高中物理人教版 (2019)必修 第一册第三章 相互作用——力2 摩擦力授课ppt课件

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册第三章 相互作用——力2 摩擦力授课ppt课件，共50页。PPT课件主要包含了知识点一滑动摩擦力，知识点二静摩擦力，思路点拨等内容，欢迎下载使用。
关键能力·情境探究达成
1．定义：两个相互接触的物体，当它们________时，在接触面上会产生一种____________的力，这种力叫作滑动摩擦力。2．产生条件：(1)物体相互接触且________。(2)接触面粗糙。(3)两物体间有________。
3．方向：总是沿着接触面，并且跟物体________的方向相反。4．大小：Ff＝μF压，即滑动摩擦力的大小跟压力的大小成____。式中μ为__________，没有单位 ，它的数值跟相互接触的两个物体的____和接触面的________有关。
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。
问题1　以上三种情境中的木块除了受到水平拉力外，水平方向都还要受到一个什么性质的力？根据二力平衡，你能确定三种情境中这种性质力的大小吗？提示：滑动摩擦力，3.6 N、6.6 N、5.6 N。问题2　以上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？提示：都是水平向左，其方向总与相对运动方向相反。
问题3　比较甲、乙两图，表明滑动摩擦力大小与何种因素有关？比较甲、丙两图，表明滑动摩擦力大小又与何种因素有关？提示：甲、乙表明，滑动摩擦力的大小与压力大小有关；甲、丙表明，滑动摩擦力的大小与接触面间的材料有关。
2．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)“相对运动”与“运动”意义不同，因此，摩擦力方向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Ff＝μF压计算。①正压力F压是物体与接触面间的压力，不一定等于物体的重力，其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。
角度1　滑动摩擦力的理解【典例1】　有关滑动摩擦力，下列说法中正确的是(　　)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．接触面的动摩擦因数越大，滑动摩擦力也一定越大
B　[滑动摩擦力总是阻碍物体间的相对运动，故滑动摩擦力的方向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Ff＝μFN，与物体在支持面上的滑动速度无关，故C错误；滑动摩擦力的大小Ff＝μFN，接触面的动摩擦因数越大，滑动摩擦力不一定越大，因为滑动摩擦力的大小还与正压力有关，故D错误。]
角度2　滑动摩擦力大小的计算【典例2】　有的地方，人们常用狗拉雪橇载人及物品。已知雪橇与雪地间的动摩擦因数为0.02，雪橇(包括所载人及物品)的总质量为300 kg。若近似认为狗以水平拉力拉着雪橇在水平雪地上做匀速直线运动，求狗拉雪橇的拉力大小。(取重力加速度 g＝9.8 N/kg)
[思路点拨]　以雪橇为研究对象，其受到的拉力和摩擦力如图所示。雪橇在水平雪地上做匀速直线运动，由二力平衡可知，狗拉雪橇的拉力与滑动摩擦力大小相等，由此可求出狗拉雪橇的拉力大小。
[解析]　由题意可知，μ＝0.02，m＝300 kg。雪橇做水平方向的匀速直线运动，则F＝Ff，FN＝mg由滑动摩擦力公式Ff＝μFN，知F＝μmg＝0.02×300 kg×9.8 N/kg＝58.8 N故狗拉雪橇的拉力大小为58.8 N。[答案]　58.8 N
[母题变式]　如果雪地的情况不变，当狗拉着雪橇在水平雪地上加速前进时，雪橇所受的摩擦力是否改变？请简述理由。[解析]　雪撬所受的滑动摩擦力Ff＝μFN，因狗以水平拉力拉雪撬，无论匀速运动，还是加速运动，雪撬对地面的压力均为FN＝mg，故滑动摩擦力Ff＝μmg＝58.8 N，不会改变。[答案]　不变，理由见解析
规律方法　求解滑动摩擦力大小的思路(1)判断滑动摩擦力的有无：根据接触面的性质和物体间是否产生相对运动，确定物体之间是否存在滑动摩擦力。(2)求解滑动摩擦力大小方法的选取①如果物体做匀速直线运动，可根据二力平衡法和公式法求解滑动摩擦力的大小。②如果物体做非匀速直线运动，可根据公式Ff＝μFN求解滑动摩擦力的大小。
