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教科版 (2019)必修 第一册3 摩擦力教学课件ppt
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这是一份教科版 (2019)必修 第一册3 摩擦力教学课件ppt，共37页。PPT课件主要包含了基础探究，合作探究，实践应用，情境化导学，形成概念掌握新知，思考与自测，问题情境，突破要点提升关键，归纳拓展，拓展延伸凝练素养等内容，欢迎下载使用。
1.知道滑动摩擦力的概念及产生的条件,会判断滑动摩擦力的方向,并根据f=μN计算其大小,知道动摩擦因数及影响动摩擦因数的因素。2.知道静摩擦力的概念及产生的条件,根据物体受力和运动情况,分析静摩擦力的大小和方向,会计算静摩擦力的大小。3.知道最大静摩擦力的概念,并知道滑动摩擦力和最大静摩擦力之间的大小关系。
知识点一 滑动摩擦力1.定义:两个物体相互接触并挤压,当它们沿接触面发生 时,每个物体的接触面上都会受到对方施加的 相对运动的力,这种力叫作滑动摩擦力。2.方向:总是沿着 ,并且跟物体的相对运动方向 。3.大小:跟压力N成正比,即f=μN,其中μ叫作动摩擦因数,它的大小与两个接触面的材料、粗糙程度等情况有关。
知识点二 静摩擦力1.定义:两个相互接触的物体之间只有相对运动的 ,而没有相对运动时的摩擦力。2.方向:总是沿着 ,并且跟物体相对运动趋势的方向 。知识点三 静摩擦力的大小及最大静摩擦力1.大小:两物体之间实际发生的静摩擦力f静在0与最大静摩擦力f静max之间,即 。2.最大静摩擦力f静max与物体之间的正压力N成 ,还与接触面的材料及 有关。在实际情况中,最大静摩擦力比滑动摩擦力 。
1.思考判断(1)只有运动的物体才能受到滑动摩擦力。( )(2)滑动摩擦力的方向沿接触面,与物体运动方向相反。( )(3)摩擦力一定阻碍物体的运动。( )(4)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。( )(5)相互接触的物体之间发生相对运动时一定存在摩擦力。( )
答案:有弹力不一定有摩擦力;有摩擦力一定有弹力。
2.思维探究(1)有弹力一定有摩擦力吗?有摩擦力一定有弹力吗?
答案:货物所受静摩擦力的方向沿传送带向上。
(2)日常生活中,我们经常见到用传送带把货物送到高处,货物所受的静摩擦力方向如何?
要点一 滑动摩擦力的分析及计算
平整的水平木桌上放置一个质量为2 kg的木块,图甲是用弹簧测力计将它水平匀速拉动;图乙是在木块上加一个砝码,用弹簧测力计将它水平匀速拉动;图丙是桌面铺上了棉布,用弹簧测力计将它水平匀速拉动。
(1)三种情境中的木块除了受到水平拉力外,水平方向还要受到一个什么性质的摩擦力?你能确定三种情境中这种摩擦力的大小吗?
答案:(1)木块相对桌面滑动,受到来自桌面的滑动摩擦力,水平方向上由二力平衡可得大小依次为3.6 N、6.6 N、5.6 N。
(2)三种情境中木块所受的摩擦力是哪个方向?滑动摩擦力的方向与相对运动方向有何规律?
答案:(2)摩擦力方向都是水平向左,其方向总与相对运动方向相反。
(3)甲、乙两图表明滑动摩擦力大小与何种因素有关?甲、丙两图表明滑动摩擦力大小又与何种因素有关?
答案:(3)图甲、乙表明,滑动摩擦力的大小与压力大小有关;图甲、丙表明,滑动摩擦力的大小与接触面的材料有关。
(4)三种情境中,木块对木桌有作用力吗?若有摩擦力,方向向哪?
