物块对墙面的压力大小FN与物体的重力大小相等,这完全是没有真正理解正压力的含义,而是死记住初中阶段学习摩擦力时,压力大小等于重力大小这类简单问题。如图3-3-2所示,甲、乙、丙三个物体的质量相等,与地面的动摩擦因数相同,受到三个大小相同的作用力,当它们滑动时,受到的摩擦力大小的情况,下列说法正确的是:()
A.甲、乙、丙三个物体所受摩擦力大小相等
B.甲受到的摩擦力最大
C.乙受到的摩擦力最大
D.丙受到的摩擦力最大
由于F‘N乙>F’N丙>F‘N甲
故物块所受滑动摩擦力大小关系:Ff乙Ff丙Ff甲,选项C正确。
【能力训练】
1当一个物体在另一个物体的表面上________另一个物体______时,要受到另一个物体阻碍它__________的力,这种力叫做滑动摩擦力,研究滑动摩擦力时我们选择的参考系是相互滑动的两物体中我们认为________的那个物体,滑动摩擦力的方向总是与___________方向相反.相对于,滑动,相对滑动,静止,相对滑动
2.滑动摩擦力的大小可以用公式Ff=μFN,其中FN叫做_______,它属于_______,方向与接触面______;叫做_____________,它与接触面的_______及_________有关.压力,弹力,垂直;动摩擦因数,材料,粗糙程度
3.产生静摩擦力的条件是_______、________、___________.静摩擦力的方向总是与_________________________相反,静摩擦力的大小可以在____________范围内变化.有弹力、并且有相对滑动的趋势,相对滑动趋势的方向,零到最大静摩擦力
4.如图3-3-3所示,用力F将质量为1kg的物体压在竖直墙上,F=50N.方向垂直于墙,若物体匀速下滑,物体受到的摩擦力是______N,动摩擦因数是______,若物体静止不动,它受到的静摩擦力是______N,方向______.若撤去力F,当铁块沿着墙壁自由下落时,铁块受到的滑动摩擦力(g=10N/kg)10,0.2,10竖直向上,0
5.关于摩擦力,下列说法正确的是(A)
A.物体受到摩擦力作用时,一定受到弹力作用
B.只有运动的物体才能受到滑动摩擦力作用
C.具有相对运动的两物体间一定存在滑动摩擦力作用
D.摩擦力的方向与物体运动方向相反
6下列关于摩擦力的说法正确的是(D)
A.摩擦力的方向总与物体的运动方向相反
B摩擦力的大小与相应的正压力成正比
C.运动着的物体不可能受静摩擦力作用,只能受滑动摩擦力作用
D.静摩擦力的方向与接触物体相对运动的趋势方向相反
7关于动摩擦因数μ,下列说法正确的是(D)
A.两物体间没有摩擦力产生说明两物体间的动摩擦因数μ=0
B.增大两物体的接触面积,则两物体间的动摩擦因数增大
C.增大两物体间的正压力,则两物体间的动摩擦因数增大
D.两物体的材料一定,两物体间的动摩擦因数决定于两接触面的粗糙程度
8.物体与支持面间有滑动摩擦力时,下列说法中正确的是(D)
A.物体与支持面间的压力越大,滑动摩擦力就越大;
B.物体与支持面间的压力不变,动摩擦因数一定,速度越大,滑动摩擦力就越大;
C.物体与支持面间的压力不变,动摩擦因数一定,接触面越大,滑动摩擦力就越大;
D.物体与支持面的压力一定,材料越粗糙,滑动摩擦力就越大.
9如图3-3-4所示,木块质量为m,跟水平桌面的动摩擦因数为μ,受水平向右的力F的作用匀速运动,从物体到边缘开始,到物体下落为止,在此过程中物体保持匀速运动,下列说法正确的是(C)
A.推力F因物体悬空部分越来越大而变小
B.推力F在物体下落前会变为原来的1/2
C.推力F始终是μmg
D.因接触面变小,动摩擦因数μ会变大
10.如图3-3-5所示,在μ=0.1的水平面上向右运动的物体,质量为20kg,在运动过程中,还受到一个水平向左的大小为10N的拉力作用,则物体受到的滑动摩擦力为(g=10N/kg)(D)
A.10N,向右B.10N,向左C.20N,向右D.20N,向左
11、马拉着自重600N的雪橇在水平冰面上做匀速直线运动,马需用水平拉力18N.如在雪橇上载货500kg,马要用多大的水平力可使雪橇仍做匀速直线运动?雪橇和冰面间的动摩擦因数为多少?1680.03
12水平地面上放一个重为200N的铁块,铁块与地面间的最大静摩擦力大小为63N,铁块与地面间动摩擦因数为0.3,一个人用水平方向的力推静止的铁块,试求下列各种情况下铁块所受的摩擦力的大小:
⑴物体静止时,用F=50N的向右推力;50N
⑵物体静止时,用F=80N的向右推力;63N
⑶物体以10m/s的初速度向左,用F=62N的推力向右60N