[跟进训练]1．(多选)(2022·安徽淮北期中)如图所示，用力拉动木板，使之在桌面上向右滑动。已知木块重20 N，木板重20 N，木块与木板、木板与桌面的动摩擦因数都是0.1，以下说法正确的是(　　)A．木块受到向左的滑动摩擦力B．木板的上下表面都受到向左的滑动摩擦力C．弹簧测力计的读数为2 ND．拉动木板的力为4 N
BC　[以木板为参考系，木块是向左的运动的，所以木块受到向右的滑动摩擦力，故A错误。木板向右运动，其上下表面都受到向左的滑动摩擦力，故B正确。以木板为研究对象，其受力情况如图所示，则木块与木板之间的压力FN2＝20 N，所以木块与木板之间的滑动摩擦力大小Ff 2＝μFN2＝2 N，由二力平衡可知，弹簧测力计的读数为2 N，故C正确。桌面对木板的支持力FN1＝FN2＋G木板＝40 N，木板受桌面的摩擦力 Ff 1＝μFN1＝μ(FN2＋G木板) ＝4 N；又由题意得：F＝Ff 1＋Ff 2＝6 N，所以拉动木板的力为6 N，故D错误。]
1．定义：相互接触的两个物体之间只有________的趋势，而没有________时，所以这时的摩擦力叫作静摩擦力。2．产生条件：(1)物体相互接触且________。(2)接触面粗糙。(3)两物体间相对静止但有____________。
3．方向：总是沿着接触面，跟物体____________的方向相反。4．大小(1)最大静摩擦力：静摩擦力的增大有一个限度，物体间即将开始________时的摩擦力。(2)静摩擦力大小范围：物体间实际产生的静摩擦力在______________________之间。
如图所示，把木块放在水平长木板上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块，在弹簧测力计的指针下轻塞一个小纸团(可以作为指针到达最大位置的标记)，它可以随指针移动。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，观察弹簧测力计示数及其变化情况。
问题1　随着外力的增大，静摩擦力大小变化吗？若变化，如何变化？提示：由二力平衡知，随着外力的增大，静摩擦力大小发生变化，相应增大。问题2　木块开始移动时弹簧测力计的示数有何特点？提示：木块开始移动时弹簧测力计的示数达到最大，即最大静摩擦力。静摩擦力的数值存在一个范围，即0＜F≤Fmax。
问题3　若在木块上增加砝码，木块开始移动时弹簧测力计的示数如何变化？由此得出什么结论？提示：弹簧测力计的达到的最大示数增大。最大静摩擦力随正压力的增大而增大。
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)两物体间有相对运动趋势。
2．静摩擦力的有无判断两法(1)条件判断法：接触面之间有压力、粗糙且有相对运动趋势。(2)假设法
3．静摩擦力的方向(1)方向：与相对运动趋势方向相反，与物体运动方向无直接关系。(2)静摩擦力的方向判定两法①假设法：假设接触面是光滑的，判断物体将向哪个方向滑动。从而确定相对运动趋势的方向，进而判断出静摩擦力的方向。②状态法：当物体受力处于平衡状态时，根据二力平衡，判断出静摩擦力的方向。
4．静摩擦力的大小(1)范围：0＜F≤Fmax。一般情况下，最大静摩擦力Fmax略大于滑动摩擦力，为分析问题方便，可认为二者相等。(2)计算：物体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，最大静摩擦力与正压力成正比。
【典例3】　(多选)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的摩擦力水平向右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
BC　[对A，由于A匀速运动，由二力平衡条件可知，B对A的摩擦力必与F等大反向，故A错误，B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的摩擦力一定为滑动摩擦力，且水平向右，对B由二力平衡条件分析可知，A对B的摩擦力水平向左，故C正确，D错误。]
[母题变式]　上例中，若将二者一起向左做匀速直线运动改为二者一直静止不动，其他条件不变，分析A、B受到摩擦力的大小和方向。提示：A受到B向右的静摩擦力，大小为F；B受到A向左的静摩擦力和地面向右的静摩擦力，大小均为F。