答案:(4)木块对桌面有作用力;桌面相对于木块均向左运动,受到的滑动摩擦力均向右。
1.“相对运动”的意义滑动摩擦力存在于发生相对运动的两个物体之间,“相对运动”可能是因为两个物体一个静止,另一个在运动;也可能是因为两个物体一个运动得快,另一个运动得慢;还可能是因为两个物体运动方向相反。所以发生“相对运动”的物体不一定处于运动状态,也可能是因为另一个物体在运动造成的。2.滑动摩擦力产生的条件(1)两物体间有弹力。(2)接触面粗糙。(3)有相对运动(滑动)。注意:三个条件必须同时具备,两物体间才有滑动摩擦力。
3.滑动摩擦力的方向(1)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。例如:
4.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,大小不一定等于物体的重力,需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、接触面的大小和物体的运动情况无关。(2)二力平衡法:物体处于平衡状态(匀速直线运动或静止)时,根据二力平衡条件求解。
[例1] 如图所示,将弹簧测力计一端固定,另一端钩住铁块A,铁块下面是长木板,实验时拉着长木板沿水平地面向左运动。当铁块A不再随长木板移动时,弹簧测力计示数即铁块A所受摩擦力的大小。在木板运动的过程中,以下说法正确的是( )A.铁块A受到的是静摩擦力B.必须匀速拉动长木板C.铁块A所受摩擦力的方向向左D.加速拉动长木板时,弹簧测力计示数变大
解析:因为铁块和木板之间发生了相对滑动,所以这时的摩擦力属于滑动摩擦力,故A错误;滑动摩擦力大小只跟正压力大小、接触面的粗糙程度有关,与物体运动速度大小无关,与是否匀速无关,故B、D错误;滑动摩擦力的方向跟物体相对运动的方向相反,因为木板水平向左运动,所以,铁块相对木板来说是水平向右运动,因此它受到的摩擦力的方向水平向左,故C正确。
影响滑动摩擦力大小和方向因素的分析(1)滑动摩擦力的大小由正压力和动摩擦因数决定,与物体的运动状态、接触面积无关。(2)滑动摩擦力的方向与“相对运动的方向”相反,并不是与“运动方向”相反。(3)滑动摩擦力的作用总是阻碍物体的相对运动,而不是阻碍物体的运动,滑动摩擦力可以是动力。
[针对训练1] 如图所示,物体在大小为100 N,方向水平向左的拉力F作用下,沿水平面向右运动。已知物体与水平面的动摩擦因数μ=0.2,物体质量m=5 kg,可知物体所受摩擦力为(g取10 m/s2)( )A.10 N,水平向右B.20 N,水平向右C.10 N,水平向左D.20 N,水平向左
解析:物体相对地面运动,故物体受到滑动摩擦力作用,而物体对水平面的压力N=mg,则摩擦力的大小为f=μN=μmg=0.2×5 kg×10 m/s2=10 N,滑动摩擦力的方向与相对运动方向相反,故摩擦力方向向左,故C正确,A、B、D错误。
要点二 静摩擦力的分析及计算
(1)某同学用力向右推放于水平地面上的箱子,箱子没动。箱子为何没有向右运动?
答案:因受到向左的静摩擦力的作用。
(2)用弹簧测力计沿水平方向拉木块,拉力F逐渐增大,木块保持静止,直到拉力达到某一数值时木块开始移动。木块静止不动时,随着拉力的增大,静摩擦力大小变化吗?根据是什么?