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研究摩擦力


3.1探究形变与弹力的关系、3.2研究摩擦力学案(粤教版必修1)
1.弹力存在的判定
(1)弹力是否存在,对于形变明显的情况,可利用形变直接判断.
(2)对于形变不明显的情况,可用“________”判定,就是假设与研究对象接触的物体施加了弹力(或者没施加弹力).画出假设状态下的受力示意图,判断受力情况与原有状态是否矛盾.若矛盾,说明假设不正确,则两者间无弹力(或者有弹力);若不矛盾,说明假设正确.
2.几种常见弹力的方向
(1)弹簧两端的弹力方向,与弹簧中心轴线相重合,指向弹簧__________的方向.
(2)轻绳对物体的弹力方向,沿绳指向绳______的方向.
(3)面与面接触时弹力的方向,垂直于接触面并指向______物体.
(4)点与面接触时弹力的方向,过接触点垂直于接触面(或接触面的切面)并指向______物体.
(5)球与面接触时弹力的方向,在接触点与________的连线上,并指向受力物体.
(6)球与球相接触时弹力的方向,垂直于过接触
点的________,并指向受力物体.
(7)轻杆两端受到拉伸或挤压时会出现弹性拉力或压力,拉力或压力的方向沿______方向.因为此时只有轻杆两端受力,在这两个力作用下杆处于平衡,则这两个力必共线,即沿____的方向.当杆受力较复杂时,杆中弹力的方向要具体问题具体分析.
3.滑动摩擦力
(1)静止的物体______受滑动摩擦力.
(2)滑动摩擦力可以是阻力,也可以是动力.
(3)滑动摩擦力的方向可以与运动方向______,也可以与运动方向______,要注意运动方向与相对运动方向的区别.
(4)滑动摩擦力f=μFN,f随FN变化而变化.
4.静摩擦力
(1)运动的物体______受静摩擦力.
(2)静摩擦力可以是阻力,也可以是动力.
(3)静摩擦力的方向可以与运动方向相同,也可以与运动方向相反,但一定跟________________的方向相反.
(4)静摩擦力的大小和方向具有可变性,要具体情况具体分析.
一、关于弹力方向的分析
例1画出图(1)~(7)中静止物体A所受力的示意图(注意图中球形物体的接触面光滑).
二、关于摩擦力的分析
图1
例2如图1所示,一辆汽车在平直公路上,车上有一木箱,试判断下列情况中,木箱所受摩擦力的方向以及摩擦力是动力还是阻力.(1)汽车由静止加速运动时(木箱和车面间无相对滑动);
(2)汽车刹车时(二者无相对滑动);
(3)汽车匀速运动时(二者无相对滑动);
(4)汽车刹车,木箱在车上向前滑动时;
(5)汽车突然加速,木箱在车上滑动时.
变式训练1水平的皮带传输装置如图2所示,皮带的速度保持不变,物体被轻轻地放在A端皮带上,开始时物体在皮带上滑动,当它到达位置C后滑动停止,以后就随皮带一起匀速运动,直至传送到目的地B端,在传输过程中,该物体受摩擦力情况是()
A.在AC段受水平向左的滑动摩擦力
B.在AC段受水平向右的滑动摩擦力
C.在CB段不受静摩擦力
D.在CB段受水平向右的静摩擦力
三、关于物体的受力分析

