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1、3.3 摩擦力,自主阅读,自我检测,一、滑动摩擦力 1.定义 当一个物体跟另一个物体有相对滑动时,在它们的接触面上产生的摩擦力,叫做滑动摩擦力。 2.产生条件 (1)两相对运动的物体直接接触,在接触面上存在压力; (2)两物体间有相对运动; (3)接触面不是光滑的表面。 3.方向 滑动摩擦力的方向总是跟接触面相切,并且跟物体相对滑动的方向相反。,自主阅读,自我检测,4.大小 f=N,式中N为正压力,是动摩擦因数,的大小由相互接触的两个物体的材料特性与表面状况(如表面干燥与否、表面是否平滑)等因素决定,没有单位。 5.滑动摩擦力的方向和物体运动方向相反吗?滑动摩擦力总是阻力吗? 提示:滑动摩擦力
2、的方向与相对运动方向相反,不一定和物体的运动方向相反。滑动摩擦力可以是动力也可以是阻力。,自主阅读,自我检测,二、静摩擦力 1.定义 一个物体在另一个物体表面有相对滑动趋势时所受到的摩擦力,叫静摩擦力。 2.方向 跟接触面相切,且跟物体相对滑动趋势的方向相反。 3.产生条件 (1)两相对静止的物体直接接触,在接触面上存在压力; (2)两物体间有相对滑动的趋势; (3)接触面不是光滑的表面。,自主阅读,自我检测,4.静摩擦力的大小 静摩擦力的大小随外力的变化而变化,所以说静摩擦力的大小由外部因素决定。静摩擦力所达到的最大值fmax叫做最大静摩擦力,故静摩擦力大小的取值范围是0ffmax。在实际情
3、况中,最大静摩擦力比滑动摩擦力略大,为计算方便可以认为最大静摩擦力近似地等于滑动摩擦力。 5.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:跑步时,脚和地面接触的时间内,脚并没有和地面发生相对运动,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。,自主阅读,自我检测,1.正误辨析 (1)摩擦力总是阻碍物体的运动或运动趋势。 ( ) (2)受滑动摩擦力作用的物体,可能处于静止状态。 ( ) (3)接触处有摩擦力作用时一定有弹力作用。 ( ) (4)滑动摩擦力的方向与物体的运动方向相反。 ( ) (5)物体间的摩擦力大小和它们间的压力一定成正比。 ( ) 答案:(1) (
4、2) (3) (4) (5),自主阅读,自我检测,2.关于产生摩擦力的条件,下列说法正确的是( ) A.相互压紧的粗糙物体之间总有摩擦力存在 B.相对运动的物体间一定有滑动摩擦力存在 C.只有相互挤压和有相对运动或相对运动趋势的粗糙物体之间才有摩擦力的作用 D.只有相互挤压和发生相对运动的物体之间才有摩擦力的作用 解析:相互压紧的物体间如果没有相对运动或相对运动趋势,也不会存在摩擦力,所以A错误;但仅有相对运动或相对运动趋势而没有压紧也不会有摩擦力,故B错误;当物体间既压紧又有相对运动或相对运动趋势,但接触面光滑也不会有摩擦力,因此,C正确,而D错误。 答案:C,自主阅读,自我检测,3.要将重
5、300 N的木箱在水平地面上推动,至少需要150 N的水平推力,但在推动以后只需120 N的水平推力就能使它匀速运动。求: (1)木箱所受最大静摩擦力和滑动摩擦力的大小? (2)在木箱静止时用100 N的水平力推和在木箱滑动过程中用100 N的水平力推,两种情况下,木箱所受的摩擦力各为多大? 解析:(1)由于使木箱在地面上运动的最小推力是150 N,因此最大静摩擦力fm=150 N;匀速运动时,推力与滑动摩擦力平衡,因此滑动摩擦力f=120 N。(2)静止时,木箱所受的摩擦力是静摩擦力,它与水平推力平衡,因此静摩擦力大小是100 N。滑动摩擦力大小为120 N,木箱在滑动时,不论推力如何,其受
