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3.2 研究摩擦力 學(xué)案（粵教版必修1）

1．摩擦力
(1)定義：兩個(gè)相互接觸的物體，當(dāng)它們發(fā)生__________或具有______________時(shí)，在接觸面上產(chǎn)生阻礙____________或______________的力．
(2)分類：①____________；②______________.
(3)條件①物體接觸且　　　　　��；②接觸面　　��；③物體間有　　　　或　　　　　.
2．滑動(dòng)摩擦力
(1)定義：兩個(gè)相互接觸的物體，當(dāng)發(fā)生____________時(shí)，在接觸面間產(chǎn)生的阻礙物體____________的力叫滑動(dòng)摩擦力．
(2)產(chǎn)生條件：①兩物體直接接觸且____________；②接觸面______；③發(fā)生__________．
(3)大小：滑動(dòng)摩擦力f的大小與物體間______________FN的大小成正比，即f＝μFN，式中μ為比例常數(shù)，叫____________，其大小與接觸面的材料和粗糙程度有關(guān)，而與受力面積、物體運(yùn)動(dòng)的速度等因素?zé)o關(guān)．
(4)方向：與接觸面______并且與物體間__________的方向相反．
3．靜摩擦力
(1)定義：兩個(gè)物體具有__________________，沒有相對(duì)滑動(dòng)產(chǎn)生的摩擦力．
(2)產(chǎn)生條件：①兩個(gè)物體直接接觸且________；②接觸面______；③物體間有___________．
(3)大�。菏强勺兊模�變化范圍為________________，其中fmax為靜摩擦力的最大值，叫____．
(4)方向：與接觸面______并且與物體間______運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向______.

一、滑動(dòng)摩擦力
[問題情境]
一輛汽車正在奔馳，司機(jī)突然發(fā)現(xiàn)前方有危險(xiǎn)，于是立即緊急剎車．車終于停下，路面上留下兩條清晰的剎車痕跡，你能解釋車停止運(yùn)動(dòng)的真正原因嗎？


[要點(diǎn)提煉]
1．滑動(dòng)摩擦力：一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面上滑動(dòng)的時(shí)候，會(huì)受到另一個(gè)物體____________的力，這種力叫做滑動(dòng)摩擦力．
2．滑動(dòng)摩擦力產(chǎn)生的條件
①接觸面粗糙；②兩物體相互接觸且存在彈力；③兩物體間有__________．
3．滑動(dòng)摩擦力的方向
總是沿著____________________，且與____________的方向相反．
4．滑動(dòng)摩擦力的大小
滑動(dòng)摩擦力跟______成正比，也就是跟一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體表面的垂直作用力成正比．
公式：f＝μFN，μ為動(dòng)摩擦因數(shù)，取決于兩物體的______和接觸面的__________，與接觸面的面積______．
[問題延伸]

圖1
如圖1所示，物體A、B一起向右運(yùn)動(dòng)，速度分別為vA＝2 m/s，vB＝1 m/s.
請(qǐng)分析A、B兩物體受到的滑動(dòng)摩擦力的方向，并回答滑動(dòng)摩擦一定阻礙物體的運(yùn)動(dòng)嗎？
　

　
二、研究靜摩擦力

圖2
[問題情境]
我們先來做個(gè)小實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)一下摩擦力．
把木塊放在水平桌面上，用彈簧測(cè)力計(jì)沿水平方向拉木塊，如圖2所示．
(1)當(dāng)測(cè)力計(jì)的示數(shù)為1 N時(shí)，木塊沒有動(dòng)．
(2)逐漸增大拉力到2 N時(shí)，木塊仍靜止．
(3)繼續(xù)增大拉力到4 N時(shí)，木塊開始移動(dòng)，此時(shí)拉力突然變小到3.8 N，此后木塊勻速運(yùn)動(dòng)，拉力不變．
請(qǐng)對(duì)以上三種現(xiàn)象作出分析．