答案:变化。由二力平衡可知,静摩擦力和拉力大小相等。(3)甲同学本可以推动箱子,但乙同学站上箱子后,甲同学用原来大小的力推不动箱子了,这是为什么?答案:压力增加,最大静摩擦力的值也增加。
2.静摩擦力的方向(1)在接触面上,与接触面相切,且与物体相对运动趋势的方向相反。(2)与物体运动的方向可能相同,也可能相反。
3.静摩擦力的大小(1)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。(2)最大静摩擦力f静max略大于滑动摩擦力,无特别说明时可认为两者相等,即f静max=μN,当压力增大时,最大静摩擦力增大。
[例2] (多选)如图所示,有一重力不计的方形容器,被水平力F压在竖直的墙面上处于静止状态,现缓慢地向容器内注水,直到将容器刚好盛满为止,在此过程中容器始终保持静止,则下列说法中正确的是( )A.容器受到的摩擦力不变B.容器受到的摩擦力逐渐增大C.水平力F可能不变D.若撤去F,容器沿墙面下滑时,容器不受摩擦力作用
解析:容器处于平衡状态,在竖直方向上重力与摩擦力平衡,盛满水前墙面对容器的静摩擦力一直增大,如果一直没有达到正压力F作用下的最大静摩擦力,则水平力F可能不变,故A错误,B、C正确;若撤去F,容器与墙面间无弹力,则容器不受摩擦力作用,故D正确。
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保持静止且有相对运动趋势。(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)静摩擦力作为动力的情况随处可见,如人走路、车行驶、皮带传动等。
[针对训练2] (多选)人握住杆子匀速上爬,则下列说法正确的是( )A.人受到的摩擦力的方向是向上的B.人受到的摩擦力的方向是向下的C.若手握杆子的力增加,人受到的摩擦力仍保持不变D.手握杆子的力越大,人受到的摩擦力越大
解析:人握住杆子匀速上爬时,手与杆间保持相对静止,而且有向下滑的趋势,受到杆子对人的静摩擦力方向向上,故A正确,B错误;由于人是匀速运动的,人竖直方向受到重力和摩擦力,由二力平衡条件可知,人受到的摩擦力与人受到的重力大小相等,方向相反,故人受到的摩擦力竖直向上且大小保持不变,人握杆子的力增加,并不会使人受到的摩擦力增大,故C正确,D错误。
要点三 摩擦力的有无及方向判断
图甲为货物随水平传送带一起匀速运动,图乙为货物静止在倾斜传送带上,图丙为货物被一倾斜传送带匀速送到高处,三种情境中货物和传送带是相对静止的。
(1)图甲中,运动的物体与传送带之间存在滑动摩擦力吗?存在静摩擦力吗?若存在,请指明方向。答案:(1)不存在摩擦力。(2)图乙中,物体与传送带之间存在静摩擦力吗?若存在,请指明方向。答案:(2)存在沿斜面向上的静摩擦力。(3)图丙中,运动的物体与传送带之间存在滑动摩擦力吗?存在静摩擦力吗?若存在,请指明方向。答案:(3)存在沿斜面向上的静摩擦力。
1.滑动摩擦力有无的判断方法(1)产生条件法:根据滑动摩擦力产生的条件判断,接触且接触面粗糙、相互挤压、相对滑动。(2)平衡条件法:当相对滑动的物体处于静止状态或匀速运动状态时,利用二力平衡条件判断。2.静摩擦力有无及方向的判断方法(1)平衡条件法:当相互接触的两物体处于静止状态或匀速直线运动状态时,可根据二力平衡条件判断静摩擦力的存在与否及其方向。
(2)假设法:利用假设法进行判断时,可按以下思路进行分析:
[例3] 如图所示,某一时刻汽车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( )A.若v1v2,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:若v1v2时,货物A相对汽车B向左滑动,受到汽车B所施加的向右的滑动摩擦力,汽车B受到货物A所施加的向左的滑动摩擦力,故选项C、D错误。
对摩擦力中“三个方向”的理解(1)运动方向:一般指物体相对于地面的运动方向。(2)相对运动方向:通常是指物体相对于参考物体运动的方向,在摩擦力研究中,一般是指相对于摩擦力的施力物体的运动方向。(3)相对运动趋势方向:是指一个物体相对于与它接触的另一个物体有沿某个方向运动的趋势。
[针对训练3] (多选)有三个相同的物体叠放在一起,置于粗糙水平地面上,物体之间不光滑,如图所示。现用一水平力F作用在物体乙上,物体仍保持静止,下列说法正确的是( )A.丙受到地面的摩擦力大小为F,方向水平向左B.甲受到水平向右的摩擦力作用C.乙对丙的摩擦力大小为F,方向水平向右D.丙对乙的摩擦力大小为F,方向水平向右
