高中物理 第3章 第2節(jié) 研究摩擦力課件 粵教版必修11

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1、 第 二 節(jié) 研 究 摩 擦 力 1關(guān)于彈力的產(chǎn)生，下列說(shuō)法正確的是()A只要兩物體接觸就一定產(chǎn)生彈力B只要兩物體相互吸引就一定產(chǎn)生彈力C只要物體發(fā)生形變就一定有彈力產(chǎn)生D只有發(fā)生彈性形變的物體才會(huì)對(duì)與它接觸的物體產(chǎn)生彈力作用【答案】D精 彩 回 眸 【解釋】此題根據(jù)彈力的產(chǎn)生條件，接觸和彈性形變?nèi)币徊豢?，A、C都只是彈力產(chǎn)生條件的一個(gè)方面，而B(niǎo)只說(shuō)是“有相互吸引”，只能證明有力存在，不是彈力，故選D. 2關(guān)于彈力的方向，以下說(shuō)法不正確的是()A壓力的方向總是垂直于接觸面，并指向被壓物體B支持力的方向總是垂直于支持面，并指向被支持物體C繩對(duì)物體拉力的方向總是沿著繩，并指向繩收縮的方向D桿對(duì)物體

2、的彈力方向總是沿著桿，并指向桿收縮的方向【答案】D【解釋】需要注意的是桿對(duì)物體產(chǎn)生的彈力可能沿桿方向，也可能不沿桿方向，這點(diǎn)與繩是不同的 3如圖323所示，各接觸面光滑且物體A靜止，畫(huà)出物體A所受彈力的示意圖圖323 【答案】如圖所示 一、滑動(dòng)摩擦力1定義：兩個(gè)相互接觸的物體有_時(shí)，物體之間存在的摩擦叫做滑動(dòng)摩擦，在滑動(dòng)摩擦中，物體間產(chǎn)生的_物體_的作用力，叫做滑動(dòng)摩擦力2表達(dá)式：f_.3動(dòng)摩擦因數(shù)：，它與相互接觸的物體的_和接觸面的_有關(guān)知 識(shí) 梳 理相對(duì)滑動(dòng)阻礙相對(duì)滑動(dòng)FN 材料 粗糙程度 4方向：總是與物體_的方向相反，與它們的_相切5運(yùn)動(dòng)與相對(duì)運(yùn)動(dòng)的區(qū)別運(yùn)動(dòng)：相對(duì)地面來(lái)說(shuō)，物體的位置發(fā)

3、生了變化(默認(rèn)以地面為參考系)相對(duì)運(yùn)動(dòng)：相對(duì)接觸的物體或選擇的參考系來(lái)說(shuō)，物體的位置發(fā)生了變化相對(duì)滑動(dòng)接觸面 二、靜摩擦力1靜摩擦力：當(dāng)物體具有相對(duì)滑動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，物體間產(chǎn)生的摩擦叫做靜摩擦，這時(shí)產(chǎn)生的摩擦力叫做靜摩擦力2最大靜摩擦力：物體所受到的靜摩擦力有一個(gè)最大限度，這個(gè)最大值叫做最大靜摩擦力最大靜摩擦力比滑動(dòng)摩擦力略大，為計(jì)算簡(jiǎn)便可認(rèn)為相等3方向：總與接觸面相切，并與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反 思考：(1)兩個(gè)不接觸的物體間能產(chǎn)生摩擦力嗎？(2)兩個(gè)相互接觸的物體間一定存在摩擦力嗎？(3)靜摩擦力是否一定是發(fā)生在靜止的物體上，而滑動(dòng)摩擦力是否一定發(fā)生在運(yùn)動(dòng)的物體上呢？(4)摩擦力一定是阻力嗎

4、？ 【答案】(1)摩擦力是接觸力，不接觸的物體間不能產(chǎn)生摩擦力(2)摩擦力存在的條件有三個(gè)：兩物體接觸且接觸面粗糙，有壓力，有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或者相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，因此接觸的物體間不一定存在摩擦力(3)不一定，例如：放在斜面上的物體隨斜面一起運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的就是靜摩擦力；而用木塊壓住一張紙，把紙抽出的過(guò)程，靜止的木塊受到紙的滑動(dòng)摩擦力 (4)摩擦力可以是阻力，也可以是動(dòng)力比如物體在粗糙水平面上向前滑動(dòng)，物體所受摩擦力是阻力；將一個(gè)物體輕輕放到傳送帶上，物體在傳送帶作用下運(yùn)動(dòng)起來(lái)，這時(shí)物體所受的摩擦力是動(dòng)力 1產(chǎn)生(1)產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦力的條件：兩個(gè)物體互相接觸；兩接觸的物體必須相互擠壓，發(fā)生形變，有彈力；兩物體間

