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高中教科版 (2019)3 摩擦力课前预习ppt课件
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这是一份高中教科版 (2019)3 摩擦力课前预习ppt课件，共40页。PPT课件主要包含了内容索引，自主预习·新知导学，合作探究·释疑解惑，课堂小结，随堂练习，课标定位，素养阐释，问题引领，归纳提升，典型例题等内容，欢迎下载使用。
1.知道滑动摩擦力的产生条件。2.能运用滑动摩擦力公式来计算滑动摩擦力,会判断滑动摩擦力的方向。3.认识静摩擦的规律,知道静摩擦力的变化范围及其最大值,知道最大静摩擦力略大于滑动摩擦力。4.会根据物体的平衡条件简单地计算摩擦力的大小。
1.通过对摩擦力概念的理解,形成物理观念。2.通过对具体情境中摩擦力的分析,形成科学思维。3.根据摩擦力的探究方案获得数据,分析获得两类摩擦力的性质,掌握科学探究方法。
一、认识滑动摩擦力1.定义:两个物体相互接触并挤压,当它们沿接触面发生相对滑动时,每个物体的接触面上都会受到对方施加的阻碍相对运动的力,这种力叫作滑动摩擦力。2.方向:总是沿着接触面,并且跟物体的相对运动方向相反。二、研究滑动摩擦力的大小1.结论:滑动摩擦力f的大小跟压力N成正比,也就是跟两个物体表面间的垂直作用力成正比,即f=μN。其中比例系数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。2.很多雪橇采用钢制滑板,说一下用钢制滑板的原因。提示:(1)钢制滑板耐磨;(2)钢与冰的动摩擦因数小。
三、认识静摩擦力1.概念:存在于两个相对静止的物体间的摩擦力。2.作用:阻碍相对运动的发生。3.方向:总是沿着接触面,并且跟物体相对运动趋势的方向相反。四、静摩擦力的大小及最大静摩擦力1.最大静摩擦力:静摩擦力的最大值,用f静max表示,其大小等于物体将要发生相对运动时的摩擦力。2.静摩擦力的大小: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0
【思考讨论】 1.判断下列说法的正误。(1)摩擦力总是阻碍物体的运动或运动趋势。( )(2)摩擦力一定产生于两个相互接触的物体间。( )(3)静摩擦力的方向总是与物体运动的方向相反。( )(4)静摩擦力的大小随外力的增大而增大。( )(5)最大静摩擦力大小略大于滑动摩擦力大小。( )(6)滑动摩擦力方向可能与物体运动的方向相同。( )(7)摩擦力的大小与正压力成正比。( )(8)只有静止的物体才能受到静摩擦力的作用。( )
2.分析以下问题:(1)用力将黑板擦(毛较长)在黑板上滑动,观察毛刷的弯曲方向。如图所示,毛刷为什么向后弯曲? (2)把手按在桌面上,用力向前滑动,手有什么感觉?增大手与桌面的压力,感觉有什么不同?说明什么?
提示:(1)毛刷向后弯曲,因为毛刷所受滑动摩擦力的方向沿板面与板擦运动方向相反。(2)手受到向后的阻力(滑动摩擦力),滑动摩擦力大小随着压力的增大而增大,并与正压力成正比,f=μN。
3.按如图所示实验装置做一做。 (1)木块受到的摩擦力和弹簧测力计示数有什么关系?(2)在木块上添加重物,增大木块对木板的压力时,摩擦力如何变化?(3)在木板上铺一块(较粗糙的)毛巾,摩擦力如何变化?提示:(1)大小相等,方向相反;(2)变大;(3)变大。
如图所示,物体A、B接触面粗糙,用水平向左的拉力F把物体B拉出。 (1)把物体B拉出的过程中,物体A受的是静摩擦力还是滑动摩擦力?(2)物体A所受的滑动摩擦力可以通过弹簧测力计测出来吗?(3)物体B受几个摩擦力?