解析:甲、乙、丙三者整体在水平方向上满足二力平衡,因此丙受到地面的摩擦力大小等于拉力F,方向水平向左,选项A正确;物体甲相对乙没有相对运动或相对运动趋势,甲不受摩擦力,选项B错误;乙相对于丙有向右运动的趋势,丙对乙的摩擦力向左;同理,乙对丙的摩擦力向右,且两力大小均为F,选项C正确,D错误。
模型·方法·结论·拓展
摩擦力的突变问题摩擦力突变的类型(1)静摩擦力大小或方向发生突变。(2)静摩擦力突然变为滑动摩擦力。(3)滑动摩擦力突然变为静摩擦力。可概括为“静—静”突变,“静—动”突变,“动—静”突变,其中相对滑动与相对静止的临界条件为静摩擦力恰好达到最大值。
[示例] 如图所示,物体A的质量为1 kg,置于水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数μ=0.2,从t=0开始,物体以一定的初速度v0向右滑行的同时,受到一个水平向左、大小恒为F0=1 N的作用力,则反映物体受到的摩擦力f随时间变化的图像正确的是(取向右为正方向,g取10 N/kg)( )
解析:物体A向右滑动时,受到地面向左的滑动摩擦力,由f1=μmg,得f1=2 N;物体静止后,因受到向左的拉力F0=1 N
实际生活中的摩擦力我们走路或骑车等行为均是摩擦力的体现。人的行走就是靠鞋底与地面之间的静摩擦力来实现的;人在骑车过程中,使后轮转动,后轮与地面接触处相对地面具有向后的运动趋势,受到地面的摩擦力向前,前轮与地面接触处相对地面具有向前的运动趋势,受向后的摩擦力作用;工业中各式各样的货物传送带,在传输过程中,物品受到了传送带对其向前的静摩擦力;人在洗手时通常会双手摩擦,以除去手上的灰尘和油污;洗衣机工作时,涡轮带动水转动,水与衣服间的摩擦带走了衣服上的污渍;在汽车刹车中应用的制动防抱死系统,作用就是在汽车制动时,使车轮不被抱死,处于边滚边滑(滑移率在20%左右)的状态,以保证车轮与地面间有最大的附着力,能避免在紧急刹车时方向失控及车轮侧滑……可以说,在我们的世界里,只要物体之间发生了相互接触以及有相对运动或相对运动趋势,都会产生摩擦力,离开摩擦力,人类将“寸步难行”。
[示例] 下列选项中的人或物体没有利用摩擦力的是( )A.传送带斜向上输送货物B.竖直上升电梯中的乘客C.运动员跑步D.手握杯子
解析:传送带将货物送到高处,货物相对于传送带有向下滑的趋势,传送带对货物产生静摩擦力,故A错误;乘客在竖直上升电梯中,不存在相对于电梯地板的相对运动或相对运动趋势,因此乘客不受摩擦力作用,故B正确;运动员跑步,脚底相对地面有向后运动的趋势,因此地面给人向前的静摩擦力,故C错误;手握杯子,杯子相对手有向下滑的趋势,因此手给杯子向上的静摩擦力,故D错误。
1.知道滑动摩擦力的概念及产生的条件,会判断滑动摩擦力的方向,并根据f=μN计算其大小,知道动摩擦因数及影响动摩擦因数的因素。2.知道静摩擦力的概念及产生的条件,根据物体受力和运动情况,分析静摩擦力的大小和方向,会计算静摩擦力的大小。3.知道最大静摩擦力的概念,并知道滑动摩擦力和最大静摩擦力之间的大小关系。
知识点一 滑动摩擦力1.定义:两个物体相互接触并挤压,当它们沿接触面发生 时,每个物体的接触面上都会受到对方施加的 相对运动的力,这种力叫作滑动摩擦力。2.方向:总是沿着 ,并且跟物体的相对运动方向 。3.大小:跟压力N成正比,即f=μN,其中μ叫作动摩擦因数,它的大小与两个接触面的材料、粗糙程度等情况有关。
知识点二 静摩擦力1.定义:两个相互接触的物体之间只有相对运动的 ,而没有相对运动时的摩擦力。2.方向:总是沿着 ,并且跟物体相对运动趋势的方向 。知识点三 静摩擦力的大小及最大静摩擦力1.大小:两物体之间实际发生的静摩擦力f静在0与最大静摩擦力f静max之间,即 。2.最大静摩擦力f静max与物体之间的正压力N成 ,还与接触面的材料及 有关。在实际情况中,最大静摩擦力比滑动摩擦力 。
1.思考判断(1)只有运动的物体才能受到滑动摩擦力。( )(2)滑动摩擦力的方向沿接触面,与物体运动方向相反。( )(3)摩擦力一定阻碍物体的运动。( )(4)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。( )(5)相互接触的物体之间发生相对运动时一定存在摩擦力。( )
答案:有弹力不一定有摩擦力;有摩擦力一定有弹力。
2.思维探究(1)有弹力一定有摩擦力吗?有摩擦力一定有弹力吗?
