高中物理2 摩擦力教學(xué)設(shè)計及反思

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相互作用——摩擦力
一、 知識點梳理
1、 靜摩擦力
(1)定義:兩個相互接觸而保持相對靜止的物體，當(dāng)它們之間存在相對運動趨勢而沒有相對運動時，在它們的接觸面上會產(chǎn)生阻礙物體間相對運動趨勢的力，這種力叫做靜摩擦力.
對定義中關(guān)鍵詞的理解
①“相對靜止”有兩層含義:一是兩個物體都靜止，二是兩個物體都做速度相同的運動，其中速度相同的運動包括一起做勻速直線運動和一起做初速度和加速度都相同的變速運動，
②“相對運動趨勢”:相對運動趨勢既可由外力引起，也可由接觸物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變而引起，如圖3-3-1所示的箱子靜置在平直的公路上行駛的平板車上，顯然箱子在水平方向上不受其他外力的作用.當(dāng)平板車勻速前進時，箱子與平板車之間沒有相對運動趨勢，故無靜摩擦力當(dāng)平板車加速、減速、轉(zhuǎn)彎時，箱子相對于平板車分別有向后、向前、向外的相對運動趨勢.
③“阻礙”:說明了靜摩擦力的作用效果，阻礙物體間的相對運動趨勢.靜摩擦力既可與物體的運動方向相同作動力，也可與物體的運動方向相反作阻力.
例如上例中的平板車做加速運動，箱子相對車箱靜止，那么，靜摩擦力相對箱子而言是動力;若平板車做減速運動，箱子相對車箱靜止，那么，靜摩擦力相對箱子而言是阻力。
(2) 產(chǎn)生條件:
①兩物體在接觸面上有擠壓;
②接觸面不光滑;
③兩物體間有相對運動趨勢.
(3)大?。核矫嫔戏乓混o止的物體，當(dāng)人用水平力F推時，此物體靜止不動，這說明靜摩擦力的大小等于F，當(dāng)人用2F的水平力去推時，物體仍靜止不動，此時靜摩擦力的大小為2F.可見，靜摩擦力的大小隨推力的增大而增大，所以說靜摩擦力的大小由外部因素決定.當(dāng)人的水平推力增大到某一值Fmax時，物體就要滑動，此時靜摩擦力達到最大值，我們把Fmax叫做最大靜摩擦力，故靜摩擦力的取值范圍是：0≤F≤Fmax。
【說明】
①靜摩擦力大小與正壓力無關(guān)，但沒有正壓力，也就沒有靜摩擦力
②靜摩擦力可以是阻力，也可以充當(dāng)動力，如人跑步時地面給人的靜摩擦力就是動力，傳送帶上的物體隨傳送帶一起加速，靜摩擦力也是動力.
③最大靜摩擦力一般比滑動摩擦力稍大些，但在最大靜摩擦力未知，而又要知道最大靜摩擦力時，可近似認為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力.
(4) 方向:靜摩擦力的方向總是跟接觸面相切，并且跟物體相對運動趨勢的方向相反.如圖3-3-3所示，靜止在斜面上的物體m有沿斜面下滑的趨勢，所以物體受到沿斜面向上的靜摩擦力.又如圖3-3-4所示，用力F拉水平地面上的A板，A板與板上的物體B保持相對靜止做加速運動.對B而言，相對地是運動的，但相對A是靜止的.可假設(shè)A、B間無摩擦力，則A做加速運動時，B不可能隨A一起運動，故A、B間有摩擦力.而B相對A有向后運動的趨勢，所以B受到方向與運動方向相同的靜摩擦力作用。





【注意】運動的物體也可以受到靜摩擦力的作用，靜摩擦力的方向可以與運動方向相同，也可以與運動方向相反，也可與運動方向不在一條直線上，如手握瓶子在水平方向上運動，此時靜摩擦力的方向豎直向上，與運動方向是垂直的。
①假設(shè)法確定“相對運動趨勢的方向”
首先假設(shè)兩接觸的物體間光滑，無靜摩擦力的作用，然后分析這兩個物體是否發(fā)生相對運動若無相對運動，說明這兩物體間就沒有相對運動趨勢;若有相對運動，則一物體相對另一物體的運動方向即為“有摩擦力”的相對運動趨勢方向
②易混淆的“三個方向”的辨析
運動方向:物體的運動方向一般指物體相對地球(地球為參考系)的運動方向.