6、到的摩擦力都是滑动摩擦力,其大小即为120 N。 答案:(1)150 N 120 N (2)100 N 120 N,知识点一,知识点二,知识点三,对摩擦力及产生条件的理解 问题导引 自行车是一种简单的交通工具,自行车比赛也越来越受到人们的喜爱。自行车的哪些部分要增大摩擦力?哪些部分要减小摩擦力? 要点提示:车闸、脚踏板、轮胎、车把手等需要增大摩擦力;转轴之间需减小摩擦力。,知识点一,知识点二,知识点三,知识归纳 1.产生条件,知识点一,知识点二,知识点三,2.对摩擦力中“相对”二字的理解 (1)静摩擦力和滑动摩擦力中的“静”和“动”都是相对的,指的是接触物体之间的相对静止和相对运动,而不是物体
7、相对于地面的静止和运动。不能绝对地说“静止的物体受到的摩擦力必定是静摩擦力,运动的物体受到的摩擦力必定是滑动摩擦力”。 有静摩擦力作用的两物体是“相对”静止的,即这两个物体互为参考系时是静止的,而以其他物体为参考系时并不一定静止,所以一个物体受到静摩擦力作用时并不一定静止,也有可能是运动的。 存在滑动摩擦力作用的两物体间有“相对”运动,但并不意味着这两个物体相对于其他物体都是运动的,所以受到滑动摩擦力作用的物体不一定运动。譬如擦黑板时静止的黑板受到的是板擦对它的滑动摩擦力。,知识点一,知识点二,知识点三,(2)摩擦力阻碍的是接触物体之间的相对运动或相对运动趋势,而不是阻碍物体的运动。摩擦力可以
8、是阻力也可以是动力。比如斜向上的传送带向上传送货物时货物受到的传送带对它向上的静摩擦力,正是这个静摩擦力使得货物随传送带一起向上运动,这个力对货物来说是动力。切勿认为“摩擦力总是阻力,总是阻碍物体的运动”。 (3)摩擦力的方向与相对运动或相对运动趋势的方向相反,而不是与运动方向相反,摩擦力还可以与物体的运动方向成一定角度。比如行驶的车厢后壁上有一只壁虎,它受到向上的静摩擦力以阻止它下滑,但它对地的运动方向是水平向前的,因此摩擦力的方向可以和运动方向成一定角度,不一定与运动方向在一条直线上,但一定与相对运动或相对运动趋势的方向在一条直线上,且方向相反。,知识点一,知识点二,知识点三,3.摩擦力种
9、类的判断,知识点一,知识点二,知识点三,典例剖析 【例1】 下列关于摩擦力的说法,正确的是( ) A.相互接触的两物体间一定存在摩擦力 B.摩擦力总是阻碍物体的运动 C.相对静止的物体间,也可能存在摩擦力作用 D.只有静止的物体才受静摩擦力作用,运动的物体不会受静摩擦力作用,知识点一,知识点二,知识点三,解析:产生摩擦力的条件:两个物体相互挤压,接触面粗糙,有相对运动(或相对运动趋势),三者缺一不可,故A错误;摩擦力阻碍的是物体间的相对运动(或相对运动趋势),不一定阻碍物体的运动,有可能是动力,故B错误;相对静止的物体有可能存在相对运动的趋势,故可能存在摩擦力的作用,故C正确;静止的物体只要和
10、相互接触的物体间存在相对运动,也可能受滑动摩擦力作用,同理,运动的物体只要和相互接触的物体间存在相对运动的趋势,也有可能受到静摩擦力作用。 答案:C 规律方法有关摩擦力的三个需要注意的问题 (1)不论物体是静止还是运动,都可能受静摩擦力或滑动摩擦力。 (2)摩擦力并不总是阻碍物体的运动,它既可作动力,又可作阻力。 (3)摩擦力的方向可以与物体的运动方向相反,也可以与运动方向相同,甚至可能与运动方向不在同一直线上。,知识点一,知识点二,知识点三,变式训练1关于摩擦力的产生,下列说法正确的是( ) A.相互压紧的粗糙物体间一定有摩擦力 B.有相对运动或有相对运动趋势的物体间一定有摩擦力 C.相互压
11、紧并运动的物体间一定有摩擦力作用 D.只有相互压紧和发生相对运动(或有相对运动趋势)的物体间才可能有摩擦力的作用 解析:要产生摩擦力,首先要有弹力,其次要接触面不光滑,还要有相对运动或有相对运动趋势,故只有D正确。 答案:D,知识点一,知识点二,知识点三,静摩擦力的有无及方向的判定 问题导引 在矿山、码头、工厂中多用传送带将货物由低处传送到高处。如图所示,传送带匀速转动,货物和传送带相对静止。传送带靠什么力把货物送到高处?此力方向如何? 要点提示:静摩擦力。静摩擦力的方向沿斜面向上(与物体运动方向相同)。,知识点一,知识点二,知识点三,知识归纳 1.静摩擦力有无的判断 (1)条件判断法:接触面
