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第2课时静摩擦力及其影响因素一、滑动摩擦力的内涵要素1.接触面性质：接触面_____（选填“粗糙”或“光滑”）。2.接触力的情况：___________________。3.运动情况：物体之间没有发生_________，但具有_______________时，接触面上产生的__________________的力。粗糙相互接触且相互挤压相对运动相对运动的趋势阻碍相对运动趋势二、静摩擦力的矢量性1.方向：总是与接触面相切，并与________________________。相对运动趋势的方向相反2.大小：(1)变化特点：开始时，静摩擦力随相对运动趋势方向上外力的增大而_____。当外力增大到某一值时，物体突然开始沿接触面滑动。(2)最大静摩擦力：静摩擦力增大到_________时，所对应的物体与接触面之间的静摩擦力。(3)静摩擦力的大小范围：_________。增大一定限度0f≤fmax三、静摩擦力的影响因素下列有关静摩擦力的描述正确的是_______。①两个物体之间只有相对运动趋势，没有相对运动②静摩擦力的方向与外力无关③静摩擦力大小随外力增大而增大④处于静止状态的物体，所受静摩擦力大小与外力相等①③④一认识静摩擦力1.产生的条件：(1)两物体直接接触且挤压。(2)接触面是粗糙的。(3)两物体有相对滑动的趋势。2.“相对静止”的两个含义：(1)两个物体都静止。(2)两个物体速度相同。①速度相同的匀速直线运动。②初速度和加速度相同的变速运动。3.判断静摩擦力有无的方法：(1)假设法。(2)平衡条件法：根据二力平衡的条件判定。4.静摩擦力的大小：(1)静摩擦力的大小总等于使物体发生相对滑动趋势的外力的大小。两物体间的静摩擦力f在0和最大静摩擦力fmax之间，即0f≤fmax。(2)fmax为最大静摩擦力，大小等于物体刚要发生相对运动时所需要的沿相对运动趋势方向的最小外力。其值略大于滑动摩擦力，有时认为二者相等。(3)静摩擦力的大小与正压力无关，但最大静摩擦力的大小与正压力成正比。【思考·讨论】情境：甲图中自动卸货车开始卸货，货物没有下滑。乙图中旅客随倾斜电梯向上运动。讨论：(1)图甲中自动卸货车车厢启动升起到货物开始下滑的过程中，货物所受静摩擦力的方向是怎样的？(物理观念)提示：静摩擦力的方向沿斜面向上。(2)请从静摩擦力与物体运动关系的角度解释图乙中旅客所受静摩擦力的作用效果是怎样的？(物理观念)提示：静摩擦力的作用效果是使旅客向上运动，静摩擦力的方向与运动方向相同。【典例示范】判断图中物体A是否受摩擦力作用(A和B相对静止)？若有，判断物体A受的摩擦力沿什么方向？世纪金榜导学号【解析】甲图所示情况，物体A处于静止状态，假设物体A受静摩擦力作用，根据二力平衡可知，物体A的平衡状态被破坏，因此假设是错误的，故在甲图情况下物体A不受摩擦力作用。乙图所示情况，物体A也处于平衡状态，由于物体A受向右的力F的作用，由二力平衡可知，物体A一定受向左的静摩擦力作用。丙图所示情况，用力F拉水平地面上的物体B，物体B及其上面的物体A保持相对静止做匀速直线运动，假设物体A受静摩擦力作用，根据二力平衡可知，物体A的平衡条件被破坏，因此假设是错误的，故在丙图情况下物体A不受摩擦力作用。丁图所示情况，由于物体A做匀速直线运动，说明物体A在水平方向上受力平衡，根据二力平衡可知，物体A在水平方向上一定受到静摩擦力的作用与F相平衡，静摩擦力的方向与运动方向相反，即向左。答案：甲、丙图中物体A不受摩擦力作用；乙、丁图中物体A受摩擦力作用，摩擦力的方向都向左。【误区警示】分析静摩擦力的注意事项(1)静摩擦力的方向总是与物体的相对滑动趋势方向相反，与物体的运动方向可能相同。(2)运动或静止的物体都有可能受到静摩擦力作用。