相對運動方向:物體間的相對運動方向，指以其中一個物體A為參考系，另一個物體B的運動方向，即為物體B相對A的運動方向，反之也可.
相對運動趨勢的方向:即由于兩物體問靜摩擦力的存在導(dǎo)致的能發(fā)生而沒有發(fā)生的相對運動方向，因此我們可用假設(shè)法(假設(shè)無靜摩擦力)判定.
2、 滑動摩擦力
(1)定義:當(dāng)一個物體在另一個物體表面滑動的時候，會受到另一個物體阻礙它滑動的力，這種力叫做滑動摩擦力.
(2)大小:實驗表明，滑動摩擦力的大小跟壓力成正比，也就是跟兩個物體表面間的垂直作用力成正比，如果用F表示滑動摩擦力的大小，用表示壓力的大小，則有
對公式的理解與應(yīng)用
①是比例常數(shù)，叫做動摩擦因數(shù).
物理意義:反映接觸面本身特性的物理量，它與接觸面的材料、粗糙程度有關(guān)，與接觸面積大小無關(guān)，與物體的運動狀態(tài)無關(guān)，與物體的受力情況無關(guān)，沒有單位.
②滑動摩擦力F大小與成正比，與物體的運動狀態(tài)無關(guān).
③公式中的是兩個物體接觸面間的壓力，俗稱“正壓力”.
（3）產(chǎn)生條件:
①兩接觸的物體必須相互擠壓，發(fā)生形變，有彈力;
②兩物體間發(fā)生相對滑動;
③兩接觸面不光滑.
(4)方向.
①滑動摩擦力的方向總是跟它們的接觸面相切并且跟它們相對運動的方向相反，
②判定滑動摩擦力的方向的方法
第一步，滑動摩擦力的方向總跟接觸面相切;
第二步，確定物體間的相對運動方向，先選取其中一個物體為參考系(假設(shè)為靜止)，判定另一個物體的運動方向，即為相對運動的方向;
第三步，物體所受滑動摩擦力的方向與其相對于另一物體的運動方向相反.
如圖3-3-5所示，傳送帶以的速度按圖示方向運動，當(dāng)物塊以()的速度放到傳送帶上時，若以傳送帶為參考系，物塊向左運動，則物塊受到向右的滑動摩擦力.
③滑動摩擦力方向可能跟物體的運動方向相反，也可能跟運動方向相同.
3、 滾動摩擦
滾動摩擦是指一個物體在另一個物體表面上滾動時產(chǎn)生的摩擦.壓力相同時，滾動摩擦比滑動摩擦小很多.
4、 摩擦力的有誤和方向的判斷

滑動摩擦力
靜摩擦力
有無判斷
條件判斷：即接觸面之間有壓力，粗糙且有相對運動

(1)條件判斷:即接觸面之間有壓力，粗糙且有相對運動趨勢
(2)假設(shè)法:假設(shè)接觸面光滑，而不存在摩擦力，若物體原來的運動狀態(tài)改變，說明存在摩擦力;若物體的運動狀態(tài)保持不變，說明不存在摩擦力
(3)狀態(tài)法:物體的運動狀態(tài)和物體受到的力有密切關(guān)系.如木塊在水平傳送帶上和傳送帶一起勻速運動，木塊不受傳送帶的靜摩擦力(如圖所示)

(4)力的相互作用法:當(dāng)一物體受摩擦力方向不易判斷時，可根據(jù)與之相互作用的另一物體所受摩擦力情況進行判斷，然后依據(jù)二力等大反向的特點進行判定
方向判斷
(1)選取受力物體(2)確定施力物體(3)判斷受力物體相對施力物體的運動方向
(4)滑動摩擦力方向與相對運動方向相反
(1）選取受力物體
(2)確定施力物體
(3)利用假設(shè)法判斷受力物體相對施力物體的運動趨勢方向
(4)摩擦力方向與相對運動趨勢方向相反
5、 摩擦力大小的計算
在計算摩擦力的大小之前，必須首先分析物體的運動情況，判斷是滑動摩擦力還是靜摩擦力.
