高中物理鲁科版 (2019)必修 第一册第3节 摩擦力教学课件ppt
展开一、静摩擦力的内涵要素1.接触面性质:接触面_____(选填“粗糙”或“光滑”)。2.接触力的情况:___________________。3.运动情况:物体之间没有发生_________,但具有_______________时,接触面上产生的_________________的力。
二、静摩擦力的矢量性【情境思考】如图所示,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?提示:跑步时,脚和跑步机接触的时间内,脚并没有和跑步机发生相对运动,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。
1.方向:总是与接触面相切,并与_______________________。2.大小:(1)变化特点:开始时,静摩擦力随相对运动趋势方向上外力的增大而_____。当外力增大到某一值时,物体突然开始沿接触面滑动。(2)最大静摩擦力:静摩擦力增大到_________时,所对应的物体与接触面之间的静摩擦力。(3)静摩擦力的大小范围:_________。
相对运动趋势的方向相反
【易错辨析】(1)静摩擦力总是发生在相对静止且有相对运动趋势的物体之间。( )(2)运动的物体不可能受静摩擦力的作用。( )(3)静摩擦力一定是阻力。( )(4)只要两个物体之间有弹力产生,又有相对运动,两个物体之间就一定存在滑动摩擦力。( )(5)滑动摩擦力一定存在于两个运动的物体之间。( )(6)静止的物体受到的摩擦力可能是滑动摩擦力。( )
知识点一 认识静摩擦力1.产生的条件:(1)两物体直接接触且挤压。(2)接触面是粗糙的。(3)两物体有相对滑动的趋势。2.“相对静止”的两个含义:(1)两个物体都静止。(2)两个物体速度相同。①速度相同的匀速直线运动。②初速度和加速度相同的变速运动。
3.判断静摩擦力有无的方法:(1)假设法。(2)平衡条件法:根据二力平衡的条件判定。
4.静摩擦力的大小:(1)静摩擦力的大小总等于使物体发生相对滑动趋势的外力的大小。两物体间的静摩擦力f在0和最大静摩擦力fmax之间,即0
提示:(1)图中物体虽然处于静止状态,但都具有相对运动的趋势,故都受静摩擦力作用,其方向沿着接触面,并且跟物体相对运动趋势的方向相反。(2)用假设法判断,假设接触面光滑时的相对运动方向即为相对运动趋势方向。
【典例示范】【典例】如图所示,物体A、B叠放在水平地面上,水平力F作用在A上,使二者一起向左做匀速直线运动,下列说法正确的是( )A.A、B之间无摩擦力B.A受到B的摩擦力水平向左C.B受到A的摩擦力水平向左D.地面对B的摩擦力为静摩擦力,水平向右
【解析】选C。对A物体,由于A匀速运动,由水平方向二力平衡可知,B对A的摩擦力必与F等大反向,故选项A、B错误;对B物体,由力的作用的相互性可知,A对B的摩擦力一定与B对A的摩擦力反向,故B受到A的摩擦力水平向左,选项C正确;对A、B整体分析,由于A、B一起向左匀速运动,则地面对B的摩擦力为滑动摩擦力,且水平向右,故选项D错误。
【规律方法】静摩擦力与运动的关系辨析(1)受静摩擦力作用的物体不一定是静止的,关键决定于相对另一物体是否有相对运动趋势。(2)静摩擦力阻碍的是物体间的相对运动趋势,但不一定阻碍物体的运动,即静摩擦力不一定是阻力。方向与物体运动方向可能相同,也可能相反,还可能成一定夹角。(3)皮带不打滑说明皮带与轮接触处,皮带相对于轮静止,静摩擦力对主动轮是阻力,对从动轮是动力。
【素养训练】如图所示,静止在水平桌面上的木块在水平方向受到推力F1、F2和摩擦力Ff的作用。已知F1=10 N,F2=2 N,则木块受到的摩擦力大小为( )A.2 N B.10 N C.8 N D.12 N【解析】选C。Ff方向水平向左,由平衡可得:F1-F2-Ff=0,可解得Ff=F1-F2=8 N,则C正确,A、B、D错误。