图3
例3如图3所示,物体a、b和c叠放在水平桌面上,水平力Fb=5N、Fc=10N分别作用于物体b、c上,a、b和c仍保持静止.以f1、f2、f3分别表示a与b、b与c、c与桌面间的静摩擦力的大小,则()
A.f1=5N,f2=0,f3=5N
B.f1=5N,f2=5N,f3=0
C.f1=0,f2=5N,f3=5N
D.f1=0,f2=10N,f3=5N
听课记录
图4
变式训练2如图4所示,轻绳两端分别与A、C两物体相连接,mA=1kg,mB=2kg,mC=3kg,物体A、B、C及C与地面间的动摩擦因数均为μ=0.1,轻绳与滑轮间的摩擦可忽略不计.若要用力将C物体拉动,则作用在C物体上水平向左的拉力最小为(g取10m/s2)()
A.6NB.8N
C.10ND.12N
【即学即练】
1.关于滑动摩擦力,下列说法中错误的是()
A.压力越大,滑动摩擦力越大
B.压力不变,动摩擦因数不变,接触面积越大,滑动摩擦力越大
C.压力不变,动摩擦因数不变,速度越大,滑动摩擦力越大
D.动摩擦因数不变,压力越大,滑动摩擦力越大
图5
2.如图5所示,两个相同的长方体A、B,叠放在水平桌面上,今用水平力F拉B而两长方体均保持静止,则针对此情况,下列说法中错误的是()
A.AB间不存在摩擦力作用
B.AB间有静摩擦力作用
C.B与桌面间有静摩擦力作用
D.若撤去外力F后,则A与B,B与桌面间都没有摩擦力
图6
3.如图6所示,用力F把铁块紧压在竖直墙上不动,那么,当F增大时(设铁块对墙的压力为FN,铁块受墙的摩擦力为f),下列说法中正确的是()
A.FN增大,f不变
B.FN增大,f增大
C.FN变小,f不变
D.关于FN和f的变化,以上说法都不正确
图7
4.如图7所示,A、B两物体重力都等于10N,各接触面间的动摩擦因数都等于0.3,同时有F=1N的两个水平力分别作用在A和B上,A和B均静止,则地面对B和B对A的摩擦力分别为()
A.6N,3NB.1N,1N
C.0,1ND.0,2N
图8
5.如图8所示是主动轮P通过皮带带动从动轮Q的示意图,A与B、C与D分别是皮带与轮缘相互接触的点,则下列判断正确的是()
A.B点相对于A点的运动趋势方向与B点的运动方向相反
B.D点相对于C点的运动趋势方向与C点的运动方向相反
C.D点所受静摩擦力的方向与D点的运动方向相反
D.主动轮受到的摩擦力是阻力,从动轮受到的摩擦力是动力
图9
6.如图9所示,一重为40N的木块放在水平桌面上,在水平方向上共受三个力即F1、F2和摩擦力作用,木块处于静止.其中F1=13N,F2=6N.已知木块与地面间的动摩擦因数为μ=0.2,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,求:
(1)物体所受摩擦力的大小和方向;
(2)当只将F1撤去时,物体受到的摩擦力的大小和方向;(3)若撤去的力不是F1而是F2,则物体受到的摩擦力大小和方向又如何?
参考答案
课前自主学习
1.(2)假设法
2.(1)恢复原状(2)收缩(3)受力(4)受力(5)球心(6)公切面(7)细杆杆
3.(1)可以(3)相同相反
4.(1)可以(3)相对运动趋势
解题方法探究
例1
例2见解析
解析(1)木箱随汽车一起由静止加速运动时,假设二者的接触面是光滑的,则汽车加速时,木箱会保持原有静止状态,因此它将相对于汽车向后滑动,而实际木箱没有滑动,有相对于汽车向后滑动的趋势,所以,木箱受到向前的静摩擦力.因为静摩擦力的方向与木箱运动方向相同,是动力.
(2)汽车刹车时,速度减小,假设木箱与汽车的接触面是光滑的,则木箱将相对汽车向前滑动,而实际木箱没有滑动,但有相对汽车向前滑动的趋势,所以木箱受到向后的静摩擦力.因为静摩擦力的方向与木箱运动方向相反,是阻力.
(3)木箱随汽车一起匀速运动时,二者无相对滑动,木箱受到重力和支持力,假设木箱再受到汽车的水平向前的摩擦力,由二力平衡条件可知:竖直方向上支持力与重力抵消,但水平方向上没有力与摩擦力抵消,这样物体不能保持平衡,故假设不正确,所以木箱不受摩擦力作用.
(4)汽车刹车,木箱在车上向前滑动时,木箱和汽车之间有相对运动,且相对汽车向前滑动,故木箱受到向后的滑动摩擦力,因为滑动摩擦力的方向与木箱运动方向相反,是阻力.
(5)汽车突然加速,木箱在车上滑动时,木箱和汽车之间有相对运动,且相对汽车向后滑动,故木箱受到向前的滑动摩擦力.因为滑动摩擦力的方向与木箱运动方向相同,是动力.
变式训练1BC[选项A把“滑动摩擦力总是阻碍物体间的相对运动”误解为“总是阻碍物体运动”;选项D没有从静摩擦力产生的条件入手分析物体是否受到静摩擦力,而是凭生活经验臆断物体受到一静摩擦力,以为物体向右的运动需要力来维持.选项A、D都是因为对摩擦力的概念理解不深造成的错误.]
例3C[为了考查a、b之间的摩擦力情况,以物体a作为研究对象,通过受力分析后得到a、b之间没有摩擦力的作用,如图甲所示.
为了考查b、c之间的摩擦力情况,以物体ab组成的整体作为研究对象,通过受力分析后得到b受c向右的静摩擦力f2与Fb平衡,故f2=5N,如图乙所示.
为了考查c与地面之间的摩擦力情况,以物体abc组成的整体作为研究对象,通过受力分析后得到c受向左的静摩擦力f3与Fc-Fb平衡,故f3=5N,如下图丙所示.
]
变式训练2B
即学即练
1.D2.B3.A
4.C[应用整体法,即AB整体水平方向外力大小相等,方向相反,故地面对B无摩擦力.以A为对象,水平方向必受大小与F相等,方向与F相反的静摩擦力,故选项C正确.]
5.BD[静摩擦力的方向跟物体间相对运动趋势的方向相反,要确定相对运动趋势常用假设法,即假设两物体接触面光滑,分析皮带和轮之间有无相对滑动,若有,可判断出相对运动趋势的方向.此题应先明确主动轮与从动轮的关系.如皮带光滑,主动轮转但皮带不动或皮带转动而从动轮不转,由此可判定摩擦力的方向.主动轮可通过摩擦力带动皮带,皮带阻碍主动轮转动,同理皮带可带动从动轮,从动轮阻碍皮带的转动,故B、D选项正确.]
6.见解析
解析(1)因为物体处于静止状态,所以水平方向所受外力和为零.由于F1F2,故静摩擦力向左,大小为f=F1-F2=7N.
(2)当只将F1撤去时,由于F2=6N,比物体受到的滑动摩擦力f滑=μFN=
8N小,故不能运动起来,物体仍处于静止状态,此时所受的摩擦力为静摩擦力,其大小为6N,方向向右.
(3)若撤去的力不是F1而是F2,由于F1=13N比物体受到的滑动摩擦力f滑=μFN=8N大,此时物体开始运动,所受的摩擦力为滑动摩擦力,大小为8N,方向向左.

