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第3章相互作用第3节摩擦力第3章相互作用学习目标核心素养形成脉络1.知道滑动摩擦力产生的条件，会判断其方向及求解滑动摩擦力的大小．2．知道静摩擦力产生的条件，会判断其方向及求解静摩擦力的大小．3．通过对生活现象的观察，了解调控摩擦力的方法.一、滑动摩擦力1．滑动摩擦力：当两个物体彼此接触和挤压，并发生相对滑动时，在接触面上产生的一种阻碍相对滑动的力．2．滑动摩擦力的方向：滑动摩擦力的方向总是与接触面相切，并与物体相对运动的方向相反．3．滑动摩擦力的大小(1)滑动摩擦力的大小：滑动摩擦力f的大小与压力N成正比．(2)公式：f＝μN其中N表示压力，μ叫动摩擦因数，μ的数值与两物体的材料及接触面的情况(粗糙、干湿程度)有关．二、静摩擦力1．静摩擦力：当两个彼此接触、挤压的物体之间没有发生相对滑动，但具有相对滑动的趋势时，接触面上会产生一种阻碍______________的力，这种力叫做静摩擦力．2．静摩擦力的方向：总是与_______相切并且与____________的方向相反．相对滑动趋势接触面相对滑动趋势3．静摩擦力的大小：由_________决定，随外力的变化而变化．4．最大静摩擦力(1)定义：物体与接触面之间的静摩擦力的_________，也即在外力作用下物体将开始沿接触面滑动时的静摩擦力，用fmax表示．(2)相关因素①与两物体间的压力成正比．②与接触面的粗糙程度有关．外部因素最大值三、摩擦力的调控1．增大摩擦力的方法(1)增大接触面之间的_________程度．(2)增大物体间的_________．2．减小摩擦力的方法(1)减小物体间的压力．(2)在接触面间加润滑剂．粗糙压力思维辨析(1)一个物体在另一个物体表面滑动时，一定产生摩擦力．()(2)滑动摩擦力的方向沿接触面，与物体运动方向相反．()(3)滑动摩擦力的大小与物体的重力成正比．()(4)动摩擦因数的大小与滑动摩擦力大小无关．()(5)汽车轮胎的花纹有利于增加轮胎与接触面的摩擦．()×××√√基础理解受静摩擦力作用的物体一定静止吗？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：不一定静止，两物体只是相对静止．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．对滑动摩擦力的理解与计算问题导引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1N时，木块没有动；逐渐增大拉力到2N时，木块仍静止；继续增大拉力到4N时，木块开始移动，此时拉力突然减小到3.8N，此后木块匀速运动，拉力保持3.8N不变．(1)当测力计的示数为1N时，木块受到的静摩擦力多大？逐渐增大拉力到2N时，木块受到的静摩擦力多大？(2)随着拉力的增大，静摩擦力有什么变化？继续增大拉力到4N时，木块开始移动，这说明了什么？(3)此后木块匀速运动，拉力保持3.8N不变．这说明什么？[要点提示](1)1N2N(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．即木块与桌面间的最大静摩擦力为4N.(3)说明木块与桌面间的滑动摩擦力为3.8N，最大静摩擦力比滑动摩擦力稍大．【核心深化】1．滑动摩擦力产生的条件(1)两物体相互接触挤压．(2)物体间的接触面不光滑．(3)两物体间存在相对运动．2．滑动摩擦力的方向(1)在接触面上，与接触面相切，且与物体相对运动的方向相反．(2)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F＝μFN计算．①正压力FN是物体与接触面间的压力，不一定等于物体的重力，FN的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(匀速直线运动或静止)时，根据二力平衡条件求解．