提示:(1)A相对于B发生了运动,所以A受B的摩擦力为滑动摩擦力。(2)可以。因为物体A在水平方向受两个力,弹簧测力计的拉力和B对A的摩擦力,而A保持静止,所以这两个力平衡;即弹簧测力计拉力的大小等于滑动摩擦力的大小。(3)物体B的下表面与接触面都是粗糙的,B的上下表面都要受到摩擦力,即受2个摩擦力作用且都是滑动摩擦,摩擦力的方向都向右,阻碍B的运动。
1.滑动摩擦力产生的条件(1)两物体相互接触且有挤压。(2)物体间的接触面粗糙。(3)两物体间发生相对运动。2.滑动摩擦力的大小的计算方法(1)公式法:根据公式f=μN计算。(2)二力平衡法:根据二力平衡条件求解。
3.N的理解N是指两个物体表面间的压力,称为正压力(垂直于接触面的力),是弹力,它不一定等于物体的重力,许多情况下需结合物体的平衡条件等加以确定。
4.μ的理解μ是动摩擦因数,没有单位。它的大小与相互接触的两个物体的材料、接触面的粗糙程度有关,与物体的受力情况、运动状态、接触面积的大小均无关。
5.滑动摩擦力的方向总是沿着接触面的切线方向,且与相对运动的方向相反。注意:滑动摩擦力的方向与“相对运动”方向相反,但与运动方向可以相同,可以相反,滑动摩擦力可以是动力,也可以是阻力。
【例题1】 自由长度为17 cm的轻质弹簧,劲度系数k=2 000 N/m,用其对水平面上重200 N的物体施加水平弹力。当弹簧长度为21 cm时,物体恰能在水平面上做匀速直线运动。所有操作均在弹簧弹性限度内,求:(1)物体与水平面间的动摩擦因数。(2)当物体在水平方向保持静止,且弹簧长度为15 cm时,物体受到的摩擦力多大?(3)如果在物体水平向右直线运动时,突然使弹簧长度维持为16 cm,在继续向右滑行阶段,物体受到的摩擦力的大小和方向如何?答案:(1)0.4 (2)40 N (3)80 N,方向水平向左
解析:(1)将弹簧的长度单位由cm换算为m,17 cm=0.17 m,21 cm=0.21 m匀速运动时,滑动摩擦力大小等于此时的弹簧弹力,有f1=F1根据胡克定律可知F1=kx1其中x1=0.21 m-0.17 m=0.04 m根据滑动摩擦力公式可知f1=μmg联立解得μ=0.4。(2)15 cm=0.15 m此时物体受到静摩擦力作用,有f2=F2根据胡克定律可知F2=kx2其中x2=0.17 m-0.15 m=0.02 m联立解得静摩擦力为f2=40 N。(3)物体向右滑行,受到滑动摩擦力作用,有f3=μmg=80 N,方向水平向左。
【变式训练1】 (原创)某同学在学习了滑动摩擦力后,设计了一个测量两张纸之间的动摩擦因数的实验:
如图所示,在木块A与木板B上贴上待测的纸,B木板水平固定,沙桶通过细线与木块A相连,调节沙桶中沙的重量,使木块A匀速向左运动,测出沙桶和沙的总质量m,以及木块A和上面贴纸的质量m'。
(1)用以上方法测两纸间的动摩擦因数μ,μ的表达式是 。 (2)该同学为什么要把纸贴在木块A和木板B上,而不直接测量两张纸间的滑动摩擦力?(3)在实际操作中,发现要保证木块A做匀速运动较困难,请你对这个实验作一改进来克服这一困难。①你设计的改进方案是什么?②根据你的方案,得出的动摩擦因数的表达式是 ; ③根据你的方案要添加的器材有 。
在矿山、码头、工厂中多用传送带将货物由低处传送到高处。如图所示,传送带匀速转动,货物和传送带相对静止。(1)传送带靠什么力把货物送到高处的?此力方向如何?(2)只有静止的物体才受静摩擦力吗?静摩擦力总是阻碍物体的运动吗?
