高中物理人教版必修1學案 摩擦力3

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111 3.3摩擦力 班級________姓名________學號_____ 學習目標: 1． 知道滑動摩擦產(chǎn)生的條件，會正確判斷滑動摩擦力的方向。 2． 會用公式F=μFN計算滑動摩擦力的大小，知道影響動摩擦因數(shù)的大小因素。 3． 知道靜摩擦力的產(chǎn)生條件，能判斷靜摩擦力的有無以及大小和方向。 4． 理解最大靜摩擦力。能根據(jù)二力平衡條件確定靜摩擦力的大小。 學習重點:1、滑動摩擦力產(chǎn)生的條件及規(guī)律，并會用F摩＝μFN解決具體問題。 2、靜摩擦力產(chǎn)生的條件及規(guī)律，正確理解最大靜摩擦力的概念。 學習難點: 1、正壓力FN的確定。 2、靜摩擦力的有無、大小的判定。 主要內(nèi)容: 一、摩擦力 一個物體在另一個物體上滑動時，或者在另一個物體上有滑動的趨勢時我們會感到它們之間有相互阻礙的作用，這就是摩擦，這種情況下產(chǎn)生力我們就稱為摩擦力。固體、液體、氣體的接觸面上都會有摩擦作用。 二、滑動摩擦力 1． 產(chǎn)生：一個物體在另一個物體表面上相對于另一個物體發(fā)生相對滑動時，另一個物體阻礙它相對滑動的力稱為滑動摩擦力。 2． 產(chǎn)生條件：相互接觸、相互擠壓、相對運動、表面粗糙。 ①兩個物體直接接觸、相互擠壓有彈力產(chǎn)生。 摩擦力與彈力一樣屬接觸作用力，但兩個物體直接接觸并不擠壓就不會出現(xiàn)摩擦力。擠壓的效果是有壓力產(chǎn)生。壓力就是一個物體對另一個物體表面的垂直作用力，也叫正壓力，壓力屬彈力，可依上一節(jié)有關(guān)彈力的知識判斷有無壓力產(chǎn)生。 ②接觸面粗糙。當一個物體沿另一物體表面滑動時，接觸面粗糙，各凹凸不平的部分互相嚙合，形成阻礙相對運動的力，即為摩擦力。凡題中寫明“接觸面光滑”、“光滑小球”等，統(tǒng)統(tǒng)不考慮摩擦力(“光滑”是一個理想化模型)。 ③接觸面上發(fā)生相對運動。 特別注意：“相對運動”與“物體運動”不是同一概念，“相對運動”是指受力物體相對于施力物體(以施力物體為參照物)的位置發(fā)生了改變；而“物體的運動”一般指物體相對地面的位置發(fā)生了改變。 3．方向：總與接觸面相切，且與相對運動方向相反。 這里的“相對”是指相互接觸發(fā)生摩擦的物體，而不是相對別的物體。滑動摩擦力的方向跟物體的相對運動的方向相反，但并非一定與物體的運動方向相反。 【例一】如圖，某時刻木塊正在以3m/s的速度在以5m/s速度向右傳送的傳送帶上向右運動，試判斷： （1） 木塊的運動方向。 （2） 木塊相對于傳送帶的運動方向。 （3） 木塊所受滑動摩擦力的方向。 4．大?。号c壓力成正比 F＝μFN ① 壓力FN與重力G是兩種不同性質(zhì)的力，它們在大小上可以相等，也可以不等，也可以毫無關(guān)系，用力將物塊壓在豎直墻上且讓物塊沿墻面下滑，物塊與墻面間的壓力就與物塊重力無關(guān)，不要一提到壓力，就聯(lián)想到放在水平地面上的物體，認為物體對支承面的壓力的大小一定等于物體的重力。 ②μ是比例常數(shù)，稱為動摩擦因數(shù)，沒有單位，只有大小，數(shù)值與相互接觸的______、接觸面的______程度有關(guān)。在通常情況下，μ<1。 ③計算公式表明：滑動摩擦力F的大小只由μ和FN共同決定，跟物體的運動情況、接觸面的大小等無關(guān)。 5．滑動摩擦力的作用點：在兩個物體的接觸面上的受力物體上。 【例二】在東北的林場中，冬季常用馬拉的雪橇運木材，雪橇有兩個與冰面接觸的鋼制滑板．如果冰面是水平的，雪橇和所裝的木材的總質(zhì)量是5.0t（噸），滑板與冰面間的動摩擦因數(shù)是0.027，馬要在水平方向上用多大的力才能拉著雪橇在冰道上勻速前進？ 問題：1. 相對運動和運動有什么區(qū)別？請舉例說明。 2．壓力FN的值一定等于物體的重力嗎？請舉例說明。 3．滑動摩擦力的大小與物體間的接觸面積有關(guān)嗎？ 4．滑動摩擦力的大小跟物體間相對運動的速度有關(guān)嗎？ 三、靜摩擦力 1． 