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1、第三章 相互作用3 摩擦力学习目标1.通过实验理解静摩擦力及方向,理解相对运动趋势.2.会利用二力平衡条件判断静摩擦力的大小和方向.3.知道滑动摩擦力的概念及产生条件,会求滑动摩擦力的大小并判断其方向.自主探究1.摩擦力可分为 、 和 三类.2.摩擦力产生的条件： , , .3.摩擦力的方向： .4.静摩擦力的增大有一个限度,即为 ,静摩擦力的大小范围是 .5.滑动摩擦力的大小与 和 相关.6.在相同的压力和相同的接触面材料时,滚动摩擦力要比滑动摩擦力 .合作探究一、静摩擦力【提出问题】你能否根据实际情况,判断物体是否受到静摩擦力?实验探究：手握杯子沿着竖直方向施力,并且从小逐渐地增大,感受静
2、摩擦力的变化.结论：手对杯子的力竖直向上,而手受到了杯子防碍手向上的相对运动趋势的静摩擦力,随着手对杯子的力的增大而增大.【归纳总结】1.静摩擦力的产生条件：(1) ;(2) ;(3) .2.静摩擦力的大小是 变化的,方向 .【提出问题】静摩擦力的大小是如何变化的?实验探究：探究静摩擦力的大小把木块放在水平长木板上,用弹簧测力计沿水平方向拉木块.缓慢的拉动弹簧测力计,观察弹簧测力计的读数和木块的运动状态,(在测力计指针下方轻塞一小纸团,用以记录拉力以前达到的最大值)记录在表格中.拉力F木块运动状态静摩擦力大小注意：当木块开始运动后,就不再记录数据.结论：静摩擦力与弹簧测力计的拉力大小相等,随着
3、拉力的增大而增大.【归纳总结】3.静摩擦力的最大值Fmax叫做 (将动未动时的摩擦力),它的数值等于物体刚开始运动时的拉力的大小.4.静摩擦力的大小范围是 .二、滑动摩擦力【实验探究】前面研究了静摩擦力,现在我们继续做前面的实验,用力去拉木块,当力FFmax时,我们会发现木块在木板上开始滑动,拉力却明显减小,表明摩擦力明显减小,此时所受到的摩擦力为滑动摩擦力.滑动摩擦力大小与哪些因素相关呢?实验猜想：(1)与接触面的粗糙水准相关;(2)跟物体间的压力(正压力)相关;(3)跟物体接触面积的大小相关.设计实验：根据以上几条猜测,设计实验去实行验证探索.(利用控制变量法来实行探究)压力FN摩擦力Ff
4、作出FNFf图象,寻找其中规律.评估交流：对实验过程和结论实行评估和交流.【归纳总结】1.定义：当一个物体在另一个物体表面滑动时,会受到另一物体 它滑动的力,这种力叫做滑动摩擦力.2.方向：滑动摩擦力的方向总是 ,跟物体的相对运动的方向 .3.滑动摩擦力的大小与正压力成 ,即表达式为 ,其中 是比例常数,叫做 ,跟相互接触的两个物体的 相关,还跟接触面的 相关,是没有 的物理量.三、滚动摩擦【做一做】体验滚动摩擦的大小如图为自行车的滚动轴承.把滚珠沾上润滑油后放入“轴碗”,外面压上“轴挡”,中间穿上轴,就成了滚动轴承.拆卸一个自行车的滚动轴承,观察其结构,试着自己重新组装.【归纳总结】1.一个
5、物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦,叫做 .2.滚动摩擦比滑动摩擦 .3.增大摩擦力的方法： 等.4.减小摩擦力的方法： 等.课堂检测1.两个物体相互接触,关于接触处的弹力和摩擦力,以下说法准确的是( )A.一定有弹力,但不一定有摩擦力B.如果有弹力,则一定有摩擦力C.如果有摩擦力,则一定有弹力D.如果有摩擦力,则其大小一定与弹力成正比2.关于滑动摩擦力的方向,以下说法准确的是( )A.滑动摩擦力的方向总是和物体的运动方向相反B.滑动摩擦力不可能是动力C.滑动摩擦力总是防碍物体间的相对运动D.滑动摩擦力可能是动力,也可能是阻力3.三个质量相同的物体,与水平桌面的动摩擦因数相同,因为所受水平
6、拉力不同,A做匀速运动,B做加速运动,C做减速运动,那么它们受到的摩擦力的大小关系应是( ) A.FAFBFCB.FAFBF2F3B.F1=F2=F3C.F1F2F3D.无法比较8.如图所示,质量为20kg的物体,沿粗糙水平地面以某一速度开始向右运动,一水平向左的力F=10N作用于物体上,物体与水平地面间的动摩擦因数为0.1,则物体所受的摩擦力的大小为(g取10N/kg)()A.10N,向右B.10N,向左C.20N,向右D.20N,向左9.如图所示,A、B两物体受到的重力都等于10N,各接触面间动摩擦因数都等于0.3,同时有F=1N的两个水平力分别作用在A和B上.A和B均静止,则地面对B和B
7、对A的摩擦力分别为()A.6N,3NB.1N,1NC.0,1ND.0,2N10.下列关于滑动摩擦力的说法正确的是()A.滑动摩擦力一定是阻力B.滑动摩擦力总是与物体相对运动的方向相反C.滑动摩擦力总是与物体间正压力的方向垂直D.物体做减速运动,一定是受到滑动摩擦力的作用11.质量为2kg的物体放到水平地板上,用一轻弹簧水平拉该物体,当物体刚开始运动时,弹簧伸长3cm,当拉着物体匀速前进时,弹簧伸长2cm,已知弹簧的劲度系数为k=200N/m,(g取10N/kg)求:(1)物体所受的最大静摩擦力;(2)物体和地板间的动摩擦因数.12.如图所示,GA=20N,GB=10N,A与水平面的滑动摩擦因数
