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第3课时 摩擦力
研究学考·明确要求]
考试要求 知识内容 摩擦力 必考 c 1.知道静摩擦力的产生条件，会判断静摩擦力的方向。 2．通过实验探究静摩擦力的大小，掌握静摩擦力的最大值及变化范围。 3．知道滑动摩擦力的产生条件，会判断滑动摩擦力的方向。 基本要求 4．知道动摩擦因数无单位，了解动摩擦因数与哪些因素有关。 5．会运用F＝μFN计算滑动摩擦力的大小。 6．能用二力平衡条件判断静摩擦力的大小和方向。 7．能够分析生活中既常见又较简单的问题中的摩擦力。 发展要求 知道最大静摩擦力与滑动摩擦力的关系。 1.不要求引入静摩擦因数。 说明 2．不要求判断不在同一直线上做相对运动时的滑动摩擦力的方向。 3．不要求了解滚动摩擦产生的原因。 4．不要求掌握影响流体阻力大小的因素。 基 础 梳 理] 1．定义：
两个物体之间只有相对运动的趋势，而没有相对运动时产生的摩擦力叫做静摩擦力。 2．静摩擦力产生的条件 (1)物体相互接触且相互挤压。 (2)接触面粗糙。
(3)两物体间相对静止但有相对运动趋势。 3．静摩擦力的方向
总是沿着接触面，并且跟物体间相对运动趋势的方向相反。 4．静摩擦力的大小
(1)静摩擦力的大小总随迫使物体发生相对运动的外力的变化而变化，与正压力大小无关(填“有关”或“无关”)。
(2)静摩擦力有一个最大值，即最大静摩擦力Fmax，静摩擦力的范围是0＜F≤Fmax。 思考 (1)什么是“相对静止”？是静止吗？
加试 c - 1 -文档收集于互联网，已整理，word版本可编辑.
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(2)如何理解“阻碍相对运动趋势”？
(3)如图1中水平力F＝1 N、2 N、3 N时物块没有运动，静摩擦力大小分别为多少？
图1
(4)什么是最大静摩擦力？
答案 (1)“相对静止”有两层含义：一是两个物体都静止，二是两个物体都做方向相同、速度相同的运动。所以“相对静止”和“静止”是两个不同的概念。
(2)静摩擦力的效果是阻碍物体间的相对运动趋势，并不是阻碍物体的运动。 静摩擦力既可与物体的运动方向相同(动力)，也可与物体的运动方向相反。(阻力)。 (3)1 N 2 N 3 N
(4)最大静摩擦力就是静摩擦力的最大值Fmax，其大小等于刚要发生相对运动时所需要的沿相对运动趋势方向的最小外力。
典 例 精 析]
【例1】 (2016·浙江衢州一中高一期末)某同学骑如图2所示的自行车上学时，地面对前轮的摩擦力为F1，对后轮的摩擦力为F2；推自行车前进时，地面对前轮的摩擦力为F3，对后轮的摩擦力为F4则( )
图2
A．F1与车前进方向相同 B．F2与车前进方向相同 C．F3与车前进方向相同 D．F4与车前进方向相同
解析 骑车前进时，后轮是主动轮，在它与地面接触处有相对地面向后滑的趋势，故受向前的摩擦力；前轮是从动轮，它在与地面接触处有相对于地面向前滑的趋势，故受向后的摩擦力。而推自行车前进时，地面对前后轮的摩擦力方向都向后，综上所述，F1向后，F2向前，F3和F4都向后。A、C、D错误，B正确。 答案 B
技巧点拨] 静摩擦力的有无及方向的判断方法
(1)直接法：根据“静摩擦力与相对运动趋势方向相反”确定静摩擦力的方向。
(2)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。
(3)平衡法：当物体受力处于平衡状态时，根据二力平衡，判断出静摩擦力的方向。
即 学 即 练]
1.如图3所示，物体放在水平桌面上，在水平方向上共受三个力作用，即F1、F2和摩擦力作用，物块处于静止状态，其中F1＝10 N，F2＝2 N，若撤去F1，物体仍静止不动，则物块受到的摩擦力是( )
图3
A．8 N，方向向右 B．8 N，方向向左
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C．2 N，方向向右 D．2 N，方向向左
解析 在未撤去力之前，物体静摩擦力为8 N，因此当撤掉F1，F2不足以推动物体，因此静摩擦力为2 N，方向向右，C正确。 答案 C
基 础 梳 理]
1．定义：当一个物体在另一个物体表面滑动时，会受到另一个物体阻碍它滑动的力，这种力叫做滑动摩擦力。 2．滑动摩擦力产生的条件 (1)两物体相互接触且相互挤压。 (2)接触面粗糙。 (3)两物体间有相对运动。 3．滑动摩擦力的方向
总是沿着接触面，并且与相对运动的方向相反。 4．滑动摩擦力的大小
滑动摩擦力的大小跟压力成正比。
公式：F＝μFN，μ为动摩擦因数，取决于相互接触的两物体的材料和接触面的粗糙程度，与接触面的面积无关(填“有关”或“无关”)，与物体间相对运动的速度大小无关(填“有关”或“无关”)。
5．最大静摩擦力和滑动摩擦力的关系：最大静摩擦力一般稍大于滑动摩擦力，但一般计算中可粗略地认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
思考 (1)如何理解“物体的相对运动方向”和“物体的运动方向” (2)跑步时，脚受到的摩擦力是静摩擦力还是滑动摩擦力？方向如何？
