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1、3.3 摩擦力,1.摩擦力 定義:兩個接觸的物體,當它們發(fā)生 ,就會在接觸面上產(chǎn)生 相對運動或相對運動趨勢的力,這種力叫做摩擦力.,相對運動或有相對運動趨勢,阻礙,2.滑動摩擦力(1)定義:當一個物體在另一個物體表面上滑動的時候,會受到另一個物體阻礙它滑動的力,這種力叫做滑動摩擦力.(2)產(chǎn)生條件:
2、兩個物體(3)方向:滑動摩擦力的方向總是 ,并且跟物體的的方向相反.(4)大?。夯瑒幽Σ亮Φ拇笮「鷫毫Τ烧?,即f=μN,其中μ是比例常數(shù),叫做動摩擦因數(shù),它的數(shù)值與相互接觸的兩個物體的有關(guān).,接觸、有彈力、有相對運動、接觸面粗糙.,平行接觸面,相對運動,材料、接觸面的粗糙程度,3.靜摩擦力(1)定義:相互接觸的兩個物體間由于存在
3、 而產(chǎn)生的摩擦力叫做靜摩擦力.(2)產(chǎn)生條件:兩個物體(3)方向:總是跟 ,與 的方向相反.(4)靜摩擦力的大?。红o摩擦力的大小是個變量,總是隨接觸面切線方向上的外力的變化而變化,但靜摩擦力有一個最大限度,叫 ,所以靜摩擦力的大小范圍為
4、 .,相對運動趨勢,接觸、有彈力、有相對運動趨勢、接觸面粗糙,最大靜摩擦力,0<f≤fmax,接觸面平行,相對運動趨勢,,一、滑動摩擦力● 重點解讀(1)滑動摩擦力的定義兩個互相接觸擠壓且發(fā)生相對運動的物體,在它們的接觸面上產(chǎn)生阻礙相對運動的力,這個力叫滑動摩擦力.(2)滑動摩擦力產(chǎn)生的條件產(chǎn)生滑動摩擦力的條件有四個:①兩物體接觸;②接觸的兩物體必須相互擠壓發(fā)生形變,即有彈力;③兩物體間要相對滑動;④兩物體接觸面
5、不光滑.這四個條件缺一不可,必須同時具備,判斷時應根據(jù)條件依次判斷.,(3)滑動摩擦力的大?。俑行哉J識:同一物體在不同面上的摩擦程度不同.不同物體在同一面上摩擦力也不同(拖動一把椅子與拖動一張餐桌用力不同).②實驗分析:(見右圖所示)取木塊研究,在水平方向上,木塊可視為勻速運動.據(jù)二力平衡條件知,木塊受一個向左的力f與拉力F′平衡.力f就是滑動摩擦力.在豎直方向上,由二力平衡條件知,木塊所受的重力G與水平面對它的彈力N大小相
6、等.(G可用彈簧秤測量),討論:滑動摩擦力f與彈力N有何關(guān)系呢?方法:在木塊上放砝碼,用力拉動木塊,使木塊勻速運動,從彈簧秤上讀出拉力的大小,從而知道滑動摩擦力f的大小,記下f及N的大小并填入表格中.改變砝碼的重力,重做幾次,得到幾組f、N的數(shù)據(jù).結(jié)論:兩個物體間滑動摩擦力的大小f與正壓力N成正比,即f=μN,若將木塊放在玻璃上做相同的實驗,f=μN仍成立.,【說明】?、佴探凶鰟幽Σ烈驍?shù),它與接觸面的材料、粗糙程度有關(guān),μ沒有單位.
