搜索
2.摩擦力一、滑动摩擦力【思考】如图,在接触面相同的情况下,滑动摩擦力的大小跟压力的大小存在怎样的关系?提示:滑动摩擦力的大小跟压力的大小成正比。1.滑动摩擦力的内涵要素:(1)接触情况:两个物体相互___________。(2)运动情况:两个物体沿接触面发生_________。(3)性质:每个物体的接触面上所受到的对方施加的_____________的力。(4)方向:总是沿着接触面,并且跟物体____________________。接触并挤压相对运动阻碍相对运动相对运动的方向相反2.滑动摩擦力的大小:(1)文字表述:滑动摩擦力的大小跟压力的大小_______。(2)数学表达式:Ff=_____。成正比μF压二、静摩擦力1.静摩擦力的内涵要素:(1)接触情况:两个物体相互___________。(2)运动情况:两个物体沿接触面具有_____________。(3)性质:每个物体的接触面上所受到的对方施加的_________________的力。接触并挤压相对运动趋势阻碍相对运动趋势(4)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2.静摩擦力的大小及最大静摩擦力:(1)静摩擦力的大小特点:只要物体间没有产生相对运动,静摩擦力的大小就随着外力的增大而_____,并与外力保持_________。增大大小相等(2)最大静摩擦力:物体即将发生_________时受到的摩擦力。(3)静摩擦力大小范围:_________。(4)下列因素与最大静摩擦力大小有关的是_______。①外力的大小②物体间正压力的大小③接触面的粗糙程度④接触面的材料相对运动0F≤Fmax②③④一认识滑动摩擦力1.滑动摩擦力产生的条件:(1)接触面粗糙;(2)两物体相互接触;(3)两物体相互挤压,即两者之间存在弹力;(4)两物体沿接触面发生相对滑动。2.滑动摩擦力的方向与运动方向的关系:(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。【思考·讨论】如图,快件随传送带运动。分析快件刚放到水平传送带上时,快件所受滑动摩擦力的方向与传送带运动方向的关系如何?(物理观念)提示:与传送带运动方向相同。【典例示范】(多选)一只猫在桌边猛地将桌布从鱼缸下向右拉出,鱼缸在桌面上继续向右滑行了一段距离后停下,关于桌布和鱼缸所受滑动摩擦力的方向世纪金榜导学号()A.桌布对鱼缸的滑动摩擦力方向向左B.桌布对鱼缸的滑动摩擦力方向向右C.鱼缸对桌布的滑动摩擦力方向向左D.鱼缸对桌布的滑动摩擦力方向向右【解析】选B、C。鱼缸相对桌布向左运动,桌布对鱼缸的滑动摩擦力方向向右,故选项A错误,选项B正确;桌布相对鱼缸向右运动,鱼缸对桌布的滑动摩擦力方向向左,故选项C正确,选项D错误。【规律方法】判断滑动摩擦力方向的步骤(1)明确发生相对运动的是哪两个物体。(2)将一个物体作为参考系(视为静止)。(3)判断另一个物体的运动方向。(4)根据滑动摩擦力的方向总是跟相对运动方向相反,判断滑动摩擦力的方向。【母题追问】1.(多选)根据【典例示范】情境,判断桌面和鱼缸的相对运动方向(物理观念)()A.鱼缸相对桌面向右运动B.鱼缸相对桌面向左运动C.桌面相对鱼缸向右运动D.桌面相对鱼缸向左运动【解析】选A、D。判断鱼缸相对桌面的运动,将桌面视为静止,鱼缸相对桌面向右运动,故选项A正确,B错误;判断桌面相对鱼缸的运动,将鱼缸视为静止,桌面相对鱼缸向左运动,故选项C错误,D正确。2.(多选)根据【典例示范】情境,判断鱼缸与桌面所受滑动摩擦力的方向(物理观念)()A.桌面对鱼缸的滑动摩擦力方向向左B.桌面对鱼缸的滑动摩擦力方向向右C.鱼缸对桌面的滑动摩擦力方向向左D.鱼缸对桌面的滑动摩擦力方向向右【解析】选A、D。