提示:(1)静摩擦力。静摩擦力的方向沿斜面向上(与物体运动方向相同)。(2)不是。静摩擦力发生在两个相对静止的物体之间,物体本身可以运动。静摩擦力阻碍的是相对运动,并不总是阻碍物体的运动。静摩擦力也可以是动力。
1.静摩擦力产生的条件(1)两物体的接触面是粗糙的。(2)两物体存在相对运动趋势。(3)两物体在接触面上有压力(弹力)。2.静摩擦力的方向(1)沿着接触面,并且跟物体间相对运动趋势的方向相反。(2)跟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)大小的范围:0
解析:A、B与地面间的最大静摩擦力分别为f静maxA=μGA=0.2×50 N=10 N,f静maxB=μGB=0.2×30 N=6 N根据胡克定律得,弹簧的弹力大小为F弹=kx=100×0.05 N=5 N当F=1 N时,F弹-F=4 N
【变式训练2】(a)图中小明用50 N的水平力推木箱,没推动,此时木箱受到的摩擦力为f1;(b)图中小明用80 N的水平力恰好能推动木箱,此时木箱受的摩擦力为f2;(c)图中小明用100 N的力把木箱推动了,此时木箱受到的摩擦力为f3。已知木箱对地面的压力为300 N,木箱与地面间动摩擦因数为0.25,则f1、f2、f3的大小分别为( )
A.0 N,80 N,100 NB.0 N,80 N,75 NC.50 N,80 N,100 ND.50 N,80 N,75 N答案:D
解析:题图(a)中用50 N的水平力推木箱,木箱不动,静摩擦力与推力平衡,故f1=50 N;题图(b)中,用80 N的水平力恰能推动木箱,故静摩擦力达到最大值,即f2=80 N;题图(c)中,小孩把木箱推动了,受滑动摩擦力,大小为f3=μN=0.25×300 N=75 N。综上所述,D正确,A、B、C错误。
1.(摩擦力的产生条件)关于摩擦力的产生,下列说法正确的是( )A.相互压紧的粗糙物体间一定有摩擦力B.有相对运动或有相对运动趋势的物体间一定有摩擦力C.相互压紧并运动的物体间一定有摩擦力作用D.只有相互压紧和发生相对运动(或有相对运动趋势)的物体间才可能有摩擦力的作用答案:D解析:要产生摩擦力,首先要有弹力,其次要接触面不光滑,还要有相对运动或有相对运动趋势,故只有D正确。
2.(静摩擦力的大小)(多选)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,下列说法正确的是( )A.若增大铁夹对小球的压力,小球受到的摩擦力变大B.若增大铁夹对小球的压力,小球受到的摩擦力不变C.机械手臂受到的摩擦力方向竖直向下D.若铁夹水平缓慢移动且小球仍然相对铁夹静止,小球受到的摩擦力不变答案:BCD
解析:对小球进行受力分析,如图所示,小球处于平衡状态,根据力的平衡条件有f=mg,增大铁夹对小球的压力,小球受到的摩擦力不变,故A错误,B正确;机械手臂受到的摩擦力和小球受到的摩擦力是一对作用力和反作用力,大小相等,方向相反,即机械手臂受到的摩擦力方向竖直向下,故C正确;铁夹水平移动,小球竖直方向的合力仍然为零,则摩擦力大小仍然等于重力,即受到的摩擦力不变,故D正确。
3.(静摩擦力的方向)如图所示,放在固定斜面上的物体处于静止状态,物体所受静摩擦力的方向是( )A.垂直斜面向上B.垂直斜面向下C.沿斜面向上D.沿斜面向下答案:C解析:假设斜面光滑,则物体有沿斜面下滑的运动趋势,而实际上物体静止,所以物体所受静摩擦力沿斜面向上,选项C正确。