7、②滑動摩擦力f的大小與物體的運動速度無關(guān),與接觸面的大小也無關(guān).③公式f=μN中的N是兩個物體表面間的壓力,稱為正壓力(垂直于接觸面的力),性質(zhì)上屬于彈力,它不是物體的重力,許多情況下需結(jié)合物體的平衡條件等加以確定.,● 難點突破滑動摩擦力的方向.滑塊在水平面上運動時,滑塊所受滑動摩擦力的方向與滑塊的相對運動方向相反.,二、靜摩擦力● 重點解讀(1)與靜摩擦力有關(guān)的一些現(xiàn)象①一輛大卡車停在路上,你用力推,但推不動,據(jù)二力平
8、衡原理知,一定有一個力作用在車上抵消了推力的作用,這個力就是靜摩擦力.②如右圖所示,傾斜的木塊上有一本書,書有沿板下滑的趨勢但沒有滑動,這也是靜摩擦力作用的效果.(2)靜摩擦力的定義兩個相互接觸而保持相對靜止的物體,當它們之間存在相對滑動趨勢時,在它們的接觸面上會產(chǎn)生阻礙物體間相對滑動的力,這種力叫靜摩擦力.,● 疑點辨析靜摩擦力的有無及方向的判斷方法(1)假設(shè)法.假設(shè)法有兩種,一種是假設(shè)接觸面光滑,不存在摩擦力,看是否改
9、變原來的運動狀態(tài).另一種是假設(shè)摩擦力存在,看是否改變原來的運動狀態(tài).第一種假設(shè)往往用來判斷做變速運動的物體的靜摩擦力和有其他外力存在,物體處于平衡狀態(tài)時的靜摩擦力.第二種假設(shè)往往用來判斷物體不受其他外力和物體處于平衡狀態(tài)時的靜摩擦力.(2)狀態(tài)法:根據(jù)二力平衡條件、牛頓第二定律(以后學習)或牛頓第三定律,可以判斷靜摩擦力的方向.假如用一水平力推桌子,若桌子在水平地面上靜止不動,這時地面會對桌子施一靜摩擦力.根據(jù)二力平衡條件可知,該靜
10、摩擦力的方向與推力的方向相反.加速狀態(tài)時物體所受的靜摩擦力可由牛頓第二定律確定.,(3)利用牛頓第三定律(即作用力與反作用力的關(guān)系)來判斷.此法關(guān)鍵是抓住“力是成對出現(xiàn)的”,先確定受力較少的物體受到的靜摩擦力的方向,再根據(jù)“反向”確定另一物體受到的靜摩擦力的方向. 【說明】 要正確理解摩擦力產(chǎn)生條件中“相對”的含義:“相對”既不是對“地”,也不是對“觀察者”,“相對”的是跟它接觸的物體,即把其中一個物體作參考系,分析另一個物體相對于參
11、考系的運動.,● 難點突破 (1)靜摩擦力的大小,如右圖所示,水平面上放一靜止的物體,當人用水平力F推時,此物體靜止不動,這說明靜摩擦力的大小等于F;當人用2F的水平力去推時,物體仍靜止不動,此時靜摩擦力的大小為2F.可見,靜摩擦力的大小隨推力的增大而增大,所以說靜摩擦力的大小由外部因素決定.當人的水平推力增大到某一值Fmax時,物體就要滑動,此時靜摩擦力達到最大值,我們把fmax叫做最大靜摩擦力,故靜摩擦力的取值范圍是:0<
12、;f≤fmax.①靜摩擦力大小與正壓力無關(guān),但最大靜摩擦力的大小與正壓力成正比.②靜摩擦力可以是阻力,也可以是動力,如人跑步時地面給人的靜摩擦力就是動力,傳送帶上的物體隨傳送帶一起運動,靜摩擦力也是動力.【說明】靜摩擦力的大小由外部因素決定,在上圖中,只要人未推動物體,則靜摩擦力的大小總與人的推力相等.,(2)摩擦力規(guī)律小結(jié) ①相對靜止的物體只能受到靜摩擦力,相對運動的物體只能受到滑動摩擦力. 摩擦力發(fā)生在相互接觸的兩個物體之
13、間,如果這兩個物體產(chǎn)生相對運動,則為滑動摩擦力;如果這兩個物體保持相對靜止,并存在相對運動的趨勢,則為靜摩擦力.在這里,相對運動是指以相互作用的一個物體為參照物,另一個物體相對這個物體位置發(fā)生變化;運動是指以地面為參照物,物體相對地面位置發(fā)生變化.因此,靜止物體不只能受到靜摩擦力,也可以受到滑動摩擦力,運動物體不只能受到滑動摩擦力,也可以受到靜摩擦力. ②滑動摩擦力的方向總是與物體的相對運動方向相反. 滑動摩擦力的方向與相對運動的方
