人教版高中物理必修第一册第三章素养提升课(四)摩擦力的综合分析课件

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第三章　相互作用——力素养提升课(四)　摩擦力的综合分析1．进一步理解摩擦力的概念，会用条件法、假设法、状态法判断摩擦力的有无。2．会计算摩擦力的大小。3．掌握摩擦力突变问题的分析方法，能分析滑动摩擦力、静摩擦力的突变问题。探究重构·关键能力达成探究1　对摩擦力的理解1．对摩擦力的理解(1)静摩擦力：受静摩擦力的物体不一定静止，只是两物体接触面保持相对静止。例如，在倾斜传送带上匀速传送的物体，物体虽然运动，但受静摩擦力作用(如图1)。(2)滑动摩擦力：受滑动摩擦力的物体不一定运动，而是两物体发生相对滑动。例如，把A物体抽出来，B物体受到了滑动摩擦力却没有运动(如图2)。2．摩擦力的方向(1)静摩擦力的方向与物体的相对运动趋势方向相反。可利用假设法判断，即假设接触面光滑，物体跟与它接触的物体相对运动的方向就是相对运动趋势方向。例如，静止在斜面上的物体受到的静摩擦力的方向沿斜面向上(如图3)。(2)静摩擦力的方向有可能与物体运动方向成任意角度。例如，用手握住一根竖直棒，若使手与棒一起沿不同方向匀速运动，棒所受的静摩擦力竖直向上，而手与棒的运动方向可以是任意的，所以静摩擦力的方向与匀速运动中速度的方向可成任意夹角(如图4)。(3)滑动摩擦力的方向与物体相对运动方向相反，与物体运动方向无关。例如，快速把B向右拉离的过程中，A相对B向左运动，摩擦力向右，A却相对地面向右运动，摩擦力的方向与物体运动方向反而相同(如图5)。【典例1】　如图所示，一辆汽车在平直公路上向右行驶，车上有一木箱，试判断下列情况中木箱所受的摩擦力种类及摩擦力的方向，是阻力还是动力？(1)汽车由静止向右加速运动时(木箱和车无相对滑动)；(2)汽车刹车时(木箱和车无相对滑动)；(3)汽车匀速运动时(木箱和车无相对滑动)；(4)汽车刹车，木箱在车上滑动时；(5)汽车突然向右加速，木箱在车上滑动时。[解析]　(1)木箱随汽车一起由静止加速运动，假设二者的接触面是光滑的，则汽车加速时，木箱由于惯性要保持原来相对地面静止的状态，因此它将相对于汽车向左滑动，而实际上木箱与汽车无相对滑动，即相对静止，说明木箱有相对汽车向左滑动的趋势，所以木箱受到向右的静摩擦力，此静摩擦力为动力。(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右滑动，而实际上木箱没有滑动，说明木箱有相对汽车向右滑动的趋势，所以木箱受到向左的静摩擦力，此静摩擦力为阻力。(3)木箱随汽车一起匀速运动时，二者无相对运动或相对运动趋势，因而木箱不受摩擦力。(4)汽车刹车，木箱相对于汽车向右滑动，可知木箱受到向左的滑动摩擦力，此滑动摩擦力为阻力。(5)汽车突然向右加速，木箱相对于汽车向左滑动，可知木箱受到向右的滑动摩擦力，此滑动摩擦力为动力。[答案]　(1)静摩擦力　向右　动力　(2)静摩擦力　向左　阻力　(3)无摩擦力　(4)滑动摩擦力　向左　阻力　(5)滑动摩擦力　向右　动力 [针对训练]1．如图所示，用传送带向上传送货物，货物和传送带之间没有相对滑动，则货物受到的摩擦力是(　　)A．静摩擦力，方向沿传送带向上B．静摩擦力，方向沿传送带向下C．滑动摩擦力，方向沿传送带向下D．滑动摩擦力，方向沿传送带向上√A　[货物在传送带上有相对传送带向下滑动的趋势，但货物和传送带之间没有相对滑动，所以货物受到沿传送带向上的静摩擦力作用，A正确。]2．在中学秋季田径运动会上，李好同学奋力拼搏，勇夺男子100 m冠军，如图为该同学奔跑途中的两个瞬间，用Ff1、Ff2分别表示该同学在图甲、乙两瞬间所受到的摩擦力，则关于Ff1、Ff2的方向，以下说法正确的是(　　)A．Ff1向后，Ff2向后 B．Ff1向前，Ff2向前C．Ff1向前，Ff2向后 D．Ff1向后，Ff2向前√C　[当该同学奔跑途中，后脚用力向后蹬，人才向前运动，正是由于地面给后脚一个向前的静摩擦力，使该同学能向前运动。而当前脚向前跨时，正是由于地面给前脚有个向后的静摩擦力，所以该同学不会向前滑动，所以前脚受到地面的向后的静摩擦力。]探究2　摩擦力大小的计算1．首先分清摩擦力的性质，因为一般只有滑动摩擦力才能利用公式Ff＝μFN计算，静摩擦力通常只能根据物体的运动状态求解。2．公式Ff＝μFN中，FN为两接触面间的压力，与物体的重力没有必然关系，不一定等于物体的重力。3．滑动摩擦力的大小与物体速度的大小无关，与接触面面积的大小也无关。【典例2】　如图所示，用水平力F将一木块压在竖直墙壁上，已知木块重力G＝6 N，木块与墙壁间的动摩擦因数μ＝0.25，问：(1)当F＝25 N时，木块没有动，木块受到的摩擦力为多大？(2)当F增大为30 N时，木块仍静止，木块受到的摩擦力为多大？(3)当F＝10 N时，木块沿墙壁下滑，此时木块受到的摩擦力为多大？(4)当F＝6 N时，木块受到的摩擦力又为多大？[解析]　(1)当F＝25 N时，木块没有动，则木块在竖直方向上受到的重力和静摩擦力平衡，即f1＝G＝6 N。 (2)当F增大为30 N时，木块仍静止，木块在竖直方向上仍然受重力和静摩擦力，且平衡，即f2＝G＝6 N。(3)当F＝10 N时，木块沿墙面下滑，此时木块受到的摩擦力为滑动摩擦力，在水平方向上，木块受的水平力F和墙壁的弹力平衡，则N＝F＝10 N，则f3＝μN＝0.25×10 N＝2.5 N。(4)当F＝6 N时，则此时N′＝6 N，木块沿竖直墙壁下滑，则滑动摩擦力f4＝μN′＝0.25×6 N＝1.5 N。[答案]　(1)6 N　(2)6 N　(3)2.5 N　(4)1.5 N [针对训练]3．(多选)如图所示，木块放在水平桌面上，在水平方向共受三个力，即F1、F2和摩擦力，木块处于静止状态，其中F1＝10 N，F2＝2 N，若撤去F1，下列说法正确的是 (　　)A．木块不再保持静止B．木块仍保持静止状态C．摩擦力的大小为2 N，方向水平向右D．摩擦力的大小为2 N，方向水平向左√√BC　[开始木块处于静止状态，水平方向上F1、F2和摩擦力三力平衡，摩擦力为静摩擦力，大小为8 N，方向水平向左，由此可猜测桌面与木块间的最大静摩擦力至少为8 N。撤去F1后，F2使木块有向左滑动的趋势，因F2