[要點(diǎn)提煉]
1．兩個(gè)相互接觸擠壓而保持相對(duì)靜止的物體，當(dāng)它們之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，在它們的接觸
面上會(huì)產(chǎn)生阻礙物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力，這種力叫做__________．
2．使物體由靜止開始運(yùn)動(dòng)的最小的水平拉力(或推力)，是物體所受靜摩擦力的最大值，這個(gè)最大值叫做______________．
3．靜摩擦力產(chǎn)生的條件：①物體______且相互擠壓；②接觸面粗糙；③兩物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)．
4．靜摩擦力的大小與正壓力無關(guān)，但最大靜摩擦力的大小與正壓力成____比．
5．靜摩擦力的方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反，即其效果是阻礙物體間的______運(yùn)動(dòng)．

圖3
[問題延伸]
如圖3所示，A、B兩物體豎直疊放在水平面上，今用水平力F拉物體A，兩物體一起勻速運(yùn)動(dòng)，試分析A、B所受靜摩擦力的方向．


圖4
例1　如圖4所示，一物體在動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2的水平面上向左運(yùn)動(dòng)，物體質(zhì)量為10 kg，它在運(yùn)動(dòng)過程中還受到一個(gè)水平向右的大小為20 N的拉力作用，則物體受到的摩擦力為(　　)
A．0 N
B．20 N，水平向右
C．40 N，水平向右
D． 20 N，水平向左
聽課記錄　　



圖5
變式訓(xùn)練1　如圖5所示，一木塊放在水平桌面上，在水平方向共受到三個(gè)力的作用，木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)．其中F1＝10 N，F(xiàn)2＝2 N，若撤去力F1，則木塊在水平方向受到的摩擦力為(　　)
A．8 N，方向向右
B．6 N，方向向右
C．2 N，方向向右
D．0


圖6
例2　有三個(gè)相同的物體疊放在一起，置于粗糙水平面上，物體之間不光滑，如圖6所示．現(xiàn)用一水平力F作用在B物體上，物體仍保持靜止，下列說法正確的是(　　)
A．C受到地面的摩擦力大小為F，方向水平向左
B．A受到水平向右的摩擦力作用
C．B對(duì)C的摩擦力方向?yàn)樗�平向�?br>D．C和地面間無摩擦力的作用
聽課記錄　　

　
變式訓(xùn)練2　下列關(guān)于物體受靜摩擦力作用的敘述中，正確的是(　　)
A．靜摩擦力的方向一定與物體的運(yùn)動(dòng)方向相反
B．靜摩擦力的方向不可能與物體的運(yùn)動(dòng)方向相同
C．靜摩擦力的方向可能與物體的運(yùn)動(dòng)方向垂直
D．靜止的物體所受的靜摩擦力一定為零

圖7
例3　質(zhì)量為2 kg的物體靜止在水平地面上，如圖7所示，物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力視為相等，給物體一水平推力．(取g＝10 N/kg)
(1)當(dāng)推力大小為5 N時(shí)，地面對(duì)物體的摩擦力是多大？
(2)當(dāng)推力大小為12 N時(shí)，地面對(duì)物體的摩擦力是多大？


拓展探究　(1)物體運(yùn)動(dòng)后將推力變?yōu)?0 N，地面對(duì)物體的摩擦力多大？
(2)物體運(yùn)動(dòng)過程中突然把推力去掉，此時(shí)地面對(duì)物體的摩擦力多大？

【即學(xué)即練】
1．關(guān)于摩擦力，下列說法中正確的是(　　)
A．兩個(gè)接觸的相對(duì)靜止的物體間一定有摩擦力
B．受靜摩擦作用的物體一定是靜止的
C．滑動(dòng)摩擦力方向可能與運(yùn)動(dòng)方向相同
D．物體間正壓力一定時(shí)，靜摩擦力的大小可以變化，但有一個(gè)限度
2．下列說法中正確的是(　　)
A．兩個(gè)相互接觸的物體之間一定有彈力作用
B．一個(gè)物體靜止在另一個(gè)物體的表面上，它們之間一定不存在摩擦力的作用
C．兩個(gè)物體之間如果有彈力的作用，就一定有摩擦力的作用
D．兩個(gè)物體之間如果有摩擦力的作用，就一定有彈力的作用