5、要發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)；兩接觸面間不光滑(2)滑動(dòng)摩擦力產(chǎn)生的原因是相互接觸的物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的力(3)滑動(dòng)摩擦力的作用效果是阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但不阻礙物體的運(yùn)動(dòng)它可以是阻力，也可以是動(dòng)力滑動(dòng)摩擦力 2方向總跟接觸面相切，并跟物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反圖324 “與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反”不能等同于“與運(yùn)動(dòng)方向相反”，滑動(dòng)摩擦力的方向可能與運(yùn)動(dòng)方向相同、相反，還可以成任意角度如圖324所示，斜面體豎直向上運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，物體A沿斜面向下勻速下滑，那么A所受的摩擦力將與A的運(yùn)動(dòng)方向(對(duì)地)成一夾角，但仍與相對(duì)滑動(dòng)方向相反 3大小滑動(dòng)摩擦力的大小可用fFN來(lái)表示，式中f、FN、分別表示滑動(dòng)摩擦力、正壓力、動(dòng)摩

6、擦因數(shù)(1)叫動(dòng)摩擦因數(shù)，它的數(shù)值跟兩個(gè)物體的材料和接觸面的粗糙程度有關(guān)，它無(wú)單位(2)FN是接觸面的正壓力，它與物體的重力G是兩種不同性質(zhì)的力，F(xiàn)N的大小、方向與G的大小、方向均不一定相同(3)滑動(dòng)摩擦力f的大小與物體的運(yùn)動(dòng)速度、接觸面積的大小沒(méi)有關(guān)系(4)計(jì)算摩擦力時(shí)關(guān)鍵是根據(jù)二力平衡知識(shí)計(jì)算正壓力的大小 【例1】 如圖325所示，重20 N的物體放在水平桌面上，用F8 N的水平拉力拉物塊可以使其做勻速直線運(yùn)動(dòng)求：圖325 (1)物體所受的摩擦力多大？(2)物塊和桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)多大？(3)當(dāng)水平拉力增加到16 N時(shí)，物塊受到的摩擦力多大？(4)物塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中突然撤去外力，在物塊停止運(yùn)

7、動(dòng)前它受到的摩擦力多大？ 解析：(1)物塊勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，在水平方向和豎直方向各受到兩個(gè)力的作用，如右圖所示，水平方向受到水平拉力F和滑動(dòng)摩擦力f，物塊勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，這兩個(gè)力大小相等，方向相反，即：fF，所以物塊所受的滑動(dòng)摩擦力f8 N. 答案：(1)8 N(2)0.4(3)8 N(4)8 N題后反思：計(jì)算摩擦力的大小之前，首先判斷是滑動(dòng)摩擦力還是靜摩擦力(1)滑動(dòng)摩擦力大小fFN.與f、FN均無(wú)關(guān)，只與接觸面的性質(zhì)有關(guān)，F(xiàn)N指正壓力，并不一定等于重力當(dāng)物體勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，也可由二力平衡求解 (2)FN是兩個(gè)相接觸的物體間的壓力，稱為正壓力(垂直于接觸面的力)，性質(zhì)上屬于彈力它不一定等于重力，F(xiàn)N的大小

8、可以與重力G大小相等，也可以不等，也可以無(wú)任何關(guān)系(3)動(dòng)摩擦因數(shù)的大小由接觸面的材料和接觸面的粗糙程度決定(4)滑動(dòng)摩擦力的大小與接觸面的面積無(wú)關(guān)，與物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的大小無(wú)關(guān) 如圖326所示，重力為20 N的物體與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1，物體向左運(yùn)動(dòng)同時(shí)物體受到大小為10 N，方向向右的水平力F的作用，則物體所受摩擦力的大小和方向是()A2 N，向左B2 N，向右C10 N，向左D12 N，向右圖326 【答案】B 【解釋】物體重力為20 N，在水平面上運(yùn)動(dòng)，所以正壓力大小FN20 N，由fFN，知f0.120 N2 N滑動(dòng)摩擦力方向與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反，所以向右 1產(chǎn)生的條件(1

9、)接觸面是粗糙的(2)兩物體有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)(3)兩物體在接觸面上有正壓力(彈力)靜摩擦力產(chǎn)生的原因是相互接觸的物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)靜摩擦力的作用效果是阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，但不一定阻礙運(yùn)動(dòng)靜摩擦力 2方向總跟物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反(1)“相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)”指的是靜摩擦力的受力者相對(duì)于施力者的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)(2)靜摩擦力的方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反，但與運(yùn)動(dòng)方向的關(guān)系可能相同、相反、垂直，還可以成任意角度(3)靜摩擦力的方向跟接觸面相切，可做動(dòng)力，也可做阻力 3大小靜摩擦力的大小比較復(fù)雜，一般會(huì)隨著外力的變化而變化，其具體數(shù)值必須結(jié)合運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，由實(shí)際情況來(lái)決定靜摩擦力的大小一般可以根據(jù)物體處于平衡