12、之间有压力、粗糙且有相对运动趋势。 (2)假设法:假设两物体间无静摩擦力,看物体是否相对滑动。 如果物体改变原来的运动状态,则两物体之间存在静摩擦力。 如果物体的运动状态不变,则两物体之间不存在静摩擦力。,知识点一,知识点二,知识点三,2.静摩擦力方向的判定,知识点一,知识点二,知识点三,知识点一,知识点二,知识点三,知识点一,知识点二,知识点三,典例剖析 【例2】如图所示为皮带传送装置,甲为主动轮,传动过程中皮带不打滑,P、Q分别为两轮边缘上的两点,下列说法正确的是( ) A.P、Q两点的摩擦力方向均与轮的转动方向相反 B.P点的摩擦力方向与甲轮的转动方向相反,Q点的摩擦力方向与乙轮的转动方
13、向相同 C.P点的摩擦力方向与甲轮的转动方向相同,Q点的摩擦力方向与乙轮的转动方向相反 D.P、Q两点的摩擦力方向均与轮的转动方向相同,知识点一,知识点二,知识点三,解析:由题意可知甲轮与皮带间、乙轮与皮带间均相对静止,皮带与轮间的摩擦力为静摩擦力,假设甲轮与皮带间无摩擦力,则甲轮转动时皮带不动,P点相对于皮带向前运动,可知P点相对于皮带有向前运动的趋势,则轮子上的P点受到的静摩擦力的方向向后,即与甲轮的转动方向相反;再假设皮带与乙轮间没有摩擦力,则当皮带转动时,乙轮将会静止不动,这时,乙轮边缘上的Q点相对于皮带向后运动,可知Q点相对于皮带有向后运动的趋势,故乙轮上Q点所受静摩擦力的方向向前,
14、即与乙轮转动方向相同,故正确选项为B。 答案:B,知识点一,知识点二,知识点三,规律方法判断摩擦力方向时应注意的三个问题 (1)在判断摩擦力方向时,弄清物体相对运动或相对运动趋势的方向是关键。 (2)相对运动(趋势)是指受力物体相对于相接触的物体的运动(趋势),而不一定是相对于地面的运动。 (3)牢记:摩擦力的方向与相对运动(趋势)方向相反,而不是与运动方向相反。,知识点一,知识点二,知识点三,变式训练2如图所示,重力为G的木棒,可绕光滑轴O自由转动,现将棒搁在表面粗糙的小车上,小车原来静止,如果用水平力F拉动小车,则棒受到的摩擦力方向( ) A.向右 B.向左 C.等于零 D.都有可能 解析
15、:由题图可直接判断出木棒相对小车水平向左运动,则棒受到小车给棒的摩擦力方向水平向右。 答案:A,知识点一,知识点二,知识点三,摩擦力大小的计算 问题导引 张开两只手掌,使两手的手指互相交错啮合,并置于同一竖直平面内。如图所示,当两手向相反方向运动时,你能感觉出两手所受的摩擦力吗?当手指互相用力啮合向相反方向运动时,能感觉出摩擦力变化吗? 要点提示:能;手指间啮合用力越大,摩擦力越大。,知识点一,知识点二,知识点三,知识归纳 在求解摩擦力大小时,一定要分清是求静摩擦力还是求滑动摩擦力。f=N只适用于滑动摩擦力的计算;对于静摩擦力的大小要根据物体的受力情况和运动情况共同来确定。,知识点一,知识点二
16、,知识点三,知识点一,知识点二,知识点三,典例剖析 【例3】 质量为2 kg的物体静止在水平地面上,如图所示,物体与地面间的动摩擦因数为0.5,最大静摩擦力与滑动摩擦力视为相等,给物体一水平推力F。(g取10 N/kg) (1)当推力大小为5 N时,地面对物体的摩擦力是多大? (2)当推力大小为12 N时,地面对物体的摩擦力是多大? (3)物体运动过程中突然把推力去掉,此时地面对物体的摩擦力是多大?,知识点一,知识点二,知识点三,解析:在地面上,N=mg,则滑动摩擦力(即最大静摩擦力fmax)大小为fmax=N=mg=0.5210 N=10 N。 (1)当推力F=5 N时,Ffmax,物体滑动