(3)静摩擦力的大小与物体所受的外力或运动状态有关，与压力大小无关。【素养训练】1.(多选)(2019·三明高一检测)如图所示，人用手握住一个油瓶，并确保能使油瓶静止在竖直方向上，以下说法中正确的是()A.手握得越紧，油瓶受的摩擦力就会越大B.手握得越紧，油瓶与手之间的动摩擦因数就会越大C.手握得越紧，油瓶与手之间的最大静摩擦力就会越大D.往油瓶里添油，油瓶受的摩擦力会增大【解析】选C、D。油瓶一直静止，因此无论手握多紧，静摩擦力都始终和重力相等，重力增加，摩擦力增加，A错误，D正确；动摩擦因数只与物体的材料以及粗糙程度有关，所以B错误；最大静摩擦力与正压力成正比，C正确。2.重100N的物体，静止在粗糙的水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，当物体受到一个大小为10N，方向水平向右的拉力作用后，水平面对物体的摩擦力大小和方向是()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。物体所受滑动摩擦力大小为：f=μN=0.2×100N=20N；当F=10N20Nf静max时，物体保持静止不动。物体所受到的静摩擦力为：f′=F=10N，方向水平向左，故A正确，B、C、D错误。【补偿训练】如图所示，水平面上叠放着两个物体A、B，现用力F拉B物体，但没有拉动，试判断A、B之间有无摩擦力以及B受地面静摩擦力的方向。【解析】定义法：假设A、B接触面光滑，B静止不动时，A不可能相对B运动，可判定A、B之间无相对运动趋势，也就不存在静摩擦力。但B受到力F作用，相对地面有向右运动的趋势，故摩擦力方向向左。假设法：根据物体的运动状态判断，假设A受到B的静摩擦力作用，则A在水平方向所受的合力不为零，与题意矛盾，故A不受静摩擦力作用。或假设A不受B的静摩擦力作用，则A在水平方向所受的合力为零，与题意相符，故A不受静摩擦力作用。答案：A、B间无摩擦力，地面对B的静摩擦力方向向左二科学探究——粗测最大静摩擦力1.实验目的：粗测最大静摩擦力。2.实验原理：(1)状态分析：水平桌面上，受拉力作用的物块开始运动前，处于静止状态。(2)二力平衡：根据二力平衡，物块所受静摩擦力大小与弹簧测力计的拉力相等。3.实验设计：(1)选用弹簧测力计，获得静摩擦力大小的数据。(2)根据弹簧测力计数据的变化情况，分析静摩擦力大小的变化规律。(3)在物块上添加砝码，改变压力，研究静摩擦力的变化规律。(4)观察记录物块刚开始滑动时，弹簧测力计示数的变化情况。(5)比较两种情况下，弹簧测力计所显示的最大静摩擦力大小与压力的关系。4.实验结论：(1)最大静摩擦力fmax与物体之间正压力N成正比。(2)最大静摩擦力比滑动摩擦力略大。【思考·讨论】请设计实验方案，使静摩擦力大小的变化情况清晰地显示出来。(科学探究)提示：可采用如图所示的方案。将木块固定，木板与木块开始相对滑动前弹簧测力计的示数为静摩擦力大小。【典例示范】如图所示，将两本书逐页交叉在一起后，双手抓住书脊用力向两边拉。世纪金榜导学号(1)如果不能分开，请分析纸张所受静摩擦力的方向？(2)在没有分开的情况下，手的拉力增大，静摩擦力的大小将如何变化，最大静摩擦力呢？【解析】(1)如果不能分开，左侧纸张有向左运动的趋势，其所受静摩擦力的方向向右。同理，右侧纸张受向左的静摩擦力。(2)在没有分开的情况下，手的拉力增大，静摩擦力的大小将增大。最大静摩擦力大小与所受的正压力和接触面的粗糙程度有关，则最大静摩擦力不变。答案：见解析【误区警示】静摩擦力大小变化的两个误区(1)不能认为外力增大时，物体所受的静摩擦力一定增大。如竖直面内，压力增大时，静摩擦力大小不变。(2)不能认为最大静摩擦力是固定值。最大静摩擦力与正压力大小和动摩擦因数有关。