【加固训练】1.(多选) (2019·三明高一检测)如图所示,人用手握住一个油瓶,并确保能使油瓶静止在竖直方向上,以下说法中正确的是( )A.手握得越紧,油瓶受的摩擦力就会越大B.手握得越紧,油瓶与手之间的动摩擦因数就会越大C.手握得越紧,油瓶与手之间的最大静摩擦力就会越大D.往油瓶里添油,油瓶受的摩擦力会增大
【解析】选C、D。油瓶一直静止,因此无论手握多紧,静摩擦力都始终和重力相等,重力增加,摩擦力增加,A错误,D正确;动摩擦因数只与物体的材料以及粗糙程度有关,所以B错误;最大静摩擦力与正压力成正比,C正确。
2.重100 N的物体,静止在粗糙的水平面上,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10 N,方向水平向右的拉力作用后,水平面对物体的摩擦力大小和方向是( )A.10 N,水平向左 B.10 N,水平向右C.20 N,水平向左D.20 N,水平向右【解析】选A。物体所受滑动摩擦力大小为:f=μ N=0.2×100 N=20 N;当F=10 N<20 N
(4)观察记录物块刚开始滑动时,弹簧测力计示数的变化情况。(5)比较两种情况下,弹簧测力计所显示的最大静摩擦力大小与压力的关系。 4.实验结论:(1)最大静摩擦力fmax与物体之间正压力N成正比。(2)最大静摩擦力比滑动摩擦力略大。
【问题探究】把木块放在水平桌面上,用弹簧测力计沿水平方向向右拉木块,如图所示。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。(1)木块受到拉力1 N时,有相对桌面运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?(3)静摩擦力在哪里产生?沿什么方向?
提示:(1)说明桌面对木块施加一个与拉力方向相反的、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。(3)静摩擦力产生在相对静止但有相对运动趋势的物体之间。静摩擦力的方向与接触面相切,与物体相对运动趋势的方向相反。
【典例示范】【典例】如图所示,将两本书逐页交叉在一起后,双手抓住书脊用力向两边拉。(1)如果不能分开,请分析纸张所受静摩擦力的方向?(2)在没有分开的情况下,手的拉力增大,静摩擦力的大小将如何变化,最大静摩擦力呢?
【解析】(1)如果不能分开,左侧纸张有向左运动的趋势,其所受静摩擦力的方向向右。同理,右侧纸张受向左的静摩擦力。(2)在没有分开的情况下,手的拉力增大,静摩擦力的大小将增大。最大静摩擦力大小与所受的正压力和接触面的粗糙程度有关,则最大静摩擦力不变。答案:见解析
【素养训练】1.(多选)如图所示,放在水平桌面上的木块A处于静止状态,所挂的砝码和托盘的总质量为0.6 kg,弹簧测力计读数为2 N,滑轮摩擦不计。若轻轻取走盘中的部分砝码,使总质量减少到0.1 kg时,将会出现的情况是(g取10 N/kg,不计托盘重力)( )A.弹簧测力计的读数将变小B.A仍静止不动C.A对桌面的摩擦力变小D.A所受的摩擦力方向向左
【解析】选B、C。由平衡状态可知木块A所受的最大静摩擦力至少为4 N,方向向左,若使总质量减少到0.1 kg,此时向右的拉力为1 N,摩擦力方向向右,大小为1 N,所以B、C对,A、D错。
2.如图所示,用水平力F把重力为G的物体按压在竖直墙面上保持静止,墙面与物体间的动摩擦因数为μ。下列说法正确的是( )A.当F增大时,物体所受摩擦力增大B.当水平力增大为2F时,摩擦力为2μFC.当F增大时,物体与墙面间的最大静摩擦力增大D.不论F如何增加,摩擦力始终为μG
【解析】选C。物体静止在竖直墙面,处于平衡状态,则物体受力平衡,竖直方向受重力与静摩擦力,二力大小相等,故摩擦力等于G,故F增大时,静摩擦力保持不变;选项A、B、D错误;最大静摩擦力与压力有关,故F增大时,物体与墙面间的最大静摩擦力增大,选项C正确。