14、向相反,靜摩擦力方向與相對運動趨勢的方向相反.“運動”與“相對運動”是兩個不同的概念.與相對運動或相對運動趨勢方向相反,并不一定就與運動方向相反.,③摩擦力的方向不一定與物體的運動方向在同一條直線上.摩擦力方向與兩個物體的接觸面相切,與相對運動的方向或相對運動趨勢的方向相反,但不一定與物體的運動方向在同一條直線上,即摩擦力的方向不一定與物體的運動方向相同或相反.④摩擦力總是阻礙物體的相對運動.摩擦力的作用效果是阻礙物體之間的相對運
15、動(滑動摩擦力)或阻礙物體之間的相對運動趨勢(靜摩擦力)、但不一定阻礙物體的運動.摩擦力既可以是阻力,也可以是動力.由f=μN可知,滑動摩擦力與壓力成正比,壓力越大,滑動摩擦力越大;最大靜摩擦力也與壓力成正比,壓力越大,最大靜摩擦力也越大.而靜摩擦力的大小應根據(jù)物體的運動狀態(tài),利用平衡條件或牛頓運動定律求解.,⑤接觸面積增大,滑動摩擦力不變. 根據(jù)f=μN,滑動摩擦力的大小只由μ、N決定,與物體的運動狀態(tài)、受力情況以及接觸面積的
16、大小無關(guān).滑動摩擦力的大小與接觸面積無關(guān),是因為接觸面積增大雖然增大了阻礙物體之間的相對運動的作用,但是另一方面,接觸面積增大又減小了單位面積上物體受到的壓力,因而減小了阻礙物體之間的相對運動的作用.,滑動摩擦力的產(chǎn)生條件及方向的判定,在下列幾種情況中,下圖中的物體A是否受到滑動摩擦力的作用?如 果受到滑動摩擦力的作用,請指明方向.(A與其他物體的接觸面粗糙),(1)(a)圖中的A、B兩個物體在拉力F作用下共同向右勻速運動.(2)用
17、力F將一張紙從(b)圖中的A物體下抽出的過程.(3)(c)圖中的A物體沿著粗糙的墻壁下滑.【解析】 在問題(1)中,雖然物體A隨物體B向右勻速運動,但由于A、B兩物體間沒有相對運動,所以兩物體間沒有滑動摩擦力.在問題(2)中,A對紙面有壓力,接觸面粗糙,且有相對運動,所以A受到滑動摩擦力作用,在紙向右抽出的過程中,A相對紙向左運動,因此所受摩擦力的方向向右.在問題(3)中,A相對墻有滑動,接觸面也是粗糙的,但由于A與墻之間
18、沒有壓力,因此,沒有滑動摩擦力.【答案】 (1)無 (2)有,方向向右 (3)無,【方法總結(jié)】 判斷滑動摩擦力方向的基本思路:①選研究對象(受滑動摩擦力作用的物體).②選跟研究對象接觸的物體為參考系.③找出研究對象相對參考系的運動方向.④滑動摩擦力的方向與相對運動的方向相反.,1-1,如右圖所示,粗糙傳送帶上有一貨物A,判斷在以下各種情況下貨物A所受摩擦力的方向:(1)傳送帶的速度是3 m/s,水平向右,貨物A的速度是5
19、 m/s,水平向右;(2)傳送帶的速度是3 m/s,水平向右,貨物A的速度是2 m/s,水平向右.【解析】 要判斷貨物A所受摩擦力方向,以傳送帶為參照物.在第(1)種情況中,貨物A相對于傳送帶水平向右運動;在第(2)種情況中,貨物A相對于傳送帶水平向左運動.【答案】 (1)貨物A所受摩擦力水平向左(2)貨物A所受摩擦力水平向右,靜摩擦力的產(chǎn)生條件及方向的判定,如右圖所示,水平桌面上平放一疊共計54張的撲克牌,每一張的質(zhì)量均
20、為m,用一手指以豎直向下的力壓第1張牌,并以一定速度向右移動手指,確保手指與第1張牌之間有相對滑動.設(shè)最大靜摩擦力與滑動摩擦力相同,手指與第1張牌之間的動摩擦因數(shù)為μ1,牌間的動摩擦因數(shù)均為μ2,第54張牌與桌面間的動摩擦因數(shù)為μ3,且有μ1>μ2>μ3,則下列說法正確的是( ),【解析】 由題意知手指相對第1張牌向右運動,則第1張牌受到手指的摩擦力方向向右,C項錯.如果第2張牌到第53張牌之間發(fā)生了相對滑動,則其中的某