10、狀態(tài)時(shí)求解，f靜F外 4最大靜摩擦力最大靜摩擦力(fm)是指物體接觸面間靜摩擦力的最大值，所以靜摩擦力的取值范圍是0FN.但有時(shí)認(rèn)為二者是相等的， 0FNFN. 5兩種摩擦力的比較摩擦力靜摩擦力滑動(dòng)摩擦力定義兩個(gè)只有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體間的摩擦力兩個(gè)具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體間的摩擦力產(chǎn)生條件(1)接觸面粗糙(2)接觸面處有正壓力(3)兩物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)(1)接觸面粗糙(2)接觸面處有正壓力(3)兩物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)大小0ffm，fm為最大靜摩擦力由物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及外界對(duì)它的施力情況決定fFN，F(xiàn)N為壓力，為動(dòng)摩擦因數(shù)方向與接觸面相切，并且跟物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反與接觸面相切，并且跟物

11、體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反作用效果總是阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)總是阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng) 【例2】 如圖327所示，物體A放在斜面上，處于靜止?fàn)顟B(tài)，試判斷物體A是否受到摩擦力？若受摩擦力，方向如何？圖327 解析：處于靜止?fàn)顟B(tài)的物體，有無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，不易判斷在這種情況下，通?？捎谩凹僭O(shè)法”來(lái)判斷本題中，我們可以假設(shè)斜面光滑，則物體A將沿斜面下滑，說(shuō)明物體A在靜止時(shí)，有相對(duì)斜面下滑的趨勢(shì)故物體A受到沿斜面向上的靜摩擦力答案：受靜摩擦力，方向沿斜面向上 題后反思：“假設(shè)法”是判斷物體間有無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)和相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向的有效方法，在假設(shè)物體間光滑的情況下，若物體不發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)則無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)；若物體發(fā)

12、生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，其方向就是相對(duì)靜止時(shí)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向 圖328是一主動(dòng)輪A通過(guò)皮帶帶動(dòng)從動(dòng)輪B的示意圖，主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向如圖所示，試分析A輪上M點(diǎn)和B輪上N點(diǎn)受到的摩擦力的方向：fM_，fN_.【答案】沿過(guò)M點(diǎn)的切線向下沿過(guò)N點(diǎn)的切線向下圖328 【解析】解法一：主動(dòng)輪上的M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檫^(guò)M點(diǎn)的切線向上，輪上的M點(diǎn)有相對(duì)皮帶向上的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，所受靜摩擦力沿M點(diǎn)的切線向下；主動(dòng)輪帶動(dòng)皮帶轉(zhuǎn)，皮帶帶動(dòng)從動(dòng)輪轉(zhuǎn)，皮帶上的N點(diǎn)相對(duì)從動(dòng)輪有向下的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，因此，皮帶上的N點(diǎn)所受靜摩擦力沿N點(diǎn)切線向上，物體間力的作用是相互的，因此，輪上的N點(diǎn)所受靜摩擦力向下 解法二：根據(jù)力的作用效果分析皮帶對(duì)主動(dòng)輪的摩擦力對(duì)

13、主動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)起阻礙作用，所以，輪上M點(diǎn)所受摩擦力與輪的運(yùn)動(dòng)方向相反，沿過(guò)M點(diǎn)的切線向下；從動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)就是靠皮帶對(duì)從動(dòng)輪摩擦力帶動(dòng)的，這個(gè)摩擦力對(duì)從動(dòng)輪而言是動(dòng)力，應(yīng)與從動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)方向相同所以輪上N點(diǎn)的摩擦力方向沿過(guò)N點(diǎn)的切線向下 【例3】 如圖329所示，一個(gè)M2 kg的物體放在0.2的粗糙水平面上，用一條質(zhì)量不計(jì)的細(xì)繩繞過(guò)定滑輪和一只m 00.1 kg的小桶相連已知：M受到的最大靜摩擦力fm4.5 N，滑輪上的摩擦不計(jì)，g10 N/kg，求在以下情況中，M受到的摩擦力的大小綜 合拓 展提 高圖329 (1)只掛m 0處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)(2)只掛m 0但在M上再放一個(gè)M3 kg的物體時(shí)(3)只在桶內(nèi)加入m 10.33 kg的沙子時(shí)(4)只在桶內(nèi)加入m 20.5 kg的沙子時(shí) 解析：(1)因?yàn)閙 0g1 Nfm，M處于靜止?fàn)顟B(tài)，受靜摩擦力作用，由二力平衡得F1m 0g1 N.(2)在M上再放一個(gè)M3 kg的物體，M仍靜止，仍受靜摩擦力F2F1m 0g1 N.(3)因?yàn)?m 0m 1)g4.3 Nfm，故物體運(yùn)動(dòng)，受到滑動(dòng)摩擦力作用，由公式fF NMg4 N.答案：(1)1 N(2)1 N(3)4.3 N(4)4 N 題后反思：