(1)滑動摩擦力大小的計算
滑動摩擦力的大小遵從摩擦定律，即，式中叫動摩擦因數(shù)，它的數(shù)值跟兩個相關(guān)物體的材料和接觸面的粗糙程度有關(guān)；是接觸面的正壓力，它與物體的重力G是兩種不同性質(zhì)的力，的大小、方向與G的大小、方向均不一定相同·滑動摩擦力的大小跟物體的運動速度、接觸面面積的大小沒有關(guān)系.計算滑動摩擦力的大小的關(guān)鍵是根據(jù)平衡方程或動力學(xué)方程(后面將學(xué)習(xí))計算正壓力的大小.
(2)靜摩擦力大小的計算
靜摩擦力問題一般應(yīng)根據(jù)物體的運動情況(靜止、勻速運動或變速運動)，利用平衡方程或動力學(xué)方程(后面將學(xué)習(xí)，現(xiàn)在可用二力平衡的知識)求解。靜摩擦力的大小與物體的運動情況有關(guān)，其數(shù)值在0～之間(為最大靜摩擦力)，略大于滑動摩擦力，通?？山普J為
【例】重為400 N的木箱放在水平地面上，木箱與地面間的最大靜摩擦力是120 N，動摩擦因數(shù)是0. 25，如果分別用70 N和150 N的水平力推木箱，木箱受到的摩擦力分別是多少牛?








二、 典型例題
【例1】下列有關(guān)靜摩擦力的說法中正確的是( )
A、只有靜止的物體才受靜摩擦力
B、靜摩擦力與壓力成正比
C、靜摩擦力的方向可能與運動方向垂直
D、靜摩擦力的方向與物體運動方向一定相反
【例2】用手握住一個油瓶，油瓶始終處于豎直方向.如圖3-3-16所示，下列說法中正確的是( ).
A、瓶中油越多，手必須握得越緊
B、手握得越緊，油瓶受到的摩擦力越大
C、不管手握得多緊，油瓶受到的摩擦力總是一定的
D、摩擦力等于油瓶與油的總重力
【例3】如圖3-3-17所示，一木塊放在水平桌面上，在水平方向上共受三個力即、和摩擦力的作用，木塊處于靜止?fàn)顟B(tài).其中，，若撤出，則木塊在水平方向上受到的摩擦力為( ).
A、2 N，方向向右 B、6N，方向向右
C、2 N，方向向左 D、零
【例4】如圖3-3-18所示，A、B疊放在水平面上，水平力F作用在A上，使二者一起向左做勻速直線運動，下列說法正確的是( )
A、A、B之間無摩擦力
B、A受到的摩擦力水平向右
C、B受到A的摩擦力水平向左
D、地面對B的摩擦力為靜摩擦力，水平向右
【例5】如圖3-3-19所示,C是水平地面，A、B是兩個長方形物塊，F(xiàn)是作用在物體B上沿水平方向的力，物體A和B以相同的速度做勻速直線運動.由此可知，A、B間的動摩擦因數(shù)和B、C間的動摩擦因數(shù)有可能是( ）
A、， B、，
C、， D、，
【例6】一個重= 400 N的小孩，坐在一塊重= 100 N的木塊上，用一根繞過光滑定滑輪的輕繩拉住木塊，使人和木塊處于相對靜止一起勻速前進(圖3-3-20），已知人的拉力F =70 N，則木塊與地面間的動摩擦因數(shù)為( ).