摩擦力导学案


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3.3《摩擦力》学案新人教版必修1.
学习目标:
知道滑动摩擦产生的条件,会正确判断滑动摩擦力的方向。
会用公式F=μFN计算滑动摩擦力的大小,知道影响动摩擦因数的大小因素。
知道静摩擦力的产生条件,能判断静摩擦力的有无以及大小和方向。
理解最大静摩擦力。能根据二力平衡条件确定静摩擦力的大小。
学习重点:1.滑动摩擦力产生的条件及规律,并会用F摩=μFN解决具体问题。
2.静摩擦力产生的条件及规律,正确理解最大静摩擦力的概念。
学习难点:
1.正压力FN的确定。
2.静摩擦力的有无、大小的判定。
主要内容:
一、摩擦力
一个物体在另一个物体上滑动时,或者在另一个物体上有滑动的趋势时我们会感到它们之间有相互阻碍的作用,这就是摩擦,这种情况下产生力我们就称为摩擦力。固体、液体、气体的接触面上都会有摩擦作用。
二、滑动摩擦力
产生:一个物体在另一个物体表面上相对于另一个物体发生相对滑动时,另一个物体阻碍它相对滑动的力称为滑动摩擦力。
产生条件:相互接触、相互挤压、相对运动、表面粗糙。
①两个物体直接接触、相互挤压有弹力产生。
摩擦力与弹力一样属接触作用力,但两个物体直接接触并不挤压就不会出现摩擦力。挤压的效果是有压力产生。压力就是一个物体对另一个物体表面的垂直作用力,也叫正压力,压力属弹力,可依上一节有关弹力的知识判断有无压力产生。
②接触面粗糙。当一个物体沿另一物体表面滑动时,接触面粗糙,各凹凸不平的部分互相啮合,形成阻碍相对运动的力,即为摩擦力。凡题中写明“接触面光滑”、“光滑小球”等,统统不考虑摩擦力(“光滑”是一个理想化模型)。
③接触面上发生相对运动。
特别注意:“相对运动”与“物体运动”不是同一概念,“相对运动”是指受力物体相对于施力物体(以施力物体为参照物)的位置发生了改变;而“物体的运动”一般指物体相对地面的位置发生了改变。
3.方向:总与接触面相切,且与相对运动方向相反。
这里的“相对”是指相互接触发生摩擦的物体,而不是相对别的物体。滑动摩擦力的方向跟物体的相对运动的方向相反,但并非一定与物体的运动方向相反。
【例一】如图,某时刻木块正在以3m/s的速度在以5m/s速度向右传送的传送带上向右运动,试判断:
木块的运动方向。
木块相对于传送带的运动方向。
木块所受滑动摩擦力的方向。
4.大小:与压力成正比F=μFN
压力FN与重力G是两种不同性质的力,它们在大小上可以相等,也可以不等,也可以毫无关系,用力将物块压在竖直墙上且让物块沿墙面下滑,物块与墙面间的压力就与物块重力无关,不要一提到压力,就联想到放在水平地面上的物体,认为物体对支承面的压力的大小一定等于物体的重力。
②μ是比例常数,称为动摩擦因数,没有单位,只有大小,数值与相互接触的______、接触面的______程度有关。在通常情况下,μ1。
③计算公式表明:滑动摩擦力F的大小只由μ和FN共同决定,跟物体的运动情况、接触面的大小等无关。
5.滑动摩擦力的作用点:在两个物体的接触面上的受力物体上。
【例二】在东北的林场中,冬季常用马拉的雪橇运木材,雪橇有两个与冰面接触的钢制滑板.如果冰面是水平的,雪橇和所装的木材的总质量是5.0t(吨),滑板与冰面间的动摩擦因数是0.027,马要在水平方向上用多大的力才能拉着雪橇在冰道上匀速前进?

问题:1.相对运动和运动有什么区别?请举例说明。
2.压力FN的值一定等于物体的重力吗?请举例说明。
3.滑动摩擦力的大小与物体间的接触面积有关吗?
4.滑动摩擦力的大小跟物体间相对运动的速度有关吗?
三、静摩擦力
产生:两个物体满足产生摩擦力的条件,有相对运动趋势时,物体间所产生的阻碍相对运动趋势的力叫静摩擦力。
产生条件:
①两物体直接接触、相互挤压有弹力产生;
②接触面粗糙;
③两物体保持相对静止但有相对运动趋势。
所谓“相对运动趋势”,就是说假设没有静摩擦力的存在,物体间就会发生相对运动。比如物体静止在斜面上就是由于有静摩擦力存在;如果接触面光滑.没有静摩擦力,则由于重力的作用,物体会沿斜面下滑。
跟滑动摩擦力条件的区别是:
大小:两物体间实际发生的静摩擦力F在零和最大静摩擦力Fmax之间
0<F≤Fmax
实际大小可根据二力平衡条件判断。
方向:总跟接触面相切,与相对运动趋势相反
①所谓“相对运动趋势的方向”,是指假设接触面光滑时,物体将要发生的相对运动的方向。比如物体静止在粗糙斜面上,假没没有摩擦,物体将沿斜面下滑,即物体静止时相对(斜面)运动趋势的方向是沿斜面向下,则物体所受静摩擦力的方向沿斜面向上,与物体相对运动趋势的方向相反。
②判断静摩擦力的方向可用假设法。其操作程序是:
A.选研究对象----受静摩擦力作用的物体;
B.选参照物体----与研究对象直接接触且施加静摩擦力的物体;
C.假设接触面光滑,找出研究对象相对参照物体的运动方向即相对运动趋势的方向
D.确定静摩擦力的方向一一与相对运动趋势的方向相反
③静摩擦力的方向与物体相对运动趋势的方向相反,但并非一定与物体的运动方向相反。
5.静摩擦力的作用点:在两物体的接触面受力物体上。
【例三】下述关于静摩擦力的说法正确的是:()
A.静摩擦力的方向总是与物体运动方向相反;
B.静摩擦力的大小与物体的正压力成正比;
C.静摩擦力只能在物体静止时产生;
D.静摩擦力的方向与接触物体相对运动的趋势相反.
【例四】用水平推力F把重为G的黑板擦紧压在竖直的墙面上静止不动,不计手指与黑板擦之间的摩擦力,当把推力增加到2F时,黑板擦所受的摩擦力大小是原来的几倍?

四、滑动摩擦力和静摩擦力的比较
滑动摩擦力静摩擦力符号及单位
产生原因表面粗糙有挤压作用的物体间发生相对运动时表面粗糙有挤压作用的物体间具有相对运动趋势时摩擦力用f表示
单位:牛顿
简称:牛
符号:N
大小f=μN始终与外力沿着接触面的分量相等
方向与相对运动方向相反与相对运动趋势相反

问题:1.摩擦力一定是阻力吗?
2.静摩擦力的大小与正压力成正比吗?
3.最大静摩擦力等于滑动摩擦力吗?