易错警示　易混淆的“三个方向”的辨析(1)运动方向：物体的运动方向一般选地面上固定不动的物体作为参考系判定。(2)相对运动方向：物体间的相对运动方向，指以其中一个物体A为参考系，另一个物体B的运动方向，即为物体B相对物体A的运动方向，反之也可。(3)相对运动趋势的方向：由于两物体间静摩擦力的存在而没有发生相对运动，其相对运动方向可用假设法(假设无静摩擦力)判定。
[跟进训练]2．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。]
学习效果·随堂评估自测
1．(2022·四川凉山彝族自治州期末)关于摩擦力，下列说法正确的是(　　)A．摩擦力的大小与接触面的正压力成正比B．摩擦力的方向与接触面相切，并一定与物体运动方向共线C．运动的物体可以受到静摩擦力，静止的物体也可以受到滑动摩擦力D．静摩擦力一定是阻力，滑动摩擦力不一定是阻力
C　[摩擦力分为静摩擦力和滑动摩擦力两种，静摩擦力的大小与正压力无关(最大静摩擦力除外)，A错误；摩擦力的方向与物体的相对运动方向(相对运动趋势方向)相反，与接触面相切，与运动方向既可以相同，也可以相反，还可以不共线，B错误；摩擦力与物体是否运动无关，运动的物体可以受到静摩擦力，静止的物体也可以受到滑动摩擦力，C正确；静摩擦力和滑动摩擦力可以是阻力，也可以是动力，D错误。]
C　[由滑动摩擦力公式F＝μFN可知，FN是物体受到的弹力，不一定等于物体的重力，故A错误；而μ只与接触面的材料及粗糙程度有关，与摩擦力F、支持力FN无关，故B错误；由滑动摩擦力公式F＝μFN可知，F与μ成正比，与FN成正比，故C正确；由滑动摩擦力公式F＝μFN可知，摩擦力F的大小是由μ和FN决定的，与接触面的大小无关，故D错误。]
3．若小猫沿树匀速攀上和匀速下滑，它所受的摩擦力分别是F1和F2，则(　　)A．F1向下，F2向上，且F1＝F2B．F1向下，F2向上，且F1＞F2C．F1向上，F2向上，且F1＝F2D．F1向上，F2向下，且F1＝F2
C　[由题意可知小猫向上、向下均做匀速运动，且小猫竖直方向上受重力、摩擦力作用，故二力平衡，由重力的大小和方向可推断出摩擦力总是向上的，且大小等于小猫的重力，选项C正确。]
4．如图所示，一重为40 N的木块原来静止在水平桌面上，某瞬间在水平方向上同时受到两个方向相反的力F1、F2的作用，其中F1＝13 N，F2＝6 N。已知木块与桌面间的动摩擦因数为0.2，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求：(1)木块所受的摩擦力的大小和方向；(2)当只将F1撤去时，木块受到的摩擦力的大小和方向；(3)若撤去的力不是F1而是F2，求木块受到的摩擦力的大小和方向。
[解析]　当木块运动时受到的滑动摩擦力为F滑＝μFN＝μG＝0.2×40 N＝8 N故木块受到桌面的最大静摩擦力为8 N。(1)加上F1、F2后，F1和F2相当于一个方向向右、大小为F＝F1－F2＝7 N的力。由于F小于最大静摩擦力，故木块静止，木块受到桌面静摩擦力的作用，大小为7 N，方向水平向左。
(2)将F1撤去后，由于F2小于最大静摩擦力，木块保持静止。由二力平衡知识得，木块受到的静摩擦力大小等于F2，即大小为6 N，方向水平向右。(3)撤掉F2后，由于F1大于最大静摩擦力，则木块受到的摩擦力为滑动摩擦力，大小为8 N，方向水平向左。[答案]　(1)7 N　水平向左　(2)6 N　水平向右　(3)8 N　水平向左
回归本节知识，自我完成以下问题：1．影响滑动摩擦力大小的因素有哪些？提示：压力的大小、接触面的粗糙程度。
2．摩擦力与弹力有哪些关系？提示：(1)存在关系：若两物体间存在摩擦力，则一定存在弹力；但两物体间存在弹力时，却不一定存在摩擦力。(2)方向关系：同一接触面的摩擦力和弹力必垂直。(3)大小关系：①滑动摩擦力的大小Ff＝μFN，即滑动摩擦力与压力成正比。②最大静摩擦力随压力增大而增大，但静摩擦力的大小与压力无直接的关系。
3．静止的物体总受静摩擦力，运动的物体总受滑动摩擦力，这种说法正确吗？提示：不正确。这种认识的错误在于没有准确理解摩擦力定义中“相对”两字的含义。其实，两物体间产生静摩擦力，仅是物体保持相对静止，两者可以以同一速度运动。两物体间若产生滑动摩擦力，两物体一定发生了相对运动，而不一定都运动，可以是一个运动，另一个静止。例如，黑板擦在桌面上滑动，静止的桌面受到黑板擦对它的滑动摩擦力。