產(chǎn)生：兩個物體滿足產(chǎn)生摩擦力的條件，有相對運動趨勢時，物體間所產(chǎn)生的阻礙相對運動趨勢的力叫靜摩擦力。 2． 產(chǎn)生條件： ①兩物體直接接觸、相互擠壓有彈力產(chǎn)生； ②接觸面粗糙； ③兩物體保持相對靜止但有相對運動趨勢。 所謂“相對運動趨勢”，就是說假設(shè)沒有靜摩擦力的存在，物體間就會發(fā)生相對運動。比如物體靜止在斜面上就是由于有靜摩擦力存在；如果接觸面光滑．沒有靜摩擦力，則由于重力的作用，物體會沿斜面下滑。 跟滑動摩擦力條件的區(qū)別是： 3． 大小：兩物體間實際發(fā)生的靜摩擦力F在零和最大靜摩擦力Fmax之間 0＜F≤Fmax 實際大小可根據(jù)二力平衡條件判斷。 4． 方向：總跟接觸面相切，與相對運動趨勢相反 ①所謂“相對運動趨勢的方向”，是指假設(shè)接觸面光滑時，物體將要發(fā)生的相對運動的方向。比如物體靜止在粗糙斜面上，假沒沒有摩擦，物體將沿斜面下滑，即物體靜止時相對(斜面)運動趨勢的方向是沿斜面向下，則物體所受靜摩擦力的方向沿斜面向上，與物體相對運動趨勢的方向相反。 ②判斷靜摩擦力的方向可用假設(shè)法。其操作程序是： A．選研究對象----受靜摩擦力作用的物體； B．選參照物體----與研究對象直接接觸且施加靜摩擦力的物體； C．假設(shè)接觸面光滑，找出研究對象相對參照物體的運動方向即相對運動趨勢的方向 D．確定靜摩擦力的方向一一與相對運動趨勢的方向相反 ③靜摩擦力的方向與物體相對運動趨勢的方向相反，但并非一定與物體的運動方向相反。 5．靜摩擦力的作用點：在兩物體的接觸面受力物體上。 【例三】下述關(guān)于靜摩擦力的說法正確的是：（ ） A. 靜摩擦力的方向總是與物體運動方向相反； B．靜摩擦力的大小與物體的正壓力成正比； C．靜摩擦力只能在物體靜止時產(chǎn)生； D．靜摩擦力的方向與接觸物體相對運動的趨勢相反． 【例四】用水平推力F把重為G的黑板擦緊壓在豎直的墻面上靜止不動，不計手指與黑板擦之間的摩擦力，當把推力增加到2F時，黑板擦所受的摩擦力大小是原來的幾倍？ 四、滑動摩擦力和靜摩擦力的比較 滑動摩擦力 靜摩擦力 符號及單位 產(chǎn)生原因 表面粗糙有擠壓作用的物體間發(fā)生相對運動時 表面粗糙有擠壓作用的物體間具有相對運動趨勢時 摩擦力用f表示 單位：牛頓 簡稱：牛 符號：N 大小 f=μN 始終與外力沿著接觸面的分量相等 方向 與相對運動方向相反 與相對運動趨勢相反 問題：1. 摩擦力一定是阻力嗎？ 2．靜摩擦力的大小與正壓力成正比嗎？ 3．最大靜摩擦力等于滑動摩擦力嗎？ 課堂訓練: 1．關(guān)于滑動摩擦力，下列說法正確的是：（ ） A、物體在支持面上的滑動速度越大，滑動摩擦力也一定越大； B、滑動摩擦力的方向一定與物體相對支持面的滑動方向相反； C、接觸面的滑動摩擦系數(shù)越大，滑動摩擦力也越大； D、滑動摩擦力的方向與物體運動方向相反。 2．用100N的力在水平方向勻速推動重500N的箱子，那么接觸面的滑動摩擦力是多大？μ值為多大？ 3．重100N的物體，靜止在粗糙水平面上，物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為0．2，當物體受到一個大小為 10N，方向水平向右的力作用時，水平面對物體的摩擦力大小和方向是：（ ） A．10N，水平向左； B． 10N，水平向右； C．20N，水平向左； D．20N，水平向右． 4．如圖，木塊放在水平桌面上，在水平方向其受到三個力即F1、F2和摩擦力作用，木塊處于靜止狀態(tài)，其中F1=10N，F(xiàn)2=2N。此時水平桌面對木塊的靜摩擦力為多少？方向如何？若撤去力F1，木塊將怎樣運動，桌面對木塊的摩擦力將如何變化 ？ 課后作業(yè): 1．下列關(guān)于摩擦力的說法中錯誤的是( ) A．兩個相對靜止物體間一定有靜摩擦力作用．B．受靜摩擦力作用的物體一定是靜止的． C．靜摩擦力對物體總是阻力． D．有摩擦力一定有彈力 2．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=f/N可知,動摩擦因數(shù)與滑動摩擦力成正比,與正壓力成反比． 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． 3．