圖8
3．如圖8所示，用水平力F將同種材料不同質(zhì)量的物體壓到一豎直墻壁上，下列說法正確的是(　　)
A．若物體保持靜止，則F越大，物體所受摩擦力越大
B．若物體保持靜止，則質(zhì)量越大，物體所受摩擦力越小
C．若物體沿墻壁向下滑動(dòng)，則F越大，物體所受摩擦力越大
D．若物體沿墻壁向下滑動(dòng)，則質(zhì)量越大，物體所受摩擦力越大
4．用一根長20 cm，勁度系數(shù)為k＝200 N/m的彈簧水平拉著放在水平桌面上的質(zhì)量為1 kg的木塊，彈簧的長度逐漸伸長到22.4 cm時(shí)木塊開始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)彈簧的長度為21.7 cm時(shí)，木塊在桌面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)．則：
(1)木塊受到的最大靜摩擦力多大？靜摩擦力的變化范圍怎樣？
(2)木塊和桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)是多少？
(3)木塊滑動(dòng)過程中，當(dāng)彈簧的長度小于或大于21.7 cm時(shí)滑動(dòng)摩擦力如何變化？

參考答案
課前自主學(xué)習(xí)
1．(1)相對(duì)滑動(dòng)　相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)　相對(duì)運(yùn)動(dòng)　相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)　(2)①靜摩擦力
②滑動(dòng)摩擦力　(3)①相互擠壓�、诖植凇、巯鄬�(duì)運(yùn)動(dòng)　相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)
2．(1)相對(duì)滑動(dòng)　相對(duì)運(yùn)動(dòng)　(2)①相互擠壓　②粗糙�、巯鄬�(duì)滑動(dòng)　(3)相互擠壓的彈力　動(dòng)摩擦因數(shù)　(4)相切　相對(duì)滑動(dòng)
3．(1)相對(duì)滑動(dòng)的趨勢(shì)　(2)①相互擠壓
②粗糙�、巯鄬�(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)　(3)0核心知識(shí)探究
一、
[問題情境]
路面給車一個(gè)摩擦力，使車停止運(yùn)動(dòng)．
[要點(diǎn)提煉]
1．阻礙它滑動(dòng)
2．③相對(duì)運(yùn)動(dòng)
3．接觸面的切線方向　相對(duì)運(yùn)動(dòng)
4．壓力　材料　粗糙程度　無關(guān)
[問題延伸]　如果以A為參考系，則B相對(duì)于A向左運(yùn)動(dòng)，所以B受到A向右的滑動(dòng)摩擦力，可見，物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向和實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向有時(shí)并不相同．還可以看出A給B的滑動(dòng)摩擦力與B的實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向相同，促進(jìn)B的運(yùn)動(dòng)而不是阻礙B的運(yùn)動(dòng)．
二、
[問題情境]
(1)當(dāng)拉力為1 N時(shí)，木塊有相對(duì)桌面的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，但沒有動(dòng)，是因?yàn)槟緣K除受1 N的拉力外，還受到桌面對(duì)它的一個(gè)力的作用，這個(gè)力與1 N的拉力大小相等，方向相反．
(2)當(dāng)拉力增大到2 N時(shí)，木塊仍靜止，但它相對(duì)桌面運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)更加“強(qiáng)烈”，此時(shí)桌面對(duì)木塊的作用力為2 N.
(3)當(dāng)拉力增大到4 N時(shí)，木塊開始移動(dòng)，說明“4 N的力”是使木塊開始運(yùn)動(dòng)所需的最小力，此時(shí)桌面對(duì)木塊的力也為4 N．木塊運(yùn)動(dòng)起來以后，拉力變?yōu)?.8 N，這個(gè)力是保證木塊勻速運(yùn)動(dòng)所需要的力．
[要點(diǎn)提煉]
1．靜摩擦力
2．最大靜摩擦力
3．①接觸
4．正
5．相對(duì)
[問題延伸]　A受向左的靜摩擦力，B受向右的靜摩擦力；A受靜摩擦力是阻力，B受靜摩擦力是動(dòng)力．
解題方法探究
例1　B　[研究摩擦力時(shí)：(1)首先要根據(jù)實(shí)際情況判斷、分析究竟是靜摩擦力還是滑動(dòng)摩擦力；(2)如果是滑動(dòng)摩擦力，就要分析滑動(dòng)面上壓力的大小，用公式計(jì)算；(3)如果是靜摩擦力，就要分析物體所受到的其他力， 根據(jù)物體所處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，通過列力學(xué)方程求解．
根據(jù)滑動(dòng)摩擦力公式f＝μFN可以得到：摩擦力等于20 N，其方向水平向右．選B.]
變式訓(xùn)練1　C　[未撤去F1前，木塊靜止，說明木塊所受的靜摩擦力大小f靜＝F1－F2＝8 N，方向向左．也說明了最大靜摩擦力f靜max≥8 N．當(dāng)撤去F1后，在F2作用下木塊有向左運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，地面給木塊的靜摩擦力方向變?yōu)橄蛴�，因F2＝2 N，小于最大靜摩擦力，故木塊仍保持靜止，因而正確選項(xiàng)為C.]
例2　AC　[在選項(xiàng)A中，以A、B、C三者的整體為研究對(duì)象，此整體在水平方向上受平衡力的作用，因此C受到地面的摩擦力等于拉力F，方向向左，A項(xiàng)正確， D項(xiàng)錯(cuò)誤；在選項(xiàng)B中，以A為研究對(duì)象，A不受摩擦力，否則A不能平衡，B項(xiàng)錯(cuò)誤；選項(xiàng)C中，B對(duì)C的摩擦力與C對(duì)B的摩擦力大小相等，方向相反．由此可知，B對(duì)C的摩擦力大小等于F，方向水平向右，C項(xiàng)正確．]
變式訓(xùn)練2　C