【素养训练】1.(多选)如图所示，放在水平桌面上的木块A处于静止状态，所挂的砝码和托盘的总质量为0.6kg，弹簧测力计读数为2N，滑轮摩擦不计。若轻轻取走盘中的部分砝码，使总质量减少到0.1kg时，将会出现的情况是(g取10N/kg，不计托盘重力)()A.弹簧测力计的读数将变小B.A仍静止不动C.A对桌面的摩擦力变小D.A所受的摩擦力方向向左【解析】选B、C。由平衡状态可知木块A所受的最大静摩擦力至少为4N，方向向左，若使总质量减少到0.1kg，此时向右的拉力为1N，摩擦力方向向右，大小为1N，所以B、C对，A、D错。2.如图所示，重为200N的A木块放在水平桌面上静止不动，桌面与木块之间的动摩擦因数μ=0.1。现将重为15N的B物体通过轻质细绳，跨过定滑轮与A木块连结在一起，则水平桌面与A之间的摩擦力大小为_____N。当B物体的重力变为30N，则水平桌面与A之间的摩擦力大小变为_______N。(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)【解析】物体A水平方向受绳的拉力和摩擦力，A受的最大静摩擦力fmax=f=μN=0.1×200N=20N。当用15N力拉A时，A不动，则A受到静摩擦力为15N。当用30N力拉A时，A物体开始滑动，则A受到滑动摩擦力f=μN=0.1×200N=20N。答案：1520【补偿训练】1.如图所示，重物A、B叠放在水平桌面上。质量分别为m1、m2、m3的物体分别通过细线跨过定滑轮水平系在重物A、B上，已知m1m2+m3，A、B保持静止。现将m3解下放在物体A的上方，发现A、B仍处于静止。关于A、B间的摩擦力f1和B与桌面的摩擦力f2的变化情况，下列说法中正确的是()A.f1变大，f2不变B.f1变大，f2变大C.f1变小，f2不变D.f1变小，f2变大【解析】选D。对于重物A，受水平向左的拉力和静摩擦力f1，处于静止状态。m3放到重物A上时，f1一定变小。对于重物B，开始时受到水平向右的拉力大小为m1g，A给的水平向左的静摩擦力大小为f1=(m2+m3)g，由于m1m2+m3，故桌面肯定要给B一个水平向左的静摩擦力f2，此时有：m1g=f2+f1，当m3放到重物A上时，f1减小，故f2变大，则D正确，A、B、C错误。2.物体A、B间接触面粗糙，如图所示，物体A在拉力Fa、Fb作用下做匀速运动，下列关于A、B物体所受滑动摩擦力的说法正确的是()A.图甲中A、B所受滑动摩擦力的方向都跟物体的运动方向相反B.图甲中A、B所受滑动摩擦力都是阻力C.由图乙可知，受滑动摩擦力的物体不一定是运动的D.图甲、乙中拉力Fa、Fb相等【解析】选C。图甲中物体A所受滑动摩擦力向左，与运动方向相反；物体B所受滑动摩擦力方向向右，作为动力使物体向右运动，二者方向相同，A、B错误。图乙中，B物体虽受滑动摩擦力，但不运动，C正确。由f=μN，而N=mg，但是两物体A、B质量不一定相等，所以Fa、Fb不一定相等，D错误。【拓展例题】考查内容：静摩擦力、最大静摩擦力和滑动摩擦力【典例】把一个重为G的物体，用一个水平方向的力F=kt(k为恒量，t为时间)压在竖直墙壁上，如图所示，从t=0开始物体所受的摩擦力f随时间t的变化关系是图中的()【正确解答】选B。由于物体受到的水平推力为F=kt，则墙与物体之间的压力N=kt，开始的一段时间内F比较小，物体受到的摩擦力f小于物体的重力G，物体沿墙壁下滑，物体所受摩擦力为滑动摩擦力，由f=μN=μkt，可知f与t成正比。当滑动摩擦力f大小等于重力G时，物体不能立即停止运动，物体受到的摩擦力仍然是滑动摩擦力，并随着F的增大，摩擦力继续增大，摩擦力将大于重力，物体做减速运动直至静止。物体静止之后，所受摩擦力为静摩擦力，其大小与F无关，总跟使物体向下运动的重力相等。故B正确。【课堂回眸】