搜索
3．3摩擦力1．摩擦力定义：两个______的物体，当它们发生____________________________，就会在接触面上产生______相对运动或相对运动趋势的力，这种力叫做摩擦力．接触相对运动或有相对运动趋势阻碍2．滑动摩擦力(1)定义：当一个物体在另一个物体表面上滑动的时候，会受到另一个物体阻碍它滑动的力，这种力叫做滑动摩擦力．(2)产生条件：两个物体_____、________、______________、_____________．(3)方向：滑动摩擦力的方向总是____________，并且跟物体的__________的方向相反．(4)大小：滑动摩擦力的大小跟压力成正比，即f＝μN，其中μ是比例常数，叫做动摩擦因数，它的数值与相互接触的两个物体的_____、____________________有关．接触有弹力有相对运动接触面粗糙平行接触面相对运动材料接触面的粗糙程度3．静摩擦力(1)定义：相互接触的两个物体间由于存在________________而产生的摩擦力叫做静摩擦力．(2)产生条件：两个物体______、________、__________________、_____________．(3)方向：总是跟___________，与______________的方向相反．(4)静摩擦力的大小：静摩擦力的大小是个变量，总是随接触面切线方向上的外力的变化而变化，但静摩擦力有一个最大限度，叫_____________，所以静摩擦力的大小范围为0f≤fmax.相对运动趋势接触有弹力有相对运动趋势接触面粗糙接触面平行相对运动趋势最大静摩擦力一、滑动摩擦力●重点解读(1)滑动摩擦力的定义两个互相接触挤压且发生相对运动的物体，在它们的接触面上产生阻碍相对运动的力，这个力叫滑动摩擦力．(2)滑动摩擦力产生的条件产生滑动摩擦力的条件有四个：①两物体接触；②接触的两物体必须相互挤压发生形变，即有弹力；③两物体间要相对滑动；④两物体接触面不光滑．这四个条件缺一不可，必须同时具备，判断时应根据条件依次判断．(3)滑动摩擦力的大小．①感性认识：同一物体在不同面上的摩擦程度不同．不同物体在同一面上摩擦力也不同(拖动一把椅子与拖动一张餐桌用力不同)．②实验分析：(见右图所示)取木块研究，在水平方向上，木块可视为匀速运动．据二力平衡条件知，木块受一个向左的力f与拉力F′平衡．力f就是滑动摩擦力．在竖直方向上，由二力平衡条件知，木块所受的重力G与水平面对它的弹力N大小相等．(G可用弹簧秤测量)讨论：滑动摩擦力f与弹力N有何关系呢？方法：在木块上放砝码，用力拉动木块，使木块匀速运动，从弹簧秤上读出拉力的大小，从而知道滑动摩擦力f的大小，记下f及N的大小并填入表格中．改变砝码的重力，重做几次，得到几组f、N的数据．结论：两个物体间滑动摩擦力的大小f与正压力N成正比，即f＝μN，若将木块放在玻璃上做相同的实验，f＝μN仍成立．【说明】①μ叫做动摩擦因数，它与接触面的材料、粗糙程度有关，μ没有单位．②滑动摩擦力f的大小与物体的运动速度无关，与接触面的大小也无关．③公式f＝μN中的N是两个物体表面间的压力，称为正压力(垂直于接触面的力)，性质上属于弹力，它不是物体的重力，许多情况下需结合物体的平衡条件等加以确定．●难点突破滑动摩擦力的方向．滑块在水平面上运动时，滑块所受滑动摩擦力的方向与滑块的相对运动方向相反．二、静摩擦力●重点解读(1)与静摩擦力有关的一些现象①一辆大卡车停在路上，你用力推，但推不动，据二力平衡原理知，一定有一个力作用在车上抵消了推力的作用，这个力就是静摩擦力．②如右图所示，倾斜的木块上有一本书，书有沿板下滑的趋势但没有滑动，这也是静摩擦力作用的效果．(2)静摩擦力的定义两个相互接触而保持相对静止的物体，当它们之间存在相对滑动趋势时，在它们的接触面上会产生阻碍物体间相对滑动的力，这种力叫静摩擦力．●疑点辨析静摩擦力的有无及方向的判断方法(1)假设法．