17、。则地面对物体的滑动摩擦力的大小f滑=N=mg=10 N。 (3)物体运动过程中突然把推力去掉,地面对物体的摩擦力为滑动摩擦力,其大小f滑=10 N。 答案:(1)5 N (2)10 N (3)10 N,知识点一,知识点二,知识点三,规律方法求解摩擦力大小的方法 (1)明确所求摩擦力是静摩擦力还是滑动摩擦力。 (2)静摩擦力一般根据二力平衡来求。求解时应注意物体是否处于静止或匀速直线运动状态,若物体处于减速或加速运动状态,则二力平衡不成立。 (3)滑动摩擦力一般根据公式法计算,计算时注意滑动摩擦力的大小与物体的速度大小、物体是否匀速运动无关,只取决于动摩擦因数和压力的大小。,知识点一,知识点二
18、,知识点三,变式训练3重力为50 N的物体,在粗糙水平面上向右运动,物体与水平面间的动摩擦因数=0.2,同时物体还受到一个大小为10 N、方向水平向左的拉力F作用,如图所示,则水平面对物体的摩擦力的大小和方向是( ) A.10 N,水平向左 B.20 N,水平向左 C.10 N,水平向右 D.20 N,水平向右 解析:物体对水平面的压力N=mg,所以所受滑动摩擦力大小为f=N=mg=0.250 N=10 N,方向与相对运动方向相反,即水平向左。故选项A正确。 答案:A,1,2,3,4,1.关于静摩擦力,下列说法正确的是( ) 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
19、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:由于静摩擦力产生在彼此直接接触且相互挤压、接触面粗糙又有相对运动趋势的物体之间,所以A错误;静摩擦力的作用是阻碍物体间的相对运动趋势,方向与物体间相对运动趋势的方向相反,不能说成阻碍物体的运动,所以B错误,C正确;两物体间静摩擦力的大小随物体所受外力的变化而变化,因此D错误。 答案:C,1,2,3,4,2.关于滑动摩擦力的说法中,正确的是( ) A.滑动摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反 B.滑动摩擦力总是阻碍物体的运动 C.滑动摩擦力的方向总是与物体的相对运动方向相反 D.两个
20、相互接触的物体发生相对滑动时,它们都要受到滑动摩擦力的作用 解析:滑动摩擦力的方向总是与物体的相对运动方向相反,但与物体的运动方向既可能相同,也可能相反,既可能促进物体的运动,也可能阻碍物体的运动,A、B错误,C正确。摩擦力的产生必须具备三个条件,两个相互接触的物体发生相对滑动时,接触面间相互挤压和粗糙的条件不一定具备,此时物体间不一定有摩擦力,D错误。 答案:C,1,2,3,4,3.(多选)置于水平地面上的物体在沿水平方向的拉力作用下,仍处于静止,则物体所受静摩擦力的大小( ) A.与压力成正比 B.等于水平拉力 C.小于滑动摩擦力 D.在物体上叠放另一物体,该物体受到的静摩擦力不变 解析:
21、静摩擦力的产生取决于使物体产生相对运动趋势的外力的作用,也就是等于平行于接触面切线方向的外力的大小,与压力大小无关;最大静摩擦力比滑动摩擦力稍大,无法判断此时的静摩擦力是否小于滑动摩擦力,故B、D正确。 答案:BD,1,2,3,4,4.重力为40 N的木箱放在水平地面上,木箱与地面间的最大静摩擦力为12 N,动摩擦因数为0.25。如果分别用8 N和16 N的水平力推木箱,求木箱受到的摩擦力分别为多少? 解析:用8 N的水平力推木箱。推力小于最大静摩擦力,木箱不动,由二力平衡条件可知,木箱受到8 N的静摩擦力。 用16 N的水平力推木箱,推力大于最大静摩擦力,木箱运动,由于竖直方向处于平衡状态,由二力平衡条件可知,N=G,则滑动摩擦力f=N=G=0.2540 N=10 N。 答案:8 N 10 N,