鱼缸相对桌面向右运动,则桌面对鱼缸的滑动摩擦力方向向左,故选项A正确,B错误;桌面相对鱼缸向左运动,则鱼缸对桌面的滑动摩擦力方向向右,故选项C错误,D正确。二科学探究:研究滑动摩擦力的大小1.实验目的:研究滑动摩擦力大小与接触面的情况、压力的定量关系。2.设计思路:(1)实验方法:控制变量法。①控制接触面粗糙程度不变,研究滑动摩擦力的大小与压力的定量关系。②控制压力不变,研究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系。(2)测量的两个物理量。①滑动摩擦力的大小。a.实验原理:根据二力平衡,滑动摩擦力的大小与弹簧测力计示数相等。b.数据的收集方法:如图所示,滑动摩擦力的大小直观显示在弹簧测力计上。②压力的大小。a.实验原理:根据竖直方向上二力平衡有:F压=mg。b.数据的收集方法:利用天平测量木块的质量,由F压=mg获得压力的大小。3.数据处理方法:(1)记录木块与其他接触物体在不同压力下的滑动摩擦力大小。(2)列表对比分析滑动摩擦力大小随压力的变化规律。(3)计算在不同接触情况下,滑动摩擦力大小与压力大小的比值归纳其变化规律。fFF，压4.实验结论:(1)当接触面材料相同,压力不同时:滑动摩擦力的大小跟压力的大小成正比,即Ff=μF压。(2)当压力相同,接触面材料不同时:滑动摩擦力与压力的比值不同,说明接触面的动摩擦因数不同。fFF压【思考·讨论】(1)探究改变拉木块的速度时,木块所受的滑动摩擦力大小是否变化,给出理由。(科学探究)提示:不变化。根据Ff=μF压可知,滑动摩擦力大小只与动摩擦因数和压力有关,与速度无关。(2)探究改变接触面积大小时,木块所受的滑动摩擦力大小是否变化,给出理由。(科学探究)提示:不变化。根据Ff=μF压可知,滑动摩擦力大小只与动摩擦因数和压力有关,与接触面积无关。【典例示范】有位同学要重新布置自己的房间,他用200N的水平拉力匀速拉动质量为50kg的书桌。求书桌与地板间的动摩擦因数是多少?(g取10N/kg)世纪金榜导学号【思维·建模】【解析】移动时书桌的受力分析如图。用200N的水平拉力匀速拉动书桌,书桌受地面的滑动摩擦力为Ff=200N。而书桌受地面对它的支持力为FN=mg=50×10N=500N根据Ff=μFN可得,答案:0.4fNF2000.4F500【母题追问】如果该同学要在与[【典例示范】]同样的情况下匀速拉动质量为150kg的书柜,他用200N的力能拉动书柜吗?为什么?(g取10N/kg)(科学推理)【解析】在相同情况下移动质量为m=150kg的书柜时,书柜与地面间的动摩擦因数也是0.4,此时书柜受到地面的支持力为FN=mg=150×10N=1500N匀速拉动书柜所需的水平拉力为F=Ff=μFN=0.4×1500N=600N200N所以拉不动。答案:拉不动,原因见解析【补偿训练】1.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所受滑动摩擦力方向向左,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=μFN,而FN=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。2.利用图示装置来测定A、B间的动摩擦因数。A、B两个物体叠放在一起,A的右面用不计重力的弹簧测力计连在墙上,此时测力计是水平的。请分析:(1)需要测量的量有____________。(2)A、B间动摩擦因数μ的表达式______________。【解析】物体A保持静止,受重力、支持力、弹簧的拉力FT和滑动摩擦力Ff,根据平衡条件,有:Ff=FTFN=G又Ff=μFN计算得出所以需要测量的物理量有:弹簧测力计的示数FT,A物体的重力G。TFG答案:(1)弹簧测力计的示数FT,A物体的重力G(2)TFG三认识静摩擦力1.