课堂训练:
1.关于滑动摩擦力,下列说法正确的是:()
A、物体在支持面上的滑动速度越大,滑动摩擦力也一定越大;
B、滑动摩擦力的方向一定与物体相对支持面的滑动方向相反;
C、接触面的滑动摩擦系数越大,滑动摩擦力也越大;
D、滑动摩擦力的方向与物体运动方向相反。
2.用100N的力在水平方向匀速推动重500N的箱子,那么接触面的滑动摩擦力是多大?μ值为多大?
3.重100N的物体,静止在粗糙水平面上,物体与水平面间的动摩擦因数为0.2,当物体受到一个大小为10N,方向水平向右的力作用时,水平面对物体的摩擦力大小和方向是:()
A.10N,水平向左;B.10N,水平向右;
C.20N,水平向左;D.20N,水平向右.
4.如图,木块放在水平桌面上,在水平方向其受到三个力即F1、F2和摩擦力作用,木块处于静止状态,其中F1=10N,F2=2N。此时水平桌面对木块的静摩擦力为多少?方向如何?若撤去力F1,木块将怎样运动,桌面对木块的摩擦力将如何变化?

课后作业:
1.下列关于摩擦力的说法中错误的是()
A.两个相对静止物体间一定有静摩擦力作用.B.受静摩擦力作用的物体一定是静止的.
C.静摩擦力对物体总是阻力.D.有摩擦力一定有弹力
2.下列说法中不正确的是()
A.物体越重,使它滑动时的摩擦力越大,所以摩擦力与物重成正比.
B.由μ=f/N可知,动摩擦因数与滑动摩擦力成正比,与正压力成反比.
C.摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反.
D.摩擦力总是对物体的运动起阻碍作用.
3.如图所示,一个重G=200N的物体,在粗糙水平面上向左运动,物体和水平面间的摩擦因数μ=0.1,同时物体还受到大小为10N、方向向右的水平力F作用,则水平面对物体的摩擦力的大小和方向是()
A.大小是10N,方向向左.B.大小是10N,方向向右.
C.大小是20N,方向向左.D.大小是20N,方向向右.
4.粗糙的水平面上叠放着A和B两个物体,A和B间的接触面也是粗糙的,如果用水平力F拉B,而B仍保持静止,则此时()
A.B和地面间的静摩擦力等于F,B和A间的静摩擦力也等于F.
B.B和地面间的静摩擦力等于F,B和A间的静摩擦力等于零.
C.B和地面间的静摩擦力等于零,B和A间的静摩擦力也等于零.
D.B和地面间的静摩擦力等于零,B和A间的静摩擦力等于F.
5.一木块重G=30N,按图中四种方法放置时施加的外力分别为F1=10N,F2=20N,F3=30N,F4=40N,则木块与接触面之间的压力分别为N1=______,N2=______,N3=______,N4=______.
6.在水平桌面上放一块重G=200N的木块,木块与桌面间的动摩擦因数μ=0.2,设桌面对木块的最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力,则分别用水平拉力F1=15N、F2=30N、F3=80N拉木块时,木块受到的摩擦力分别为f1=______,f2=______,f3=______.
7.一块长l、质量为m的均匀木板,放在水平桌面上,木板与桌面间动摩擦因数为μ.当木板受到水平推力F向右运动伸出桌面1/3时,木板受到的摩擦力等于______.
*8.如图所示,A、B两物体均重G=10N,各接触面间的动摩擦因数均为μ=0.3,同时有F=1N的两个水平力分别作用在A和B上,则地面对B的摩擦力等于______,B对A的摩擦力等于______.
*9.如图所示,在两块相同的竖直木板A、B间有重为30N的物体.用两个大小均为F=100N的水平力压木板,物体与两木板间的动摩擦因数均为f=0.2.求:
(1)当物体不动时,物体与木板A间的摩擦力大小是多少?
(2)若用竖直向上的力将物体拉出来,所需拉力的最小值是多少?

阅读材料:从经典力学到相对论的发展
在以牛顿运动定律为基础的经典力学中,空间间隔(长度)S、时间t和质量m这三个物理量都与物体的运动速度无关。一根尺静止时这样长,当它运动时还是这样长;一只钟不论处于静止状态还是处于运动状态,其快慢保持不变;一个物体静止时的质量与它运动时的质量一样。这就是经典力学的绝对时空观。到了十九世纪末,面对高速运动的微观粒子发生的现象,经典力学遇到了困难。在新事物面前,爱因斯坦打破了传统的绝对时空观,于1905年发表了题为《论运动物体的电动力学》的论文,提出了狭义相对性原理和光速不变原理,创建了狭义相对论。狭义相对论指出:长度、时间和质量都是随运动速度变化的。长度、时间和质量随速度变化的关系可用下列方程来表示:,(通称“尺缩效应”)、(通称“钟慢效应”)、(通称“质—速关系”)
上列各式里的v是物体运动的速度,C是真空中的光速,l0和l分别为在相对静止和运动系统中沿速度v的方向测得的物体长度;t0和t分别为在相对静止和运动系统中测得的时间;m0和m分别为在相对静止和运动系统中测得的物体质量。
但是,当宏观物体的运动速度远小于光速时(v<<C),则上面的一些结果就变为l≈l0、t≈t0、m≈m0,因而对于宏观低速运动的物体,使用牛顿定律来处理问题,还是足够精确的。
继狭义相对论之后,1915年爱因斯坦又建立了广义相对论,指出空间——时间不可能离开物质而独立存在,空间的结构和性质取决于物体的分布,使人类对于时间、空间和引力现象的认识大大深化了。“狭义相对论”和“广义相对论”统称为相对论。