答案:货物所受静摩擦力的方向沿传送带向上。
(2)日常生活中,我们经常见到用传送带把货物送到高处,货物所受的静摩擦力方向如何?
要点一 滑动摩擦力的分析及计算
平整的水平木桌上放置一个质量为2 kg的木块,图甲是用弹簧测力计将它水平匀速拉动;图乙是在木块上加一个砝码,用弹簧测力计将它水平匀速拉动;图丙是桌面铺上了棉布,用弹簧测力计将它水平匀速拉动。
(1)三种情境中的木块除了受到水平拉力外,水平方向还要受到一个什么性质的摩擦力?你能确定三种情境中这种摩擦力的大小吗?
答案:(1)木块相对桌面滑动,受到来自桌面的滑动摩擦力,水平方向上由二力平衡可得大小依次为3.6 N、6.6 N、5.6 N。
(2)三种情境中木块所受的摩擦力是哪个方向?滑动摩擦力的方向与相对运动方向有何规律?
答案:(2)摩擦力方向都是水平向左,其方向总与相对运动方向相反。
(3)甲、乙两图表明滑动摩擦力大小与何种因素有关?甲、丙两图表明滑动摩擦力大小又与何种因素有关?
答案:(3)图甲、乙表明,滑动摩擦力的大小与压力大小有关;图甲、丙表明,滑动摩擦力的大小与接触面的材料有关。
(4)三种情境中,木块对木桌有作用力吗?若有摩擦力,方向向哪?
答案:(4)木块对桌面有作用力;桌面相对于木块均向左运动,受到的滑动摩擦力均向右。
1.“相对运动”的意义滑动摩擦力存在于发生相对运动的两个物体之间,“相对运动”可能是因为两个物体一个静止,另一个在运动;也可能是因为两个物体一个运动得快,另一个运动得慢;还可能是因为两个物体运动方向相反。所以发生“相对运动”的物体不一定处于运动状态,也可能是因为另一个物体在运动造成的。2.滑动摩擦力产生的条件(1)两物体间有弹力。(2)接触面粗糙。(3)有相对运动(滑动)。注意:三个条件必须同时具备,两物体间才有滑动摩擦力。
3.滑动摩擦力的方向(1)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。例如:
4.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,大小不一定等于物体的重力,需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、接触面的大小和物体的运动情况无关。(2)二力平衡法:物体处于平衡状态(匀速直线运动或静止)时,根据二力平衡条件求解。
[例1] 如图所示,将弹簧测力计一端固定,另一端钩住铁块A,铁块下面是长木板,实验时拉着长木板沿水平地面向左运动。当铁块A不再随长木板移动时,弹簧测力计示数即铁块A所受摩擦力的大小。在木板运动的过程中,以下说法正确的是( )A.铁块A受到的是静摩擦力B.必须匀速拉动长木板C.铁块A所受摩擦力的方向向左D.加速拉动长木板时,弹簧测力计示数变大
解析:因为铁块和木板之间发生了相对滑动,所以这时的摩擦力属于滑动摩擦力,故A错误;滑动摩擦力大小只跟正压力大小、接触面的粗糙程度有关,与物体运动速度大小无关,与是否匀速无关,故B、D错误;滑动摩擦力的方向跟物体相对运动的方向相反,因为木板水平向左运动,所以,铁块相对木板来说是水平向右运动,因此它受到的摩擦力的方向水平向左,故C正确。
影响滑动摩擦力大小和方向因素的分析(1)滑动摩擦力的大小由正压力和动摩擦因数决定,与物体的运动状态、接触面积无关。(2)滑动摩擦力的方向与“相对运动的方向”相反,并不是与“运动方向”相反。(3)滑动摩擦力的作用总是阻碍物体的相对运动,而不是阻碍物体的运动,滑动摩擦力可以是动力。
[针对训练1] 如图所示,物体在大小为100 N,方向水平向左的拉力F作用下,沿水平面向右运动。已知物体与水平面的动摩擦因数μ=0.2,物体质量m=5 kg,可知物体所受摩擦力为(g取10 m/s2)( )A.10 N,水平向右B.20 N,水平向右C.10 N,水平向左D.20 N,水平向左
解析:物体相对地面运动,故物体受到滑动摩擦力作用,而物体对水平面的压力N=mg,则摩擦力的大小为f=μN=μmg=0.2×5 kg×10 m/s2=10 N,滑动摩擦力的方向与相对运动方向相反,故摩擦力方向向左,故C正确,A、B、D错误。
要点二 静摩擦力的分析及计算
(1)某同学用力向右推放于水平地面上的箱子,箱子没动。箱子为何没有向右运动?