A. 0. 14 B.0.28 C.0.70 D.0.35
三、 課堂練習(xí)
1、 對如圖所示的皮帶傳送裝置，下列說法中正確的是( ).
A、A輪帶動B輪沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)
B、B輪帶動A輪沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)
C、C輪帶動D輪沿順時針方向旋轉(zhuǎn)
D、D輪帶動C輪沿順時針方向旋轉(zhuǎn)
2、 運動員雙手握住豎直的竹竿勻速上攀和勻速下滑時，他所受的摩擦力分別是F上和F下，那么它們的關(guān)系是( )。
A、F上向上，F(xiàn)下向下，F(xiàn)上=F下
B、F上向下，F(xiàn)下向上，F(xiàn)上＞F下
C、F上向上，F(xiàn)下向上，F(xiàn)上=F下
D、F上向上，F(xiàn)下向下，F(xiàn)上＞F下
3、 如圖3-3-26在兩塊相同的豎直木板A、B間有質(zhì)量為m的4塊相同的磚.用兩個大小均為F的力水平壓木塊，使磚靜止不動，則第2塊磚對第3塊磚的摩擦力大小為( ).
0 B、mg/2 C、mg D、2mg E、若F增大，2、3間摩擦力不變
四、課后作業(yè)
1、以下關(guān)于滑動摩擦力的說法中，正確的是( ).
A、滑動摩擦力的方向總是與物體的運動方向相反
B、滑動摩擦力總是阻礙物體的運動
C、滑動摩擦力的方向總是與物體的相對運動方向相反
D、兩個互相接觸且擠壓的物體發(fā)生相對運動時，它們都要受到滑動摩擦力的作用
2、下列說法中正確的是( ).
A、人走路時，會受到靜摩擦力作用
B、武警戰(zhàn)士雙手握住豎立的竹竿勻速攀上時，所受的摩擦力的方向是向下的
C、將酒瓶豎直并用手握住停留在空中，增大手的用力，酒瓶受的摩擦力不變
D、在結(jié)冰的水平路面上撒些細土，人走上去不易滑倒，是因為此時人與路面間的最大靜摩擦力增大了
3、如圖3-3-36所示，物體A在水平推力F的作用下靠墻保持靜止不動，下列說法中正確的是( ).
A、因為物體A靜止，所以物體A受到靜摩擦力作用
B、物體受到靜摩擦力的大小與推力F成正比
C、物體受到靜摩擦力的大小與其重力相等
D、當(dāng)F減小時，物體一定會下滑
4、 如圖3-3-37所示，在粗糙的水平地面上有質(zhì)量為m的物體A,連接在一勁度系數(shù)為k的彈簧上，物體與地面之間的動摩擦因數(shù)為，現(xiàn)用一水平力F向右拉彈簧，使物體A做勻速直線運動，則彈簧伸長的長度為(重力加速度為助( ).
A、 B、 C、 D、
5、在水平臺上放一物體，物體與平臺間的動摩擦因數(shù)為，現(xiàn)用一水平推力F把物體推向臺邊，如圖3-3-38所示，物體在臺邊翻倒以前的過程中，臺面對物體的摩擦力( ).
A.逐漸減小到零 B.保持不變
C.先增大后不變 D.先增大后減小
6、 如圖3-3-39所示，質(zhì)量為m的木塊在置于水平桌面上的木板上滑行，木板靜止，它的質(zhì)量為M=3m，木板與木塊間的動摩擦因數(shù)為，則木板受桌面的摩擦力大小為( ).
A、 B、 C、 D、
7、如圖3-3-40所示，物體A、B在平行于斜面的力F作用下沿粗糙斜面向上運動，A相對于B靜止，則物體B受力的個數(shù)為( ).
A.4個 B.5個
C. 6個 D.7個