人教版 (新课标)必修1第三章 相互作用3 摩擦力学案及答案

3.3  摩擦力

班级________姓名________学号_____

学习目标:

1． 知道滑动摩擦产生的条件，会正确判断滑动摩擦力的方向。

2． 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。

3． 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。

4． 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

1．     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。

2．     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：

（1）       木块的运动方向。

（2）              木块相对于传送带的运动方向。

（3）              木块所受滑动摩擦力的方向。

4．大小：与压力成正比       F＝μFN

①     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，μ<1。

                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？

三、静摩擦力

1．  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。

2．  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：

3．  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。

4．  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

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。