(1)与“相对运动的方向相反”并不是与“运动方向相反”．(2)滑动摩擦力总是阻碍物体的相对运动，而不是阻碍物体的运动．关键能力1对滑动摩擦力的理解(多选)下列有关滑动摩擦力的说法中，正确的是()A．有压力一定有滑动摩擦力B．有滑动摩擦力一定有压力C．滑动摩擦力总是与接触面上的压力垂直D．只有运动物体才受滑动摩擦力[解析]产生滑动摩擦力的条件有三个：存在正压力(相互接触且挤压)、接触面粗糙、发生相对滑动，缺一不可．由产生条件可知，A错误，B正确；滑动摩擦力方向与接触面相切，而压力垂直于接触面，所以滑动摩擦力方向跟接触面上的压力垂直，C正确；擦黑板时，黑板是静止的，但相对黑板擦是运动的，也受滑动摩擦力，所以关键是“相对运动”，故D错误．[答案]BC关键能力2滑动摩擦力的计算如图所示，一个质量为m的物体A，向其施加一个水平方向的力F，使A沿竖直墙壁匀速下滑，若物体A受到的动摩擦因数为μ，那么A物体受到的摩擦力为()A．Ff＝μmg向上B．Ff＝mg向下C．Ff＝F向下D．Ff＝μF向上[解析]物体匀速下滑，因此在竖直方向上合外力为零，所以有：mg＝Ff.根据滑动摩擦力公式有：Ff＝μFN，FN＝F，因此Ff＝μF，且A受到的摩擦力方向向上，所以A、B、C错误，D正确．[答案]D滑动摩擦力分析与计算的两点注意(1)F＝μFN只适用于滑动摩擦力的计算，计算摩擦力时一定要分清是求静摩擦力还是求滑动摩擦力．(2)公式F＝μFN中的FN是物体与接触面之间的正压力，不一定等于物体的重力G.要根据物体的受力来确定．【达标练习】1．下列有关滑动摩擦力的说法中，正确的是()A．物体所受的滑动摩擦力与物体所受的重力成正比B．滑动摩擦力总是与物体运动方向相反C．滑动摩擦力总是阻力D．在粗糙水平面上，滑动摩擦力随着其所受正压力的增大而增大解析：选D.滑动摩擦力与正压力成正比，而不是与重力成正比，所以A选项错误；滑动摩擦力的方向总是与相对运动的方向相反，所以B选项错误；滑动摩擦力既可以作为动力，也可以作为阻力，因此C选项错误；由滑动摩擦力的公式f＝μN可知，正确选项为D.2．(2019·湖南衡阳期中)如图所示，物体在F＝100N，方向水平向左的拉力作用下，沿水平面向右运动．已知物体与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2，物体质量m＝5kg，可知物体所受摩擦力为(g取10m/s2)()A．10N，水平向左B．10N，水平向右C．20N，水平向左D．20N，水平向右解析：选A.物体相对地面运动，故物体受到滑动摩擦力，则摩擦力的大小为f＝μN＝μmg＝0.2×5×10N＝10N；滑动摩擦力的方向与相对运动方向相反，故摩擦力方向水平向左，故A正确，B、C、D错误．静摩擦力的有无及方向判断问题导引如图所示，两物体处于静止状态，试回答下列问题(1)图中物体是否受摩擦力作用？摩擦力的方向如何确定呢？(2)怎样判断相对运动趋势方向呢？[要点提示](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．【核心深化】1．静摩擦力有无的判断(1)根据物体运动状态判断：A、B叠放在一起，用力F拉物体B，而A、B都静止，如图甲所示．假设物体B对A有摩擦力，则A在水平方向上只受到一个力，不可能保持静止状态，所以A、B之间不存在静摩擦力．A、B叠放在一起，用力F拉物体A，而A、B都静止，如图乙所示．假设物体B对A无摩擦力，则A在水平方向上只受到一个力，不可能保持静止状态，所以A、B之间存在静摩擦力．(2)利用假设法判断2．静摩擦力的方向(1)静摩擦力的方向总是跟接触面相切，并且跟物体相对运动趋势的方向相反．如图甲所示，静止在斜面上的物体m有沿斜面下滑的趋势，所以物体受到沿斜面向上的静摩擦力．(2)静摩擦力的方向可以与运动方向相同，也可以与运动方向相反，也可与运动方向不在一条直线上．