如圖所示，一個重G=200N的物體，在粗糙水平面上向左運動，物體和水平面間的摩擦因數(shù)μ=0.1，同時物體還受到大小為10N、方向向右的水平力F作用，則水平面對物體的摩擦力的大小和方向是( ) A．大小是10N，方向向左．B．大小是10N，方向向右． C．大小是20N，方向向左．D．大小是20N，方向向右． 4．粗糙的水平面上疊放著A和B兩個物體，A和B間的接觸面也是粗糙的，如果用水平力F拉B，而B仍保持靜止，則此時( ) A．B和地面間的靜摩擦力等于F，B和A間的靜摩擦力也等于F． B．B和地面間的靜摩擦力等于F，B和A間的靜摩擦力等于零． C．B和地面間的靜摩擦力等于零，B和A間的靜摩擦力也等于零． D．B和地面間的靜摩擦力等于零，B和A間的靜摩擦力等于F． 5．一木塊重G=30N，按圖中四種方法放置時施加的外力分別為F1=10N，F(xiàn)2=20N，F(xiàn)3=30N，F(xiàn)4=40N，則木塊與接觸面之間的壓力分別為N1=______，N2=______，N3＝______，N4=______． 6．在水平桌面上放一塊重G=200N的木塊，木塊與桌面間的動摩擦因數(shù)μ=0.2，設(shè)桌面對木塊的最大靜摩擦力近似等于滑動摩擦力，則分別用水平拉力F1=15N、F2=30N、F3=80N拉木塊時，木塊受到的摩擦力分別為f1=______，f2=______，f3=______． 7．一塊長l、質(zhì)量為m的均勻木板，放在水平桌面上，木板與桌面間動摩擦因數(shù)為μ．當木板受到水平推力F向右運動伸出桌面1／3時，木板受到的摩擦力等于______． *8．如圖所示，A、B兩物體均重G=10N，各接觸面間的動摩擦因數(shù)均為μ=0.3，同時有F=1N的兩個水平力分別作用在A和B上，則地面對B的摩擦力等于______，B對A的摩擦力等于______． *9．如圖所示，在兩塊相同的豎直木板A、B間有重為30N的物體．用兩個大小均為F=100N的水平力壓木板，物體與兩木板間的動摩擦因數(shù)均為f=0.2．求： (1)當物體不動時，物體與木板A間的摩擦力大小是多少? (2)若用豎直向上的力將物體拉出來，所需拉力的最小值是多少? 閱讀材料: 從經(jīng)典力學到相對論的發(fā)展 　 在以牛頓運動定律為基礎(chǔ)的經(jīng)典力學中，空間間隔(長度)S、時間t和質(zhì)量m這三個物理量都與物體的運動速度無關(guān)。一根尺靜止時這樣長，當它運動時還是這樣長；一只鐘不論處于靜止狀態(tài)還是處于運動狀態(tài)，其快慢保持不變；一個物體靜止時的質(zhì)量與它運動時的質(zhì)量一樣。這就是經(jīng)典力學的絕對時空觀。到了十九世紀末，面對高速運動的微觀粒子發(fā)生的現(xiàn)象，經(jīng)典力學遇到了困難。在新事物面前，愛因斯坦打破了傳統(tǒng)的絕對時空觀，于1905年發(fā)表了題為《論運動物體的電動力學》的論文，提出了狹義相對性原理和光速不變原理，創(chuàng)建了狹義相對論。狹義相對論指出：長度、時間和質(zhì)量都是隨運動速度變化的。長度、時間和質(zhì)量隨速度變化的關(guān)系可用下列方程來表示：,（通稱“尺縮效應(yīng)”）、（通稱“鐘慢效應(yīng)”）、（通稱“質(zhì)—速關(guān)系”） 上列各式里的v是物體運動的速度，C是真空中的光速，l0和l分別為在相對靜止和運動系統(tǒng)中沿速度v的方向測得的物體長度；t0和t分別為在相對靜止和運動系統(tǒng)中測得的時間； m0和 m分別為在相對靜止和運動系統(tǒng)中測得的物體質(zhì)量。 但是，當宏觀物體的運動速度遠小于光速時(v＜＜C)，則上面的一些結(jié)果就變?yōu)閘≈l0、t≈t0、m≈m0，因而對于宏觀低速運動的物體，使用牛頓定律來處理問題，還是足夠精確的。 繼狹義相對論之后，1915年愛因斯坦又建立了廣義相對論，指出空間——時間不可能離開物質(zhì)而獨立存在，空間的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)取決于物體的分布，使人類對于時間、空間和引力現(xiàn)象的認識大大深化了?！蔼M義相對論”和“廣義相對論”統(tǒng)稱為相對論。 111