图4
答案 (1)①“物体的运动方向”一般以地面为参考系而言；“物体的相对运动方向”是所研究的物体相对于其接触的物体而言。②滑动摩擦力的方向可能跟运动方向相反，也可能跟运动方向相同。即滑动摩擦力可以是阻力，也可以是动力。
(2)跑步时，脚和地面接触的时间内，脚并没有和地面发生相对运动，因此脚受到的摩擦力为静摩擦力，方向和人的运动方向相同。
典 例 精 析]
【例2】 如图5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( )
图5
A．若v1 - 3 -文档收集于互联网，已整理，word版本可编辑. 文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持. C．若v1>v2，货物A受到了汽车B所施加的向左的滑动摩擦力 D．若v1>v2，汽车B受到了货物A所施加的向右的滑动摩擦力 解析 滑动摩擦力阻碍物体间的相对运动。若v1 技巧点拨] 在判断滑动摩擦力方向时，弄清物体相对运动的方向是关键。其判断步骤如下： 即 学 即 练] 2.水平的皮带传输装置如图6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，随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 ( ) 图6 ①在AC段受水平向左的滑动摩擦力 ②在AC段受水平向右的滑动摩擦力 ③在CB段不受静摩擦力 ④在CB段受水平向右的静摩擦力 A．①③ B．①④ C．②③ D．②④ 解析 在AC段物体相对皮带向左滑动，受水平向右的滑动摩擦力；在CB段物体没有相对皮带滑动，物体随皮带一起匀速运动，受到的是平衡力，如果有静摩擦力，则物体不可能处于平衡状态，所以不受静摩擦力。故②、③两项正确。故正确答案为C。 答案 C 典 例 精 析] 【例3】 如图7所示，水平面上有一重为40 N的物体，受到F1＝13 N和F2＝6 N的水平力的作用而保持静止。已知物体与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求： 图7 (1)物体所受的摩擦力的大小与方向； (2)当只将F1撤去，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？ 解析 最大静摩擦力Fmax＝Ff＝μG＝0.2×40 N＝8 N。 (1)因为F1－F2 (2)因为F2 (3)因为F1>Fmax，所以物体所受的摩擦力为滑动摩擦力，且Ff3＝μG＝8 N，方向与相对运动方 - 4 -文档收集于互联网，已整理，word版本可编辑. 文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持. 向相反，水平向右。 答案 见解析 技巧点拨] 摩擦力大小的计算 计算摩擦力的大小之前，首先判断是滑动摩擦力还是静摩擦力。 (1)滑动摩擦力大小F＝μFN，μ与F、FN均无关，只与接触面的性质有关，当物体匀速运动时，也可由二力平衡求解。 (2)FN是两个相接触的物体间的压力，称为正压力(垂直于接触面的力)，性质上属于弹力。它不一定等于重力，FN的大小可以与重力G大小相等，也可以不相等。 (3)动摩擦因数μ的大小由接触面的材料和接触面的粗糙程度决定。 (4)滑动摩擦力的大小与接触面的面积无关，与物体间相对运动速度的大小无关。 即 学 即 练] 3．重为50 N的物体，在粗糙水平面上向右运动，物体和水平面间的动摩擦因数μ＝0.2，同时物体还受到一个大小为10 N、方向水平向左的水平拉力F作用，如图8所示，则水平面对物体的摩擦力的大小和方向是( ) 图8 A．10 N，水平向左 B．20 N，水平向左 C．10 N，水平向右 D．20 N，水平向右 解析 物体对水平面的压力FN＝mg，所以所受滑动摩擦力大小为Ff＝μFN＝μmg＝0.2×50 N＝10 N，方向与相对滑动方向相反，水平向左。故选项A正确。 答案 A 1．关于弹力、摩擦力，以下说法正确的是( ) A．两物体间如果存在弹力，一定同时存在摩擦力 B．物体的弹性形变增大，弹力一定会随之增大 C．增大两物体间的弹力，物体间的摩擦力也一定会相应增加 D．同一接触面间产生的弹力和摩擦力，方向可以不垂直 解析 根据摩擦力产生条件之一需要物体间有正压力，所以有摩擦力必有弹力，而有弹力时未必有摩擦力，故A错误；物体由于发生弹性形变而具有的力叫弹力，物体在一定范围内形变越大，弹力一定随之增大，故B正确；弹力增大，摩擦力不一定增大。因为弹力增大，滑动摩擦力一定增大，而静摩擦力则不一定增大，故C错误；弹力的方向垂直于接触面，而摩擦力的方向与接触面相切，所以两力方向一定垂直，故D错误。 答案 B 2．(2016·金华高一检测)下列有关摩擦力的说法正确的是( ) A．一个物体静止在另一个物体的表面上，它们之间一定有静摩擦力 B．滑动摩擦力的方向总是与物体运动方向相反 - 5 -文档收集于互联网，已整理，word版本可编辑.
高中物理第三章相互作用第3课时摩擦力教师用书新人教版必修1