【加固训练】1.如图所示,重物A、B叠放在水平桌面上。质量分别为m1、m2、m3的物体分别通过细线跨过定滑轮水平系在重物A、B上,已知m1>m2+m3,A、B保持静止。现将m3解下放在物体A的上方,发现A、B仍处于静止。关于A、B间的摩擦力f1和B与桌面的摩擦力f2的变化情况,下列说法中正确的是( ) A.f1变大,f2不变 B.f1变大,f2变大C.f1变小,f2不变D.f1变小,f2变大
【解析】选D。对于重物A,受水平向左的拉力和静摩擦力f1,处于静止状态。m3放到重物A上时,f1一定变小。对于重物B,开始时受到水平向右的拉力大小为m1g,A给的水平向左的静摩擦力大小为f1=(m2+m3)g,由于m1>m2+m3,故桌面肯定要给B一个水平向左的静摩擦力f2,此时有:m1g=f2+f1,当m3放到重物A上时,f1减小,故f2变大,则D正确,A、B、C错误。
2.如图所示,重为200 N的A木块放在水平桌面上静止不动,桌面与木块之间的动摩擦因数μ=0.1。现将重为15 N的B物体通过轻质细绳,跨过定滑轮与A木块连结在一起,则水平桌面与A之间的摩擦力大小为____________N。当B物体的重力变为30 N,则水平桌面与A之间的摩擦力大小变为____________N。(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)
【解析】物体A水平方向受绳的拉力和摩擦力,A受的最大静摩擦力fmax=f=μN=0.1×200 N=20 N。当用15 N力拉A时,A不动,则A受到静摩擦力为15 N。当用30 N力拉A时,A物体开始滑动,则A受到滑动摩擦力f=μN=0.1×200 N=20 N。答案:15 20
【拓展例题】考查内容:静摩擦力、最大静摩擦力和滑动摩擦力【典例】把一个重为G的物体,用一个水平方向的力F=kt(k为恒量,t为时间)压在竖直墙壁上,如图所示,从t=0开始物体所受的摩擦力f随时间t的变化关系是图中的( )
【解析】选B。由于物体受到的水平推力为F=kt,则墙与物体之间的压力N=kt,开始的一段时间内F比较小,物体受到的摩擦力f小于物体的重力G,物体沿墙壁下滑,物体所受摩擦力为滑动摩擦力,由f=μN=μkt,可知f与t成正比。当滑动摩擦力f大小等于重力G时,物体不能立即停止运动,物体受到的摩擦力仍然是滑动摩擦力,并随着F的增大,摩擦力继续增大,摩擦力将大于重力,物体做减速运动直至静止。物体静止之后,所受摩擦力为静摩擦力,其大小与F无关,总跟使物体向下运动的重力相等。故B正确。
定义:阻碍相对运动趋势的摩擦力
方向:与相对运动趋势方向 相反
定义:阻碍相对运动的摩擦力
方向:与相对运动 方向相反
【生活情境】战士正在沿绳向上进行匀速爬绳练习。
探究:(1)战士所受的摩擦力是静摩擦力还是滑动摩擦力?该摩擦力的方向向哪?(2)若最上边的战士体重是60 kg,他所受的摩擦力是多少?(g取10 m/s2)【解析】(1)战士在进行爬绳练习时,他的手、脚与绳子接触时间内没有发生滑动,故他受到的是静摩擦力。又由于他有向下滑动的趋势,所以摩擦力的方向沿绳向上。(2)战士匀速向上,f=mg=60×10 N=600 N。答案:(1)见解析 (2)600 N
【生产情境】《中国制造2025》是国家实施强国战略第一个十年行动纲领,智能机器制造是一个重要方向,其中智能机械臂已广泛应用于各种领域。如图所示,一机械臂铁夹竖直夹起一个金属小球,小球在空中处于静止状态,铁夹与球接触面保持竖直。
探究:(1)小球受到的摩擦力大小和方向是怎样的?请作出解释?(2)若增大铁夹对小球的压力,小球受到的摩擦力会如何变化?(3)若铁夹在水平面移动,小球受到的摩擦力如何变化?
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