21、一張牌受到的來自于其上方的牌的摩擦力f上必大于其所受來自下方牌的摩擦力f下,牌之間的摩擦因數(shù)均為μ2,令每張牌的重力為mg,令f上=μ2fN,則f下=μ2(mg+fN),總有f下>f上,即從第2張牌到第53張牌之間不可能有相對滑動發(fā)生.將第2張牌到第53張牌視為一個整體,該整體受第1張牌的摩擦力向右,由牛頓第三定律知第53張牌對第54張牌的摩擦力向右,則桌面對第54張牌的摩擦力必向左.【答案】 BD,2-1,在例2中,若在物
22、體A上施一力F,分析(1)、(2)兩種情形中,物體B和物體A受摩擦力的情況.【答案】 (1)B不受摩擦力作用;A受到地面向左的靜擦力 (2)B不受摩擦力作用;A受到地面向左的滑動摩擦力,摩擦力大小的計算,重為400 N的木箱放在水平地面上,木箱與地面間的最大靜摩擦力是120 N,動摩擦因數(shù)是0.25,如果分別用70 N和150 N 的水平力推木箱,求木箱受到的摩擦力分別是什么?【解析】 由于最大靜摩擦力f ′max=120
23、N,當推動F1=70 N時,木箱未動,此時的摩擦力為靜摩擦力;當推力為150 N時,木箱運動,則摩擦力是滑動摩擦力.用70 N水平力推木箱,木箱不動,由二力平衡知木箱受到70 N的靜摩擦力.用150 N水平力推木箱時,木箱運動,由f=μN知滑動摩擦力f=μN=μmg=0.25×400 N=100 N.【答案】 70 N 100 N,【方法總結(jié)】 計算摩擦力大小的基本思路:(1)必須首先分析物體的運動情況,判明是滑
24、動摩擦力還是靜摩擦力.(2)滑動摩擦力大小的計算直接由摩擦定律f=μN.求解的關(guān)鍵是根據(jù)平衡方程或動力學方程(后面將學習)計算正壓力N的大?。o摩擦力大小的計算一般應根據(jù)物體的運動情況(靜止、勻速運動或加速運動),利用平衡方程或動力學方程(后面將學習)求解.,3-1,重200 N的木箱靜止在水平地面上,木箱與地面的動摩擦因數(shù)為0.2,已知至少用45 N的水平推力才能使木箱開始運動,求分別用40 N和80 N的水平力推原來靜止
25、的木箱時,木箱受到的摩擦力各是多大?在木箱運動過程中水平推力由80 N突然減小到40 N時,木箱受到的摩擦力又是多大?【解析】 木箱對水平地面的壓力N=G=200 N,當水平推力逐漸增大到45 N時,木箱剛開始運動,說明木箱與地面間最大靜摩擦力fmax=45 N.用40 N的水平推力推木箱時,木箱仍靜止,由二力平衡知識,木箱所受的靜摩擦力f1=40 N.當用80 N的水平推力推靜止的木箱,木箱將沿地面滑動,木箱受到的是滑動
26、摩擦力,f2=μN=0.2×200 N=40 N.木箱運動過程中水平推力由80 N突然減至40 N,由于木箱仍在運動,木箱受到的仍為滑動摩擦力,f3=μN=40 N.【答案】 40 N 40 N 40 N,認為摩擦力就是阻力,如右圖所示,一平板小車在外力作用下由靜止向右滑行了一段距離s,同時車上的物體A相對車向左滑行L,此過程中物體A受到的摩擦力方向如何?該摩擦力是動力還是阻力?【指點迷津】 (錯解分析)由于A相
27、對平板小車向左運動了一段距離,故A受到的摩擦力向左,因為是摩擦力,故為阻力.(正確分析)對于物體A、A沿運動方向產(chǎn)生了位移,但相對車(與其相接觸的物體)卻是向左運動,由定義可知,A受向右的滑動摩擦力作用.該摩擦力是動力.【答案】 向右,動力.,認為靜摩擦力就是靜止的物體受到的摩擦力,滑動摩擦力就是運協(xié)的物體受到的摩擦力,值日生擦黑板時,關(guān)于黑板擦與黑板之間的摩擦力,下列說法正確的是( )A.黑板擦對黑板的摩擦力是靜摩擦力
28、B.黑板擦受到的摩擦力是滑動摩擦力C.黑板受到的摩擦力是滑動摩擦力D.黑板擦受到的摩擦力是靜摩擦力,【指點迷津】 所謂靜摩擦力是指兩個相對靜止的物體之間產(chǎn)生的摩擦力,這兩個物體可以都處于靜止狀態(tài),也可能一起運動(速度時刻相同,即相對靜止),而滑動摩擦力發(fā)生在兩個相對運動的物體之間,這兩個物體可能一個處于靜止狀態(tài),而另一個處于運動狀態(tài),也有可能兩者都是運動的,但運動速度不同即兩物體間有相對運動,而不是說靜止的物體受到的摩擦力