4.(动摩擦因数)(原创)将一质量为0.50 kg的物块放置在水平面上,用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动物块,弹簧测力计的示数为1.0 N。重力加速度g取10 m/s2,下表为部分材料之间的动摩擦因数,则物块与水平面的材料可能是( )
A.木—金属B.木—木C.木—冰D.钢—钢答案:A
1.知道滑动摩擦力的产生条件。2.能运用滑动摩擦力公式来计算滑动摩擦力,会判断滑动摩擦力的方向。3.认识静摩擦的规律,知道静摩擦力的变化范围及其最大值,知道最大静摩擦力略大于滑动摩擦力。4.会根据物体的平衡条件简单地计算摩擦力的大小。
1.通过对摩擦力概念的理解,形成物理观念。2.通过对具体情境中摩擦力的分析,形成科学思维。3.根据摩擦力的探究方案获得数据,分析获得两类摩擦力的性质,掌握科学探究方法。
一、认识滑动摩擦力1.定义:两个物体相互接触并挤压,当它们沿接触面发生相对滑动时,每个物体的接触面上都会受到对方施加的阻碍相对运动的力,这种力叫作滑动摩擦力。2.方向:总是沿着接触面,并且跟物体的相对运动方向相反。二、研究滑动摩擦力的大小1.结论:滑动摩擦力f的大小跟压力N成正比,也就是跟两个物体表面间的垂直作用力成正比,即f=μN。其中比例系数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。2.很多雪橇采用钢制滑板,说一下用钢制滑板的原因。提示:(1)钢制滑板耐磨;(2)钢与冰的动摩擦因数小。
三、认识静摩擦力1.概念:存在于两个相对静止的物体间的摩擦力。2.作用:阻碍相对运动的发生。3.方向:总是沿着接触面,并且跟物体相对运动趋势的方向相反。四、静摩擦力的大小及最大静摩擦力1.最大静摩擦力:静摩擦力的最大值,用f静max表示,其大小等于物体将要发生相对运动时的摩擦力。2.静摩擦力的大小: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0
【思考讨论】 1.判断下列说法的正误。(1)摩擦力总是阻碍物体的运动或运动趋势。( )(2)摩擦力一定产生于两个相互接触的物体间。( )(3)静摩擦力的方向总是与物体运动的方向相反。( )(4)静摩擦力的大小随外力的增大而增大。( )(5)最大静摩擦力大小略大于滑动摩擦力大小。( )(6)滑动摩擦力方向可能与物体运动的方向相同。( )(7)摩擦力的大小与正压力成正比。( )(8)只有静止的物体才能受到静摩擦力的作用。( )
2.分析以下问题:(1)用力将黑板擦(毛较长)在黑板上滑动,观察毛刷的弯曲方向。如图所示,毛刷为什么向后弯曲? (2)把手按在桌面上,用力向前滑动,手有什么感觉?增大手与桌面的压力,感觉有什么不同?说明什么?
提示:(1)毛刷向后弯曲,因为毛刷所受滑动摩擦力的方向沿板面与板擦运动方向相反。(2)手受到向后的阻力(滑动摩擦力),滑动摩擦力大小随着压力的增大而增大,并与正压力成正比,f=μN。
3.按如图所示实验装置做一做。 (1)木块受到的摩擦力和弹簧测力计示数有什么关系?(2)在木块上添加重物,增大木块对木板的压力时,摩擦力如何变化?(3)在木板上铺一块(较粗糙的)毛巾,摩擦力如何变化?提示:(1)大小相等,方向相反;(2)变大;(3)变大。
如图所示,物体A、B接触面粗糙,用水平向左的拉力F把物体B拉出。 (1)把物体B拉出的过程中,物体A受的是静摩擦力还是滑动摩擦力?(2)物体A所受的滑动摩擦力可以通过弹簧测力计测出来吗?(3)物体B受几个摩擦力?