[靜摩擦力的方向總是與物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反，而物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向可能與物體運(yùn)動(dòng)的方向相同(例如：與傳送帶相對(duì)靜止，隨傳送帶一起加速運(yùn)動(dòng)的物體)，也可能與物體運(yùn)動(dòng)方向相反(例如：與傳送帶相對(duì)靜止，隨傳送帶一起減速運(yùn)動(dòng)的物體)，還可能與物體運(yùn)動(dòng)方向垂直(例如：隨車廂一起做加速運(yùn)動(dòng)的車廂后壁上相對(duì)于車廂靜止的物體，如圖所示)．靜止的物體所受靜摩擦力不一定為零(例如：用力推靜止在地面上的木箱但未推動(dòng))，故A、B、D項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確．]
例3　(1)5 N　(2)10 N
解析　在地面上，F(xiàn)N＝mg，則滑動(dòng)摩擦力(最大靜摩擦力fmax)大小為fmax＝μFN＝μmg＝0.5×2×10 N＝10 N.
(1)當(dāng)拉力F＝5 N時(shí)，F(xiàn)(2)當(dāng)拉力F＝12 N時(shí)，F(xiàn)>fmax，物體滑動(dòng)．則f滑＝μFN＝μmg＝10 N.
拓展探究　(1)10 N　(2)10 N
即學(xué)即練
1．CD　2.D
3．C　[物體靜止時(shí)，物體受靜摩擦力，大小等于其重力，與水平力F無關(guān)，物體質(zhì)量越大，所受摩擦力越大，故A、B錯(cuò)．物體向下滑動(dòng)時(shí)，受到滑動(dòng)摩擦力作用，大小為f＝μFN＝μF，故F越大，摩擦力越大，且與物體的質(zhì)量無關(guān)，C對(duì)，D錯(cuò)．]
4．(1)4.8 N　0～4.8 N　(2)0.34
(3)大小不變


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