假设法有两种，一种是假设接触面光滑，不存在摩擦力，看是否改变原来的运动状态．另一种是假设摩擦力存在，看是否改变原来的运动状态．第一种假设往往用来判断做变速运动的物体的静摩擦力和有其他外力存在，物体处于平衡状态时的静摩擦力．第二种假设往往用来判断物体不受其他外力和物体处于平衡状态时的静摩擦力．(2)状态法：根据二力平衡条件、牛顿第二定律(以后学习)或牛顿第三定律，可以判断静摩擦力的方向．假如用一水平力推桌子，若桌子在水平地面上静止不动，这时地面会对桌子施一静摩擦力．根据二力平衡条件可知，该静摩擦力的方向与推力的方向相反．加速状态时物体所受的静摩擦力可由牛顿第二定律确定．(3)利用牛顿第三定律(即作用力与反作用力的关系)来判断．此法关键是抓住“力是成对出现的”，先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向，再根据“反向”确定另一物体受到的静摩擦力的方向．【说明】要正确理解摩擦力产生条件中“相对”的含义：“相对”既不是对“地”，也不是对“观察者”，“相对”的是跟它接触的物体，即把其中一个物体作参考系，分析另一个物体相对于参考系的运动．●难点突破(1)静摩擦力的大小如右图所示，水平面上放一静止的物体，当人用水平力F推时，此物体静止不动，这说明静摩擦力的大小等于F；当人用2F的水平力去推时，物体仍静止不动，此时静摩擦力的大小为2F.可见，静摩擦力的大小随推力的增大而增大，所以说静摩擦力的大小由外部因素决定．当人的水平推力增大到某一值Fmax时，物体就要滑动，此时静摩擦力达到最大值，我们把fmax叫做最大静摩擦力，故静摩擦力的取值范围是：0f≤fmax.①静摩擦力大小与正压力无关，但最大静摩擦力的大小与正压力成正比．②静摩擦力可以是阻力，也可以是动力，如人跑步时地面给人的静摩擦力就是动力，传送带上的物体随传送带一起运动，静摩擦力也是动力．【说明】静摩擦力的大小由外部因素决定，在上图中，只要人未推动物体，则静摩擦力的大小总与人的推力相等．(2)摩擦力规律小结①相对静止的物体只能受到静摩擦力，相对运动的物体只能受到滑动摩擦力．摩擦力发生在相互接触的两个物体之间，如果这两个物体产生相对运动，则为滑动摩擦力；如果这两个物体保持相对静止，并存在相对运动的趋势，则为静摩擦力．在这里，相对运动是指以相互作用的一个物体为参照物，另一个物体相对这个物体位置发生变化；运动是指以地面为参照物，物体相对地面位置发生变化．因此，静止物体不只能受到静摩擦力，也可以受到滑动摩擦力，运动物体不只能受到滑动摩擦力，也可以受到静摩擦力．②滑动摩擦力的方向总是与物体的相对运动方向相反．滑动摩擦力的方向与相对运动的方向相反，静摩擦力方向与相对运动趋势的方向相反．“运动”与“相对运动”是两个不同的概念．与相对运动或相对运动趋势方向相反，并不一定就与运动方向相反．③摩擦力的方向不一定与物体的运动方向在同一条直线上．摩擦力方向与两个物体的接触面相切，与相对运动的方向或相对运动趋势的方向相反，但不一定与物体的运动方向在同一条直线上，即摩擦力的方向不一定与物体的运动方向相同或相反．④摩擦力总是阻碍物体的相对运动．摩擦力的作用效果是阻碍物体之间的相对运动(滑动摩擦力)或阻碍物体之间的相对运动趋势(静摩擦力)、但不一定阻碍物体的运动．摩擦力既可以是阻力，也可以是动力．由f＝μN可知，滑动摩擦力与压力成正比，压力越大，滑动摩擦力越大；最大静摩擦力也与压力成正比，压力越大，最大静摩擦力也越大．而静摩擦力的大小应根据物体的运动状态，利用平衡条件或牛顿运动定律求解．⑤接触面积增大，滑动摩擦力不变．根据f＝μN，滑动摩擦力的大小只由μ、N决定，与物体的运动状态、受力情况以及接触面积的大小无关．滑动摩擦力的大小与接触面积无关，是因为接触面积增大虽然增大了阻碍物体之间的相对运动的作用，但是另一方面，接触面积增大又减小了单位面积上物体受到的压力，因而减小了阻碍物体之间的相对运动的作用．滑动摩擦力的产生条件及方向的判定在下列几种情况中，下图中的物体A是否受到滑动摩擦力的作用？