提示:(1)A相对于B发生了运动,所以A受B的摩擦力为滑动摩擦力。(2)可以。因为物体A在水平方向受两个力,弹簧测力计的拉力和B对A的摩擦力,而A保持静止,所以这两个力平衡;即弹簧测力计拉力的大小等于滑动摩擦力的大小。(3)物体B的下表面与接触面都是粗糙的,B的上下表面都要受到摩擦力,即受2个摩擦力作用且都是滑动摩擦,摩擦力的方向都向右,阻碍B的运动。
1.滑动摩擦力产生的条件(1)两物体相互接触且有挤压。(2)物体间的接触面粗糙。(3)两物体间发生相对运动。2.滑动摩擦力的大小的计算方法(1)公式法:根据公式f=μN计算。(2)二力平衡法:根据二力平衡条件求解。
3.N的理解N是指两个物体表面间的压力,称为正压力(垂直于接触面的力),是弹力,它不一定等于物体的重力,许多情况下需结合物体的平衡条件等加以确定。
4.μ的理解μ是动摩擦因数,没有单位。它的大小与相互接触的两个物体的材料、接触面的粗糙程度有关,与物体的受力情况、运动状态、接触面积的大小均无关。
5.滑动摩擦力的方向总是沿着接触面的切线方向,且与相对运动的方向相反。注意:滑动摩擦力的方向与“相对运动”方向相反,但与运动方向可以相同,可以相反,滑动摩擦力可以是动力,也可以是阻力。
【例题1】 自由长度为17 cm的轻质弹簧,劲度系数k=2 000 N/m,用其对水平面上重200 N的物体施加水平弹力。当弹簧长度为21 cm时,物体恰能在水平面上做匀速直线运动。所有操作均在弹簧弹性限度内,求:(1)物体与水平面间的动摩擦因数。(2)当物体在水平方向保持静止,且弹簧长度为15 cm时,物体受到的摩擦力多大?(3)如果在物体水平向右直线运动时,突然使弹簧长度维持为16 cm,在继续向右滑行阶段,物体受到的摩擦力的大小和方向如何?答案:(1)0.4 (2)40 N (3)80 N,方向水平向左
解析:(1)将弹簧的长度单位由cm换算为m,17 cm=0.17 m,21 cm=0.21 m匀速运动时,滑动摩擦力大小等于此时的弹簧弹力,有f1=F1根据胡克定律可知F1=kx1其中x1=0.21 m-0.17 m=0.04 m根据滑动摩擦力公式可知f1=μmg联立解得μ=0.4。(2)15 cm=0.15 m此时物体受到静摩擦力作用,有f2=F2根据胡克定律可知F2=kx2其中x2=0.17 m-0.15 m=0.02 m联立解得静摩擦力为f2=40 N。(3)物体向右滑行,受到滑动摩擦力作用,有f3=μmg=80 N,方向水平向左。
【变式训练1】 (原创)某同学在学习了滑动摩擦力后,设计了一个测量两张纸之间的动摩擦因数的实验:
如图所示,在木块A与木板B上贴上待测的纸,B木板水平固定,沙桶通过细线与木块A相连,调节沙桶中沙的重量,使木块A匀速向左运动,测出沙桶和沙的总质量m,以及木块A和上面贴纸的质量m'。
(1)用以上方法测两纸间的动摩擦因数μ,μ的表达式是 。 (2)该同学为什么要把纸贴在木块A和木板B上,而不直接测量两张纸间的滑动摩擦力?(3)在实际操作中,发现要保证木块A做匀速运动较困难,请你对这个实验作一改进来克服这一困难。①你设计的改进方案是什么?②根据你的方案,得出的动摩擦因数的表达式是 ; ③根据你的方案要添加的器材有 。
在矿山、码头、工厂中多用传送带将货物由低处传送到高处。如图所示,传送带匀速转动,货物和传送带相对静止。(1)传送带靠什么力把货物送到高处的?此力方向如何?(2)只有静止的物体才受静摩擦力吗?静摩擦力总是阻碍物体的运动吗?
