2021学年第3章 力与相互作用3.3 摩擦力第1课时学案设计

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[学习目标] 1.知道滑动摩擦力的概念及产生条件，会判断滑动摩擦力的方向.2.知道滑动摩擦力的大小跟什么有关，会求滑动摩擦力.3.知道静摩擦力的概念及产生条件，会判断静摩擦力的方向.4.知道最大静摩擦力的概念，知道静摩擦力的大小范围．
一、滑动摩擦力
1．定义：当一个物体跟另一个物体有相对滑动时，在它们的接触面上产生的摩擦力，叫做滑动摩擦力．
2．方向：滑动摩擦力的方向总是跟物体的相对运动的方向相反，始终阻碍着物体间的相对运动．
3．大小：
(1)公式f＝μN.
(2)动摩擦因数μ：它的数值跟相互接触的两个物体的表面材料性质、表面状况(粗糙程度、干湿情况等)有关．
二、静摩擦力
1．定义：物理学中，把物体间有相对滑动趋势时产生的摩擦力，叫做静摩擦力．
2．方向：静摩擦力的方向跟物体间相对滑动趋势的方向相反，始终阻碍着相对滑动趋势．
3．大小：
(1)最大静摩擦力：静摩擦力的最大值．在实验中，它等于木块刚被拉动时拉力的大小．
(2)静摩擦力是一个变力，它的大小可以在零与最大静摩擦力之间变化．
1．判断下列说法的正误．
(1)有相对运动或有相对滑动趋势的物体间一定有摩擦力．( × )
(2)摩擦力的方向一定与接触面所受的压力方向垂直．( √ )
(3)摩擦力的方向不可能与物体的运动方向相同．( × )
(4)一个静止的物体也可能受到滑动摩擦力．( √ )
(5)物体所受的滑动摩擦力与物体的重力成正比．( × )
2．已知木箱重力为200 N，木箱与水平桌面间的动摩擦因数为0.2，当木箱在水平桌面上以10 m/s的速度运动时，木箱所受桌面的摩擦力大小为______ N；当用20 N水平外力推木箱没有推动时，木箱受到的摩擦力大小为________ N；当在该木箱上放一相同的木箱，两箱一起以15 m/s的速度运动时，下面木箱所受桌面的摩擦力大小为________ N.
答案 40 20 80
一、滑动摩擦力
导学探究
1．按如图1所示实验装置做一做：用力拉动木板，使之在桌面上滑动．
图1
(1)木块受到的摩擦力大小和测力计示数有什么关系？
(2)在木块上添加重物，增大木块对木板的压力时，摩擦力如何变化？
(3)在木板上铺一块较粗糙的毛巾，摩擦力如何变化？
答案 (1)相等 (2)增大 (3)增大
2．如图2，木块放在木板上，用外力把木板向右抽离，在此过程中，
图2
(1)木块相对地面向什么方向运动？相对于木板向什么方向运动？木块受到的摩擦力方向如何？
(2)滑动摩擦力总是阻碍物体的运动吗？
答案 (1)木块相对地面向右运动，相对木板向左运动，木块受到的滑动摩擦力方向向右，与木块运动方向相同．
(2)滑动摩擦力一定阻碍物体的相对运动，但与物体的运动方向可能相同，也可能相反，即滑动摩擦力可能是动力，也可能是阻力．
知识深化
1．滑动摩擦力产生的条件
(1)两物体相互接触挤压(即有弹力)．
(2)物体间的接触面不光滑．
(3)两物体间存在相对运动．
2．滑动摩擦力的方向
(1)在接触面上，与接触面相切，且与物体相对运动的方向相反．
(2)与物体的运动方向可能相同，也可能相反．
3．滑动摩擦力的大小
(1)公式法：根据公式f＝μN计算．
①正压力N是物体与接触面间的压力，不一定等于物体的重力，N的大小根据物体的受力情况确定．
②动摩擦因数μ与材料和接触面的粗糙程度有关，而与物体间的压力、接触面的大小无关．
(2)二力平衡法：物体处于平衡状态(匀速运动或静止)时，根据二力平衡条件求解．
命题角度1 滑动摩擦力方向及影响因素
有关滑动摩擦力，下列说法正确的是( )
A．滑动摩擦力的方向一定与物体运动方向相反
B．滑动摩擦力的方向一定与两物体间相对运动的方向相反
C．物体在支持面上的滑动速度越大，滑动摩擦力也一定越大
D．接触面间接触面积越大，滑动摩擦力也一定越大
答案 B
解析 滑动摩擦力总是阻碍物体间的相对运动，滑动摩擦力的方向一定与物体相对运动的方向相反，但不一定与物体运动方向相反，故A错误，B正确；滑动摩擦力的大小f＝μN，与物体在支持面上的滑动速度无关，与接触面积也无关，故C、D错误．
命题角度2 滑动摩擦力的计算
质量为3 kg的木块放在水平地板上，用F＝6 N且水平向右的拉力拉该木块时，木块恰能做匀速直线运动．(g取10 N/kg)求：
(1)木块与地板间的动摩擦因数；
(2)若在木块运动过程中撤去拉力，在木块继续向前滑行的过程中，木块受到的摩擦力是多大？
(3)若F的大小变为10 N，则木块受到的摩擦力是多大？
(4)若在木块运动过程中将F的方向改为水平向左，则在木块向右运动过程中，受到的摩擦力是多大？方向如何？
(5)若F的大小不变而将方向改为竖直向上作用于该木块上，则此时应加一个多大的水平拉力，才能使该木块保持匀速直线运动状态？
答案 (1)0.2 (2)6 N (3)6 N (4)6 N 方向水平向左 (5)4.8 N
解析 (1)木块做匀速直线运动，则滑动摩擦力f1＝F＝6 N，
而f1＝μN＝μmg，
故μ＝eq \f(f1,mg)＝eq \f(6,3×10)＝0.2.