答案:因受到向左的静摩擦力的作用。
(2)用弹簧测力计沿水平方向拉木块,拉力F逐渐增大,木块保持静止,直到拉力达到某一数值时木块开始移动。木块静止不动时,随着拉力的增大,静摩擦力大小变化吗?根据是什么?
答案:变化。由二力平衡可知,静摩擦力和拉力大小相等。(3)甲同学本可以推动箱子,但乙同学站上箱子后,甲同学用原来大小的力推不动箱子了,这是为什么?答案:压力增加,最大静摩擦力的值也增加。
2.静摩擦力的方向(1)在接触面上,与接触面相切,且与物体相对运动趋势的方向相反。(2)与物体运动的方向可能相同,也可能相反。
3.静摩擦力的大小(1)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。(2)最大静摩擦力f静max略大于滑动摩擦力,无特别说明时可认为两者相等,即f静max=μN,当压力增大时,最大静摩擦力增大。
[例2] (多选)如图所示,有一重力不计的方形容器,被水平力F压在竖直的墙面上处于静止状态,现缓慢地向容器内注水,直到将容器刚好盛满为止,在此过程中容器始终保持静止,则下列说法中正确的是( )A.容器受到的摩擦力不变B.容器受到的摩擦力逐渐增大C.水平力F可能不变D.若撤去F,容器沿墙面下滑时,容器不受摩擦力作用
解析:容器处于平衡状态,在竖直方向上重力与摩擦力平衡,盛满水前墙面对容器的静摩擦力一直增大,如果一直没有达到正压力F作用下的最大静摩擦力,则水平力F可能不变,故A错误,B、C正确;若撤去F,容器与墙面间无弹力,则容器不受摩擦力作用,故D正确。
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保持静止且有相对运动趋势。(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)静摩擦力作为动力的情况随处可见,如人走路、车行驶、皮带传动等。
[针对训练2] (多选)人握住杆子匀速上爬,则下列说法正确的是( )A.人受到的摩擦力的方向是向上的B.人受到的摩擦力的方向是向下的C.若手握杆子的力增加,人受到的摩擦力仍保持不变D.手握杆子的力越大,人受到的摩擦力越大
解析:人握住杆子匀速上爬时,手与杆间保持相对静止,而且有向下滑的趋势,受到杆子对人的静摩擦力方向向上,故A正确,B错误;由于人是匀速运动的,人竖直方向受到重力和摩擦力,由二力平衡条件可知,人受到的摩擦力与人受到的重力大小相等,方向相反,故人受到的摩擦力竖直向上且大小保持不变,人握杆子的力增加,并不会使人受到的摩擦力增大,故C正确,D错误。
要点三 摩擦力的有无及方向判断
图甲为货物随水平传送带一起匀速运动,图乙为货物静止在倾斜传送带上,图丙为货物被一倾斜传送带匀速送到高处,三种情境中货物和传送带是相对静止的。
(1)图甲中,运动的物体与传送带之间存在滑动摩擦力吗?存在静摩擦力吗?若存在,请指明方向。答案:(1)不存在摩擦力。(2)图乙中,物体与传送带之间存在静摩擦力吗?若存在,请指明方向。答案:(2)存在沿斜面向上的静摩擦力。(3)图丙中,运动的物体与传送带之间存在滑动摩擦力吗?存在静摩擦力吗?若存在,请指明方向。答案:(3)存在沿斜面向上的静摩擦力。
1.滑动摩擦力有无的判断方法(1)产生条件法:根据滑动摩擦力产生的条件判断,接触且接触面粗糙、相互挤压、相对滑动。(2)平衡条件法:当相对滑动的物体处于静止状态或匀速运动状态时,利用二力平衡条件判断。2.静摩擦力有无及方向的判断方法(1)平衡条件法:当相互接触的两物体处于静止状态或匀速直线运动状态时,可根据二力平衡条件判断静摩擦力的存在与否及其方向。
(2)假设法:利用假设法进行判断时,可按以下思路进行分析:
[例3] 如图所示,某一时刻汽车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( )A.若v1
解析:若v1
对摩擦力中“三个方向”的理解(1)运动方向:一般指物体相对于地面的运动方向。(2)相对运动方向:通常是指物体相对于参考物体运动的方向,在摩擦力研究中,一般是指相对于摩擦力的施力物体的运动方向。(3)相对运动趋势方向:是指一个物体相对于与它接触的另一个物体有沿某个方向运动的趋势。
[针对训练3] (多选)有三个相同的物体叠放在一起,置于粗糙水平地面上,物体之间不光滑,如图所示。现用一水平力F作用在物体乙上,物体仍保持静止,下列说法正确的是( )A.丙受到地面的摩擦力大小为F,方向水平向左B.甲受到水平向右的摩擦力作用C.乙对丙的摩擦力大小为F,方向水平向右D.丙对乙的摩擦力大小为F,方向水平向右
解析:甲、乙、丙三者整体在水平方向上满足二力平衡,因此丙受到地面的摩擦力大小等于拉力F,方向水平向左,选项A正确;物体甲相对乙没有相对运动或相对运动趋势,甲不受摩擦力,选项B错误;乙相对于丙有向右运动的趋势,丙对乙的摩擦力向左;同理,乙对丙的摩擦力向右,且两力大小均为F,选项C正确,D错误。
模型·方法·结论·拓展
摩擦力的突变问题摩擦力突变的类型(1)静摩擦力大小或方向发生突变。(2)静摩擦力突然变为滑动摩擦力。(3)滑动摩擦力突然变为静摩擦力。可概括为“静—静”突变,“静—动”突变,“动—静”突变,其中相对滑动与相对静止的临界条件为静摩擦力恰好达到最大值。
[示例] 如图所示,物体A的质量为1 kg,置于水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数μ=0.2,从t=0开始,物体以一定的初速度v0向右滑行的同时,受到一个水平向左、大小恒为F0=1 N的作用力,则反映物体受到的摩擦力f随时间变化的图像正确的是(取向右为正方向,g取10 N/kg)( )
解析:物体A向右滑动时,受到地面向左的滑动摩擦力,由f1=μmg,得f1=2 N;物体静止后,因受到向左的拉力F0=1 N
实际生活中的摩擦力我们走路或骑车等行为均是摩擦力的体现。人的行走就是靠鞋底与地面之间的静摩擦力来实现的;人在骑车过程中,使后轮转动,后轮与地面接触处相对地面具有向后的运动趋势,受到地面的摩擦力向前,前轮与地面接触处相对地面具有向前的运动趋势,受向后的摩擦力作用;工业中各式各样的货物传送带,在传输过程中,物品受到了传送带对其向前的静摩擦力;人在洗手时通常会双手摩擦,以除去手上的灰尘和油污;洗衣机工作时,涡轮带动水转动,水与衣服间的摩擦带走了衣服上的污渍;在汽车刹车中应用的制动防抱死系统,作用就是在汽车制动时,使车轮不被抱死,处于边滚边滑(滑移率在20%左右)的状态,以保证车轮与地面间有最大的附着力,能避免在紧急刹车时方向失控及车轮侧滑……可以说,在我们的世界里,只要物体之间发生了相互接触以及有相对运动或相对运动趋势,都会产生摩擦力,离开摩擦力,人类将“寸步难行”。
[示例] 下列选项中的人或物体没有利用摩擦力的是( )A.传送带斜向上输送货物B.竖直上升电梯中的乘客C.运动员跑步D.手握杯子
解析:传送带将货物送到高处,货物相对于传送带有向下滑的趋势,传送带对货物产生静摩擦力,故A错误;乘客在竖直上升电梯中,不存在相对于电梯地板的相对运动或相对运动趋势,因此乘客不受摩擦力作用,故B正确;运动员跑步,脚底相对地面有向后运动的趋势,因此地面给人向前的静摩擦力,故C错误;手握杯子,杯子相对手有向下滑的趋势,因此手给杯子向上的静摩擦力,故D错误。
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