重力、弹力、摩擦力复习学案


第三章相互作用
§3.1重力、弹力、摩擦力复习学案
【学习目标】
1、知道重力是物体在地球表面附近所受到的地球对它的引力及重心的概念。
2、理解弹力的产生条件和方向的判断,及弹簧的弹力的大小计算。
3、理解摩擦力的产生条件和方向的判断,及摩擦的大小计算。
【自主学习】
阅读课本理解和完善下列知识要点
一、力的概念
1.力是。
2.力的物质性是指。
3.力的相互性是,施力物体必然是受力物体,力总是成对的。
4.力的矢量性是指,形象描述力用。
5.力的作用效果是或。
6.力可以按其和分类。
举例说明:
二、重力
1.概念:
2.产生条件:
3.大小:G=mg(g为重力加速度,它的数值在地球上的最大,最小;在同一地理位置,离地面越高,g值。一般情况下,在地球表面附近我们认为重力是恒力。
4.方向:。
5.作用点—重心:质量均匀分布、有规则形状的物体重心在物体的,物体的重心物体上(填一定或不一定)。
质量分布不均或形状不规则的薄板形物体的重心可采用粗略确定。
三、弹力
1.概念:
2.产生条件(1);
(2)。
3.大小:(1)与形变有关,一般用平衡条件或动力学规律求出。
(2)弹簧弹力大小胡克定律:f=kx
式中的k被称为,它的单位是,它由决定;式中的x是弹簧的。
4.方向:与形变方向相反。
(1)轻绳只能产生拉力,方向沿绳子且指向的方向;
(2)坚硬物体的面与面,点与面接触时,弹力方向接触面(若是曲面则是指其切面),且指向被压或被支持的物体。
(3)球面与球面之间的弹力沿
,且指向。
(四)、摩擦力
1.产生条件:(1)两物体接触面;②两物体间存在;
(2)接触物体间有相对运动(摩擦力)或相对运动趋势(摩擦力)。
2.方向:(1)滑动摩擦力的方向沿接触面和相反,与物体运动方向相同。
(2)静摩擦力方向沿接触面与物体的相反。可以根据平衡条件或牛顿运动定律判断。
3.大小:
(1)滑动摩擦力的大小:f=μN式中的N是指,不一定等于物体的重力;式中的μ被称为动摩擦因数,它的数值由决定。
(2)静摩擦力的大小:0f静≤fm除最大静摩擦力以外的静摩擦力大小与正压力关,最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力,与正压力成比;静摩擦力的大小应根据平衡条件或牛顿运动定律来进行计算。
【典型例题】

【例1】如图所示,光滑但质量分布不均匀的小球的球心在O点,重心在P点,静止在竖直墙和桌边之间。试画出小球所受弹力。
【例2】如图所示,重力不可忽略的均匀杆被细绳拉住而静止,试画出杆所受的弹力。

【例3】如图所示,两物体重力分别为G1、G2,两弹簧劲度系数分别为k1、k2,弹簧两端与物体和地面相连。用竖直向上的力缓慢向上拉G2,最后平衡时拉力F=G1+2G2,求该过程系统重力势能的增量。
解析:关键是搞清两个物体高度的增量Δh1和Δh2跟初、末状态两根弹簧的形变量Δx1、Δx2、Δx1/、Δx2/间的关系。
无拉力F时Δx1=(G1+G2)/k1,Δx2=G2/k2,(Δx1、Δx2为压缩量)
加拉力F时Δx1/=G2/k1,Δx2/=(G1+G2)/k2,(Δx1/、Δx2/为伸长量)
而Δh1=Δx1+Δx1/,Δh2=(Δx1/+Δx2/)+(Δx1+Δx2)
系统重力势能的增量ΔEp=G1Δh1+G2Δh2
整理后可得:
【例4】如图所示,用跟水平方向成α角的推力F推重量为G的木块沿天花板向右运动,木块和天花板间的动摩擦因数为μ,求木块所受的摩擦力大小。
解析:由竖直方向合力为零可得FN=Fsinα-G,因此有:f=μ(Fsinα-G)
【例5】如图所示,A、B为两个相同木块,A、B间最大静摩擦力Fm=5N,水平面光滑。拉力F至少多大,A、B才会相对滑动?
解析:A、B间刚好发生相对滑动时,A、B间的相对运动状态处于一个临界状态,既可以认为发生了相对滑动,摩擦力是滑动摩擦力,其大小等于最大静摩擦力5N,也可以认为还没有发生相对滑动,因此A、B的加速度仍然相等。分别以A和整体为对象,运用牛顿第二定律,可得拉力大小至少为F=10N
点评:研究物理问题经常会遇到临界状态。物体处于临界状态时,可以认为同时具有两个状态下的所有性质。
【例6】小车向右做初速为零的匀加速运动,物体恰好沿车后壁匀速下滑。试分析下滑过程中物体所受摩擦力的方向和物体速度方向的关系。
解析:物体受的滑动摩擦力始终和小车的后壁平行,方向竖直向上,而物体相对于地面的速度方向不断改变(竖直分速度大小保持不变,水平分速度逐渐增大),所以摩擦力方向和运动方向间的夹角可能取90°和180°间的任意值。
点评:由上面的分析可知:无明显形变的弹力和静摩擦力都是被动力。就是说:弹力、静摩擦力的大小和方向都无法由公式直接计算得出,而是由物体的受力情况和运动情况共同决定的。
【针对训练】
1.下列关于力的说法,正确的是()
A.两个物体一接触就会产生弹力
B.物体的重心不一定在物体上
C.滑动摩擦力的方向和物体运动方向相反
D.悬挂在天花板上的轻质弹簧在挂上重2N的物体后伸长2cm静止,那么这根弹簧伸长1cm后静止时,它的两端各受到1N的拉力
2.如图所示,在粗糙的水平面上叠放着物体A和B,A和B间的接触面也是粗糙的,如果用水平拉力F拉A,但A、B仍保持静止,则下面的说法中正确的是()。
A.物体A与地面间的静摩擦力的大小等于F
B.物体A与地面的静摩擦力的大小等于零
C.物体A与B间的静摩擦力的大小等于F
D.物体A与B间的静摩擦力的大小等于零
3.关于两物体之间的弹力和摩擦力,下列说法中正确的是()
A.有摩擦力一定有弹力
B.摩擦力的大小与弹力成正比
C.有弹力一定有摩擦力
D.弹力是动力,摩擦力是阻力
4.如上图所示,用水平力F将物体压在竖直墙壁上,保持静止状态,物体所受的摩擦力的大小()
A.随F的增大而增大B.随F的减少而减少
C.等于重力的大小D.可能大于重力
5.用手握着一个玻璃杯,处于静止状态。如果将手握得更紧,手对玻璃杯的静摩擦力将,如果手的握力不变,而向杯中倒入一些水(杯仍处于静止状态),手对杯的静摩擦力将。
6.一木块放在水平桌面上,在水平方向共受到两个拉力作用,拉力的大小如图所示,物体处于静止状态,(1)若只撤去10N的拉力,则物体能否保持静止状态?;(2)若只撤去2N的力,物体能否保持静止状态?。
7.如图所示,在μ=0.2的粗糙水平面上,有一质量为10kg的物体以一定的速度向右运动,同时还有一水平向左的力F作用于物体上,其大小为10N,则物体受到的摩擦力大小为______,方向为_______.(g取10N/kg)
8.如图所示,重20N的物体,在动摩擦因数为0.1的水平面上向左运动,同时受到大小为10N水平向右的力F作用,物体所受摩擦力的大小为,方向为。