(2)f2＝μN＝f1＝6 N.
(3)f3＝μN＝f1＝6 N.
(4)f4＝μN＝f1＝6 N，方向水平向左．
(5)此时木块和地板间的压力N′＝mg－F＝24 N，f5＝μN′＝4.8 N．则此时要保持木块匀速运动，需满足拉力F′＝f5＝4.8 N.
二、静摩擦力
导学探究 把木块放在水平桌面上，用测力计沿水平方向向右拉木块，如图3所示．当测力计的示数为1 N时，木块没有动；逐渐增大拉力到2 N 时，木块仍静止；继续增大拉力到4 N时，木块开始移动，此时拉力突然变小到3.8 N，此后木块匀速运动，拉力保持3.8 N不变．
图3
(1)木块受到的拉力为1 N时，有相对桌面滑动的趋势但没有运动，说明什么呢？
(2)随着外力的增大，静摩擦力有什么变化？当变为滑动摩擦力时，摩擦力为什么又变小了？
答案 (1)说明桌面对木块施加了一个与拉力方向相反、大小也为1 N的力，这个力就是桌面对木块的静摩擦力．
(2)静摩擦力的大小随着外力的增大而增大，但有一个最大值．这个最大值比滑动摩擦力稍微大一些．
知识深化
1．静摩擦力的产生条件
(1)两物体直接接触且相互挤压(即有弹力)．
(2)接触面粗糙．
(3)两物体间有相对滑动的趋势．
2．静摩擦力的方向
(1)在接触面上与接触面相切，且与物体相对滑动趋势的方向相反．
(2)当物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动)时，与使物体产生相对滑动趋势的外力方向相反．
3．静摩擦力的大小
(1)范围：0＜f≤fmax.
(2)计算：物体做匀速直线运动或静止时，根据二力平衡条件求解．
(3)静摩擦力大小与正压力无关．
4．说明
(1)静摩擦力的方向与相对滑动趋势的方向相反，与运动方向可能相同，也可能相反．
(2)静摩擦力发生在相对静止的两物体之间，受静摩擦力作用的物体不一定是静止的，运动的物体也可能受静摩擦力作用．
(多选)如图4所示，一质量为m的木块靠在粗糙的竖直墙壁上，且受到水平推力F的作用，下列说法正确的是( )
图4
A．若木块静止，则木块受到的静摩擦力大小等于mg，方向竖直向上
B．若木块静止，当F增大时，木块受到的静摩擦力随之增大
C．若木块静止，当F增大时，最大静摩擦力随之增大
D．若开始时木块静止，当撤去F，木块沿墙壁下滑时，木块不受摩擦力作用
答案 ACD
解析 若木块静止，则木块受到的静摩擦力与mg始终大小相等、方向相反，即静摩擦力大小为mg，方向竖直向上，当推力F增大时，物体仍然静止，故静摩擦力的大小不变，但最大静摩擦力增大，故A、C正确，B错误；当撤去F时，墙壁与木块间无弹力，则木块不受摩擦力作用，故D正确．
(多选)如图5所示，质量为m的物体在水平向左拉力F1和水平向右拉力F2作用下，静止于水平地面上，已知物体与地面间的动摩擦因数为μ，则物体所受摩擦力的大小f和方向为( )
图5
A．F1>F2时，f＝F1－F2，方向水平向右
B．F1F2时，物体有向左滑动的趋势，故f方向为水平向右，根据平衡条件可知f＝F1－F2，A对；当F1