“相对静止”的两种情况:(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。2.“阻碍”的含义:(1)阻碍的对象:“阻碍”说明了静摩擦力的作用效果,阻碍的是物体间的相对运动趋势,而不一定是物体的运动。(2)静摩擦力方向与运动方向的关系。①方向相同:作为动力。②方向相反:作为阻力。③方向不共线。【思考·讨论】(1)将货物看成质点,请分析货物所受静摩擦力的方向与其运动趋势方向是否共线,为什么?(模型建构)提示:静摩擦力方向沿斜面向上,货物运动趋势方向向上,所以两者不共线。(2)将货物看成质点,请分析图中静摩擦力是动力还是阻力,为什么?(模型建构)提示:由于静摩擦力方向与货物运动方向相同,所以静摩擦力是动力。【典例示范】中国书法是一种艺术。在楷书笔画中，长横的写法要领如下：起笔时一顿，然后向右行笔①，收笔时略向右按，再向左上回带。该同学在水平桌面上平铺一张白纸，为防止打滑②，他在白纸的左侧靠近边缘处用镇纸压住③。则下列关于行笔过程中各物体的受力情况正确的是世纪金榜导学号()A.毛笔对纸的压力一定大于毛笔的重力B.镇纸受到了向右的静摩擦力C.白纸受到了3个摩擦力D.桌面受到了向右的静摩擦力【审题关键】序号信息提取①白纸有相对桌面向右运动的趋势②白纸与桌面之间存在静摩擦力③镇纸与白纸之间存在静摩擦力【解析】选D。提笔写字时,手对毛笔有向上的作用力,则毛笔对纸的压力不一定大于毛笔的重力,选项A错误;镇纸相对白纸无运动趋势,则镇纸不受静摩擦力作用,选项B错误;白纸受到笔的向右的滑动摩擦力,同时受到桌面的向左的静摩擦力作用,选项C错误;桌面受到了白纸向右的静摩擦力,选项D正确;故选D。【规律方法】假设法判断静摩擦力方向的步骤(1)选定研究对象(受静摩擦力作用的物体);(2)选跟研究对象接触的物体为参考系;(3)假设接触面光滑,找出研究对象相对参考系的运动方向(即接触面不光滑,研究对象的相对运动趋势的方向);(4)静摩擦力的方向与相对运动趋势的方向相反。【素养训练】1.关于静摩擦力,下列说法中正确的是()A.两个表面粗糙的物体,只要直接接触就会产生静摩擦力B.静摩擦力总是阻碍物体的运动C.静摩擦力的方向跟物体间相对运动趋势的方向相反D.两个物体之间的静摩擦力总是一个定值【解析】选C。两个表面粗糙的物体,只要直接接触产生弹性形变,且有相对运动或相对运动趋势,就会产生静摩擦力,故A错误;静摩擦力的方向总是与物体的相对运动趋势方向相反,故B错误,C正确;对于一个条件确定的接触面而言,静摩擦力的大小是根据平衡条件来确定,是变化的,而最大静摩擦力是一定的,故D错误。2.在车站、商场、机场、展览馆和体育馆等人流集中的地方,通常会安装自动扶梯(图1)或自动人行道(图2),当一人分别站在左面的自动扶梯与右面的自动人行道从一楼匀速上到二楼的过程中,他所受的摩擦力对应的是()世纪金榜导学号A.都受到沿斜面向上的摩擦力B.都受到水平向右的摩擦力C.在图1人不受摩擦力,图2人受到沿斜面向上的摩擦力D.图1受到水平向右的摩擦力,图2不受摩擦力【解析】选C。图1中扶梯对人有向上的支持力,当人匀速运动时,人相对扶梯没有运动以及运动趋势,故人不受摩擦力;图2中,自动人行道为斜面,人相对扶梯有向下的运动趋势,故人受到沿自动人行道向上的摩擦力,所以C选项是正确的,A、B、D错误。【补偿训练】如图所示,杆的上端用细绳吊在天花板上的O点,下端放在水平面上,且杆都处于静止状态,则地面对杆的摩擦力方向向左的是()【解析】选A。A中杆在拉力和重力的作用下有向右的运动趋势,故杆受到向左的摩擦力,所以A选项是正确的;B中杆受到竖直向上的拉力,则杆只受竖直方向上的力,水平方向没有外力作用,故杆不受摩擦力,故B错误;C中杆受向上的拉力,水平方向没有外力的作用,故杆没有水平方向的作用,故没有摩擦力,故C错误;D中杆在拉力的作用下,相对地面有向左的运动趋势,故杆受向右的摩擦