如果受到滑动摩擦力的作用，请指明方向．(A与其他物体的接触面粗糙)(1)(a)图中的A、B两个物体在拉力F作用下共同向右匀速运动．(2)用力F将一张纸从(b)图中的A物体下抽出的过程．(3)(c)图中的A物体沿着粗糙的墙壁下滑．【解析】在问题(1)中，虽然物体A随物体B向右匀速运动，但由于A、B两物体间没有相对运动，所以两物体间没有滑动摩擦力．在问题(2)中，A对纸面有压力，接触面粗糙，且有相对运动，所以A受到滑动摩擦力作用，在纸向右抽出的过程中，A相对纸向左运动，因此所受摩擦力的方向向右．在问题(3)中，A相对墙有滑动，接触面也是粗糙的，但由于A与墙之间没有压力，因此，没有滑动摩擦力．【答案】(1)无(2)有，方向向右(3)无【方法总结】判断滑动摩擦力方向的基本思路：①选研究对象(受滑动摩擦力作用的物体)．②选跟研究对象接触的物体为参考系．③找出研究对象相对参考系的运动方向．④滑动摩擦力的方向与相对运动的方向相反．1—1如右图所示，粗糙传送带上有一货物A，判断在以下各种情况下货物A所受摩擦力的方向：(1)传送带的速度是3m/s，水平向右，货物A的速度是5m/s，水平向右；(2)传送带的速度是3m/s，水平向右，货物A的速度是2m/s，水平向右．【解析】要判断货物A所受摩擦力方向，以传送带为参照物．在第(1)种情况中，货物A相对于传送带水平向右运动；在第(2)种情况中，货物A相对于传送带水平向左运动．【答案】(1)货物A所受摩擦力水平向左(2)货物A所受摩擦力水平向右静摩擦力的产生条件及方向的判定如右图所示，水平桌面上平放一叠共计54张的扑克牌，每一张的质量均为m，用一手指以竖直向下的力压第1张牌，并以一定速度向右移动手指，确保手指与第1张牌之间有相对滑动．设最大静摩擦力与滑动摩擦力相同，手指与第1张牌之间的动摩擦因数为μ1，牌间的动摩擦因数均为μ2，第54张牌与桌面间的动摩擦因数为μ3，且有μ1＞μ2＞μ3，则下列说法正确的是()A．第2张牌到第53张牌之间可能发生相对滑动B．第2张牌到第53张牌之间不可能发生相对滑动C．第1张牌受到手指的摩擦力向左D．第54张牌受到水平桌面的摩擦力向左【解析】由题意知手指相对第1张牌向右运动，则第1张牌受到手指的摩擦力方向向右，C项错．如果第2张牌到第53张牌之间发生了相对滑动，则其中的某一张牌受到的来自于其上方的牌的摩擦力f上必大于其所受来自下方牌的摩擦力f下，牌之间的摩擦因数均为μ2，令每张牌的重力为mg，令f上＝μ2fN，则f下＝μ2(mg＋fN)，总有f下＞f上，即从第2张牌到第53张牌之间不可能有相对滑动发生．将第2张牌到第53张牌视为一个整体，该整体受第1张牌的摩擦力向右，由牛顿第三定律知第53张牌对第54张牌的摩擦力向右，则桌面对第54张牌的摩擦力必向左．【答案】BD2—1在例2中，若在物体A上施一力F，分析(1)、(2)两种情形中，物体B和物体A受摩擦力的情况．【答案】(1)B不受摩擦力作用；A受到地面向左的静擦力(2)B不受摩擦力作用；A受到地面向左的滑动摩擦力摩擦力大小的计算重为400N的木箱放在水平地面上，木箱与地面间的最大静摩擦力是120N，动摩擦因数是0.25，如果分别用70N和150N的水平力推木箱，求木箱受到的摩擦力分别是什么？【解析】由于最大静摩擦力f′max＝120N，当推动F1＝70N时，木箱未动，此时的摩擦力为静摩擦力；当推力为150N时，木箱运动，则摩擦力是滑动摩擦力．用70N水平力推木箱，木箱不动，由二力平衡知木箱受到70N的静摩擦力．用150N水平力推木箱时，木箱运动，由f＝μN知滑动摩擦力f＝μN＝μmg＝0.25×400N＝100N.【答案】70N100N【方法总结】计算摩擦力大小的基本思路：(1)必须首先分析物体的运动情况，判明是滑动摩擦力还是静摩擦力．(2)滑动摩擦力大小的计算直接由摩擦定律f＝μN.求解的关键是根据平衡方程或动力学方程(后面将学习)计算正压力N的大小．静摩擦力