提示:(1)静摩擦力。静摩擦力的方向沿斜面向上(与物体运动方向相同)。(2)不是。静摩擦力发生在两个相对静止的物体之间,物体本身可以运动。静摩擦力阻碍的是相对运动,并不总是阻碍物体的运动。静摩擦力也可以是动力。
1.静摩擦力产生的条件(1)两物体的接触面是粗糙的。(2)两物体存在相对运动趋势。(3)两物体在接触面上有压力(弹力)。2.静摩擦力的方向(1)沿着接触面,并且跟物体间相对运动趋势的方向相反。(2)跟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)大小的范围:0
解析:A、B与地面间的最大静摩擦力分别为f静maxA=μGA=0.2×50 N=10 N,f静maxB=μGB=0.2×30 N=6 N根据胡克定律得,弹簧的弹力大小为F弹=kx=100×0.05 N=5 N当F=1 N时,F弹-F=4 N
【变式训练2】(a)图中小明用50 N的水平力推木箱,没推动,此时木箱受到的摩擦力为f1;(b)图中小明用80 N的水平力恰好能推动木箱,此时木箱受的摩擦力为f2;(c)图中小明用100 N的力把木箱推动了,此时木箱受到的摩擦力为f3。已知木箱对地面的压力为300 N,木箱与地面间动摩擦因数为0.25,则f1、f2、f3的大小分别为( )
A.0 N,80 N,100 NB.0 N,80 N,75 NC.50 N,80 N,100 ND.50 N,80 N,75 N答案:D
解析:题图(a)中用50 N的水平力推木箱,木箱不动,静摩擦力与推力平衡,故f1=50 N;题图(b)中,用80 N的水平力恰能推动木箱,故静摩擦力达到最大值,即f2=80 N;题图(c)中,小孩把木箱推动了,受滑动摩擦力,大小为f3=μN=0.25×300 N=75 N。综上所述,D正确,A、B、C错误。
1.(摩擦力的产生条件)关于摩擦力的产生,下列说法正确的是( )A.相互压紧的粗糙物体间一定有摩擦力B.有相对运动或有相对运动趋势的物体间一定有摩擦力C.相互压紧并运动的物体间一定有摩擦力作用D.只有相互压紧和发生相对运动(或有相对运动趋势)的物体间才可能有摩擦力的作用答案:D解析:要产生摩擦力,首先要有弹力,其次要接触面不光滑,还要有相对运动或有相对运动趋势,故只有D正确。
2.(静摩擦力的大小)(多选)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,下列说法正确的是( )A.若增大铁夹对小球的压力,小球受到的摩擦力变大B.若增大铁夹对小球的压力,小球受到的摩擦力不变C.机械手臂受到的摩擦力方向竖直向下D.若铁夹水平缓慢移动且小球仍然相对铁夹静止,小球受到的摩擦力不变答案:BCD
解析:对小球进行受力分析,如图所示,小球处于平衡状态,根据力的平衡条件有f=mg,增大铁夹对小球的压力,小球受到的摩擦力不变,故A错误,B正确;机械手臂受到的摩擦力和小球受到的摩擦力是一对作用力和反作用力,大小相等,方向相反,即机械手臂受到的摩擦力方向竖直向下,故C正确;铁夹水平移动,小球竖直方向的合力仍然为零,则摩擦力大小仍然等于重力,即受到的摩擦力不变,故D正确。
3.(静摩擦力的方向)如图所示,放在固定斜面上的物体处于静止状态,物体所受静摩擦力的方向是( )A.垂直斜面向上B.垂直斜面向下C.沿斜面向上D.沿斜面向下答案:C解析:假设斜面光滑,则物体有沿斜面下滑的运动趋势,而实际上物体静止,所以物体所受静摩擦力沿斜面向上,选项C正确。
4.(动摩擦因数)(原创)将一质量为0.50 kg的物块放置在水平面上,用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动物块,弹簧测力计的示数为1.0 N。重力加速度g取10 m/s2,下表为部分材料之间的动摩擦因数,则物块与水平面的材料可能是( )
A.木—金属B.木—木C.木—冰D.钢—钢答案:A
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