【学后反思】
________________________________________________________________________________________________________________________________。

参考答案
1.BD
2.AD
3.A
4.C
5.不变;变大
6.最大静摩擦力fm≥8N,若只撤去10N的拉力,则物体能保持静止;若只撤去2N的力,物体可能保持静止也可能产生滑动。
7.20N,水平向左
8.2N,水平向右

高考物理摩擦力5


俗话说,磨刀不误砍柴工。作为教师就要在上课前做好适合自己的教案。教案可以让学生们有一个良好的课堂环境,帮助教师提高自己的教学质量。那么,你知道教案要怎么写呢?急您所急,小编为朋友们了收集和编辑了“高考物理摩擦力5”,仅供参考,大家一起来看看吧。

摩擦力

◎知识梳理

摩擦力有滑动摩擦力和静摩擦力两种,它们的产生条件和方向判断是相近的。.

1.产生的条件:

(1)相互接触的物体间存在压力;

(2)接触面不光滑;

(3)接触的物体之间有相对运动(滑动摩擦力)或相对运动的趋势(静摩擦力)。

注意:不能绝对地说静止物体受到的摩擦力必是静摩擦力,运动的物体受到的摩擦力必是滑动摩擦力。静摩擦力是保持相对静止的两物体之间的摩擦力,受静摩擦力作用的物体不一定静止。滑动摩擦力是具有相对滑动的两个物体之间的摩擦力,受滑动摩擦力作用的两个物体不一定都滑动。

2.摩擦力的方向:

沿接触面的切线方向(即与引起该摩擦力的弹力的方向垂直),与物体相对运动(或相对:运动趋势)的方向相反。例如:静止在斜面上的物体所受静摩擦力的方向沿接触面(斜面)向上。

注意:相对运动是以相互作用的另一物体为参考系的运动,与以地面为参考系的运动不同,故摩擦力是阻碍物体间的相对运动,其方向不一定与物体的运动方向相反。例如:站在公共汽车上的人,当人随车一起启动(即做加速运动)时,如图所示,受重力G、支持力N、静摩擦力f的作用。当车启动时,人相对于车有向后的运动趋势,车给人向前的静摩擦力作用;此时人随车向前运动,受静摩擦力方向与运动方向相同。

3.摩擦力的大小:

(1)静摩擦大小跟物体所受的外力及物体运动状态有关,只能根据物体所处的状态(平衡或加速)由平衡条件或牛顿定律求解。静摩擦力的变化存在一个最大值-----最大静摩擦力,即物体将要开始相对滑动时摩擦力的大小(最大静摩擦力与正压力成正比)。

(2)滑动摩擦力与正压力成正比,即f=,μ为动摩擦因数,与接触面材料和粗糙程度有关;N指接触面的压力,并不总等于重力。

◎例题评析

【例5】如右图所示,质量为m的木块在倾角为θ的斜面上沿不同方向以不同速度Vl、V2、V3滑行时,小木块受到的滑动摩擦力多大?斜面受到的滑动摩擦力多大?(已知木块与斜面间的动摩擦因数为μ).

【分析与解答】:①(公式法)不管小木块沿斜面向哪个方向运动,其

受到斜面支持力N都等于mgcosθ,故小木块受到的滑动

摩擦力均为:f=μN=μmgcosθ

②木块受斜面的滑动摩擦力为f=μmgcosθ,则由牛顿第

三定律知,斜面受木块的滑动摩擦力大小也为f=μmgcosθ

【例6】如下图所示,拉力F使叠放在一起的A、B两物体以共同速度沿F方向做匀速直线运动,则()

A.甲、乙图中A物体均受静摩擦力作用,方向与F方向相同。

B.甲、乙图中A物体均受静摩擦力作用,方向与,方向相反

C.甲、乙图中A物体均不受静摩擦力作用

D.甲图中A物体不受静摩擦力作用,乙图中A物体受静摩擦力作用,方向与F方向相同

【分析与解答】:假设甲图中A物体受静摩擦力作用,则它在水平方向上受力不平衡,将不可能随B物体一起做匀速直线运动,所以A物体不受静摩擦力作用,这样就排除了A、B两项的正确性.c、D两项中哪个正确,由乙图中A物体是否受静摩擦力判定.假设乙图中A物体不受静摩擦力作用,则它将在其重力沿斜面的分力作用下向下滑.不能随B物体保持沿斜面向上的匀速直线运动.因此乙图中A物体一定受静摩擦力作用,且方向与F方向相同,c项是不正确的.