8、=0.4,其余摩擦不计,判断下列(1)(2)两种情况下物体A受什么摩擦力?大小如何?(假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)(1)当F=0时;(2)当F=10N时;(3)若要使A匀速运动,所加的竖直方向的力F的大小是多少?参考答案自主探究1.静摩擦力滑动摩擦力滚动摩擦力2.相互接触且挤压接触面不光滑存在相对运动或相对运动趋势3.沿着接触面,跟相对运动或相对运动趋势的方向相反4.最大静摩擦力Fmax0Fmax5.接触面之间的压力接触面的粗糙程度6.小很多合作探究一、静摩擦力1.(1)相互接触且挤压(2)接触面不光滑(3)存在相对运动趋势2.可以与相对运动趋势方向相反3.最大静摩擦力4.0FFmax二、
9、滑动摩擦力1.阻碍2.沿着接触面相反3.正比F=FN动摩擦因数材料粗糙程度单位三、滚动摩擦1.滚动摩擦力2.小得多3.增大接触面间的压力、增加接触面的粗糙程度4.变滑动摩擦为滚动摩擦、减小接触面间的压力、让接触面变得光滑课堂检测1.C解析:相互接触的两物体若没有挤压,不发生弹性形变,则不一定产生压力,它们之间就没有摩擦力,选项A错误;若相互接触的两物体之间有压力,但两物体接触面光滑,则也不可能有摩擦力,选项B错误;有弹力是有摩擦力的必要条件,所以有摩擦力必有弹力,选项C正确;滑动摩擦力与弹力的大小成正比,但静摩擦力的大小随着外界条件的变化而变化,选项D错误.2.CD解析:滑动摩擦力总与物体相对
10、运动方向相反,即总是阻碍物体间的相对运动,但与物体的运动方向可能相同,也可能相反,综上所述,选项C、D正确.3.C解析:由F=FN知,F的大小只与和FN有关,与物体的运动状态无关,由于该题中FN与相等,故摩擦力大小相同.4.AD解析:由于木块静止在竖直墙面上,木块在水平方向受到的推力F与墙面对木块的弹力FN是一对平衡力,即FN=F,当F增加到2F时,墙面对木块的弹力也将增加到2F.在竖直方向上,木块的重力与墙面对木块的静摩擦力是一对平衡力,即摩擦力大小不变.5.C解析:自行车匀速前进时,由于人通过链条给后轮一个力,使后轮顺时针转动,设后轮与地面接触处光滑,则后轮应加速顺时针转动,说明后轮有相对
11、地面向后转动的趋势,由于静摩擦力的方向与物体的相对运动趋势方向相反,故后轮所受静摩擦力Ff1的方向向前;前轮转动是由于前轮受到力的作用,若前轮与地面接触处光滑,则前轮就不会转动,故前轮相对地面有向前运动的趋势,其所受摩擦力Ff2向后,如图所示.6.D解析:产生摩擦力的条件:物体间相互接触、接触面不光滑、有正压力(垂直接触面的弹力)、有相对运动(或相对运动趋势),四者缺一不可,故选项A错误;摩擦力的方向总是阻碍物体间的相对运动,“相对运动”指以二者之一为参考系,而物体的运动所选取的参考系,通常是指地面,与相对运动选的参考系可以不一致,故选项B、C错误,选项D正确;静摩擦力便是发生在相对静止,但有
12、相对运动趋势的两个相互接触的物体之间.7.B解析:由F=FN可知,滑动摩擦力的大小与正压力FN有关,而与接触面积的大小无关,所以三种情况下摩擦力大小相等.8.D解析:此题不要被施加一个外力所迷惑,物体向右运动,滑动摩擦力的方向就向左,由F=FN=mg得F=0.12010N=20N.9.C解析:应用整体法,即A、B整体水平方向所受外力大小相等、方向相反,故地面对B无摩擦力.以A为研究对象,水平方向必受大小与F相等、方向与F相反的静摩擦力,故选项C正确.10.BC解析:滑动摩擦力可以充当阻力,也可以充当动力,所以选项A错误;滑动摩擦力的方向总是与物体相对运动的方向相反,所以选项B正确;弹力的方向与
13、接触面垂直,而摩擦力的方向又与接触面相切,所以选项C正确;物体做减速运动,也可能受到外力的作用,如接触面光滑,则不受滑动摩擦力的作用,选项D错误.11.解析:(1)物体刚开始运动时受到的摩擦力即为最大静摩擦力,由二力平衡可知,此时物体受的最大静摩擦力等于弹簧的弹力,Fmax=kx1=2000.03N=6N.(2)物体和地板间的滑动摩擦力F=kx2=2000.02N=4N而F=FN,FN=mg,故=FFN=Fmg=420=0.2.答案:(1)6N(2)0.212.解析:(1)F=0时,A与水平面之间的最大静摩擦力Fmax1=GA=0.420N=8N,可见Fmax1GB,物体A仍然静止,受到静摩擦力的作用,其大小F静2=GB=10N.(3)若要使A匀速运动,由平衡可知A受的滑动摩擦力大小F滑3=GB=10N又F滑3=(GA+F3)代入数据解得F3=5N.答案:(1)受滑动摩擦力8N(2)受静摩擦力10N(3)5N