29、是靜摩擦力,運動的物體受到的就是滑動摩擦力.【答案】 BC,摩擦力問題中參考系的確定對于相接觸的兩個物體,其接觸面上的一對摩擦力方向的判斷,應以對方(不一定是地面)為參考系,即假設(shè)對方靜止不動,首先判斷相對運動的方向,進而應用摩擦力方向的規(guī)律判斷出最終結(jié)果.應用摩擦力產(chǎn)生的條件時,對于同一個物體的兩個接觸面可能均受摩擦力的作用且正壓力也可能不同.,(2006年全國Ⅱ)如右圖位于水平桌面上的物塊P,由跨過定滑輪的輕繩與物塊Q相連,
30、從滑輪到P和到Q的兩段繩都是水平的.已知Q與P之間以及P與桌面之間的動摩擦因數(shù)都是μ,兩物塊的質(zhì)量都是m,滑輪的質(zhì)量、滑輪軸上的摩擦都不計,若用一水平向右的力F拉P使它做勻速運動,則F的大小為( )A.4μmg B.3μmgC.2μmg D.μmg,【解析】 對Q水平方向受力分析如右,圖甲,對P水平方向受力分析如圖乙,由平衡條件可得T=fP-Q F=
31、f地→P+fQ→P+T′ T=T′ 且根據(jù)f=μN得F=4μmg, 故只有A正確.本題考查平衡問題和受力分析能力.用牛頓第三定律判斷P、Q間的摩擦力是解決摩擦力問題常用的方法.注意在對P受力分析時,要將向左的力全畫出來,不要遺漏. 【答案】 A,1.下列說法中不正確的是( )A.物體越重,使它滑動時的摩擦力越大,所以摩擦力與物重成正比B.由μ= 可知,動摩擦因數(shù)與滑動摩擦力成正比,與正壓力
32、成反比C.摩擦力的方向總是與物體的運動方向相反D.摩擦力總是對物體的運動起阻礙作用【答案】 ABCD,2.下列關(guān)于摩擦力的說法,正確的是( )A.相對運動的兩物體間一定存在摩擦力B.摩擦力總是阻礙物體的運動C.運動物體受到的摩擦力的方向總與運動方向相反D.相對靜止的兩個物體之間,也可能有摩擦力的相互作用【解析】 產(chǎn)生摩擦力的條件:物體間相互接觸、接觸面不光滑、有正壓力(垂直接觸面的彈力)、有相對運動(或相對運動趨勢)
33、,四者缺一不可,故A錯;摩擦力的方向總是阻礙物體間的相對運動,“相對運動”指以二者之一為參考系,而物體的運動所選取的參考系,通常是指地面,與相對運動選的參考系可以不一致,故B、C錯誤;選項D正確,靜摩擦力便是發(fā)生在相對靜止、但有相對運動趨勢的兩個相互接觸的物體之間.【答案】 D,3.如下圖所示,有一質(zhì)量為m的磚,它的長、寬、高分別為25 cm、15 cm、 8 cm,則當它平放、側(cè)放和豎放時,運動的磚塊所受到
34、的摩擦力大小關(guān) 系為( ),A.f1>f2>f3 B.f1=f2=f3C.f1<f2<f3 D.無法比較【答案】 B,4.如右圖所示,是主動輪P通過傳送帶帶 動從動輪Q的示意圖,A與B、C與D分別是 帶與輪緣相互接觸的點,則下面判斷正確的是( )A.B點相對于A點的運動趨勢方向與B點運動方向相反B.D點相對于C點的
35、運動趨勢方向與C點運動方向相反C.D點所受靜摩擦力方向與D點運動方向相同D.主動輪受到的摩擦力是阻力,從動輪受到的摩擦力是動力,【解析】 主動輪由動力機器提供動力轉(zhuǎn)動,而從動輪由傳送帶帶動而轉(zhuǎn)動.假設(shè)傳送帶光滑,則主動輪轉(zhuǎn)動而傳送帶不動或傳送帶動而從動輪不動.由此可知主動輪是通過摩擦力帶動傳送帶的,傳送帶阻礙主動輪轉(zhuǎn)動.同理,傳送帶靠摩擦力帶動從動輪,從動輪阻礙傳送帶轉(zhuǎn)動.故B、C、D三項正確.【答案】 BCD,5. 用長
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