例如：①手握瓶子在水平方向上运动，此时手对瓶子的静摩擦力的方向竖直向上，与运动方向是垂直的；②如图乙所示，用力F拉水平地面上的物体A，A与物体B保持相对静止且做加速运动时，则B相对A有向后运动的趋势，所以B受到方向与运动方向相同的静摩擦力作用，而B对A的静摩擦力方向向后与A的运动方向相反．3．静摩擦力大小的计算(1)范围：0＜F≤Fmax.(2)静摩擦力的大小与压力大小无关，但最大静摩擦力的大小与压力大小成正比．(3)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．最大静摩擦力Fmax略大于滑动摩擦力，一般情况下，为分析问题方便，可认为二者近似相等．关键能力1静摩擦力的有无及方向的判断(多选)如图所示，A物体受到摩擦力的说法正确的是()A．(a)图中，A沿粗糙的竖直墙面滑下，受向上的摩擦力作用B．(b)图中，A沿光滑的斜面向上运动不受摩擦力作用C．(c)图中，A、B向相反方向运动，A、B间不光滑，A受向右的摩擦力D．(d)图中，A在斜面上静止不动，受沿斜面向上的摩擦力作用[解析]选项A中，物体与墙面无挤压，物体不受摩擦力作用，A错误；选项B中，斜面光滑，所以物体不受摩擦力作用，选项B正确；选项C中，A与B有相互挤压作用且向相反方向运动有相对滑动，故A受向右的摩擦力，选项C正确；选项D中，物体静止在斜面上，物体受静摩擦力作用，方向沿斜面向上，故选项D正确．[答案]BCD静摩擦力有无及方向判断的两点注意(1)静摩擦力的存在是为保持相对静止的需要．做题时要注重判断物体的运动状态．结合受力分析，得到摩擦力是否存在的结论．(2)当物体匀速运动或静止时，可根据二力平衡的知识分析静摩擦力．要灵活选取研究对象，特别是当两个物体的运动状态相同时，常常将这两个物体看作一个整体来处理．关键能力2静摩擦力大小的计算(多选)(2019·唐山高一检测)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作用在乙物体上，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[思路点拨](1)分析乙对甲的摩擦力时可以以甲为研究对象；(2)分析丙对乙的摩擦力时可以以甲、乙整体为研究对象；(3)分析地面对丙的摩擦力时可以以甲、乙、丙三个物体整体为研究对象．[解析]以甲、乙、丙三者整体为研究对象，整体在水平方向上受平衡力的作用，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；以甲为研究对象，甲不受摩擦力，选项B错误；乙对丙的摩擦力与丙对乙的摩擦力大小相等、方向相反，由此可知，乙对丙摩擦力的大小等于F，方向水平向右，故选项C正确，D错误．[答案]AC计算摩擦力的三点技巧(1)求解摩擦力时，先分清是什么摩擦力，然后再选择方法求解．(2)静摩擦力的计算没有公式可用，滑动摩擦力才可用公式f＝μN求解，N是物体与接触面间的正压力，N的大小要根据受力情况来确定，不一定等于mg.(3)若物体处于平衡状态，无论是滑动摩擦力还是静摩擦力，都可用二力平衡条件求解．【达标练习】1．(2019·山东济南一中期中)如图所示，A、B、C三个物体质量相等，它们与传送带间的动摩擦因数也相同．三个物体随传送带一起匀速运动，运动方向如图中箭头所示．则下列说法正确的是()A．A物体受到的摩擦力方向向右B．三个物体中只有A物体受到的摩擦力是零C．B受到的摩擦力沿斜面向下D．B、C受到的摩擦力方向相反解析：选B.A物体做水平方向的匀速直线运动，水平方向不受摩擦力，故A错误；B、C两物体均有相对传送带向下滑动的趋势，故均受到沿斜面向上的静摩擦力，B正确，C、D错误．2．如图所示，A、B两物体重力都等于10N，各接触面间动摩擦因数都等于0.3，F1＝1N和F2＝2N的两个水平力分别作用在A和B上，A、B均静止，则A受的摩擦力和地面对B的摩擦力大小分别为()A．3N，6NB．1N，2NC．1N，1ND．0，1N解析：选C.因两个物体都处于静止状态，故所受的摩擦力均为静摩擦力；对物体A受力