答案:D

◎能力训练2

1.如下图所示,有一块质量为m的砖,它的长、宽、高分别为25cm、15cm、8cm,则当它平放、侧放和竖放时,运动的砖块所受到的摩擦力大小关系为:

3.用手握住瓶子,使瓶子在竖直方向上静止,如果握力加倍,则手对瓶子的摩擦力

A.加倍B.保持不变

C.方向由向下变成向上D.方向由向上变成向下

3.如图所示,质量均为m的I、Ⅱ两木块叠放在水平面上,I受到斜向上与水平面成θ角的力F作用,Ⅱ受到斜向下与水平面成口角的力F作用,两力在同一竖直平面内,此时两木块保持静止,则

A.I、Ⅱ之间一定存在静摩擦力

B.Ⅱ与水平面之间可能存在静摩擦力c.Ⅱ对I的支持力一定等于mg

D.水平面对Ⅱ的支持力可能大于2mg

4.如图所示,用弹簧秤拉动放于水平桌面上的长条状物体,在拉动后,匀速拉动的过程中(翻倒前),弹簧秤的示数不变,这表明

A.滑动摩擦力大小与相对速度大小无关

B.滑动摩擦力大小与接触面的大小无关

c.长条状物体的质量分布均匀

D.长条状物体与桌面问的动摩擦因数一定

5.卡车上装着一只始终与它相对静止的集装箱,不计空气阻力,下列说法正确的是

A.当卡车开始运动时,卡车对集装箱的静摩擦力使集装箱随卡车一起运动

B.当卡车匀速运动时,卡车对集装箱的静摩擦力使集装箱随卡车一起运动

c.当卡车匀速运动时,卡车对集装箱的静摩擦力等于零

D.当卡车制动时,卡车对集装箱的静摩擦力等于零

6.如图所示,两物块叠放在水平桌面上,当用一个水平力F推物块A时,A、B仍保持静止。设此时B对A的摩擦力的大小为f1,桌面对B的摩擦力的大小为f2。则

A.f1=F,f2=0B.f1=O,f2=F

C,f1=F/2,f2=F/2D.f1=F,f2=F/2

7.如图所示,质量m=10kg和M=30kg的两物块,叠放在动摩擦因数为0.50的粗糙水平地面上.一处于水平位置的轻质弹簧,劲度系数为250N/m,一端固定于墙壁,另一端与质量为m的物块相连,弹簧处于自然状态.现用一水平推力F作用于质量为M的物块上,使它缓慢地向墙壁一侧移动.当移动O.40m时,两物块间开始相对滑动,这时水平推力F的大小为

A.100NB.250NC.200ND.300N

8.如图所示,A、B、c三个物体组成的系统在水平面上以同一速度做匀速运动,其中c物体受到向右的恒力F的作用,则以下说法正确的是A.B物体受向右的摩擦力

B.c物体未受摩擦力

C.A、B、c组成的系统所受摩擦力的矢量和为零

D.A物体所受摩擦力的矢量和为零

9.如图所示,竖直放置的轻弹簧一端固定在地面上,另一端与斜面体P连接,P与斜放的固定挡板MN接触且处于静止状态,则斜面体P此刻所受到的外力个数有可能为A.2个B.3个C.4个D.5个

10.一物块m从某曲面上的Q点自由落下,通过一粗糙的静止传送带后,落到地面P点,如图所示.若传送带的皮带轮沿顺时针方向转动起来,使传送带也随之运动,再把该物体放到Q点自由滑下,那么

A.它可能落在P点

B.它可能落在P点左边

c.它可能落在P点的右边

D.它可能落不到地面上

11.一木块放在水平桌面上,受水平力F1=10N,F2=2N及摩擦力作用下处于静止状态,如图所示。若撤去F1,则木块在水平方向受到的合力为多少?方向怎样?

12.如图所示,在一水平面上放置两物体,已知A、B两物体与地面的最大静摩擦力分别为8N和4N,若一水平力F=6N,向右作用于A物体时,此时A对B的作用力大小为________.当水平力向左作用于B时,则A对B的作用力为_____________.

13.如右图所示,在μ=0.1的水平面上向左运动的物体,质量为20kg,在运动过程中,还受到一个水平向右的大小为10N的推力的作用,则物体受到的滑动摩擦力为________.(g=10m/s2)

14.如图所示,矩形斜面水平边的长度为O.6m,倾斜边的长度为O.8m,斜面倾角为370,一与斜面摩擦因数为μ=O.6的小物体重25N,在与斜面平行的力F的作用下,沿对角线AC匀速下滑,求推力F。

15.如图所示,质量为M的物体放在水平放置的钢板C上,钢板的动摩擦因数为μ,由于光滑导槽A、B的控制,物体只能沿水平导槽运动。现使钢板以速度V1向右运动,同时用力F沿导槽的方向拉动物体使物体以速度V2沿导槽运动,则F的大小为多少?

16.如图所示,木板A的质量为m,木块B的质量是2m,用细线系住A,细线与斜面平行,B木块沿倾角为α的斜面,在木板A的下面匀速下滑.若A和B之间及B和斜面之间的动摩擦因数相同,求动摩擦因数μ及细线的拉力T.

文章来源:http://m.jab88.com/j/3794.html

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