高中物理第三章相互作用32弹力121.docx

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高中物理第三章相互作用32弹力121

弹力

知识点

1.动摩擦因数、滑动摩擦力的定义、产生滑动摩擦力的条件

2.滑动摩擦力乘以相对滑动路程等于产生的内能

3.滑动摩擦力的方向、空气阻力的方向

4.滑动摩擦力f与压力N的图像

5.静摩擦力的定义、产生静摩擦力的条件

6.静摩擦力的方向

7.静摩擦力的计算的方法

8.最大静摩擦力

9.滑动摩擦力的计算公式

教学目标

1、知道滑动摩擦力的产生条件，认识滑动摩擦的规律．知道动摩擦因数与相互接触的物体的材料和接触面的粗糙程度有关，会判断滑动摩擦力的方向．

2、能运用滑动摩擦力公式来计算滑动摩擦力．

3、认识静摩擦的规律，知道静摩擦力的变化范围及其最大值。

4、知道最大静摩擦力略大于滑动摩擦力。

5、会根据物体的平衡条件简单地计算静摩擦力的大小。

教学重点

1、滑动摩擦力大小的计算以及方向的判断．

2、静摩擦力的有无的判断以及静摩擦力方向的判断。

3、静摩擦力产生的条件及规律，正确理解最大静摩擦力的概念。

教学难点

1、滑动摩擦力大小的计算

2、静摩擦力有无的判断和静摩擦力方向的判断。

教学过程

一、复习预习

初中的时侯大家已经初步学习了摩擦力，现在请同学们来回忆一下，摩擦力是怎么产生的？

它有什么特点？

通过初中的学习我们已经知道摩擦力是相互接触的物体，做相对运动时产生的，它跟物体间的压力以及接触面的粗糙程度有关。

那么，摩擦力的大小应该如何计算呢？

相对静止的物体之间会不会产生摩擦力呢？

今天我们就来进行进一步的学习。

二、知识讲解

考点/易错点1

滑动摩擦力的定义、产生滑动摩擦力的条件

问题１、如图—１所示，如果用水平向右的外力F1拉木刷，使其滑动,观察木刷底下鬃毛的形状，这是为什么？

毛刷与桌面接触，并且相对于桌面滑动，而桌面由于粗糙，在接触面处产生了一个作用于毛刷上的阻碍其相对于桌面运动的滑动摩擦力.

１、滑动摩擦力的定义：

两个互相接触的物体，当一个物体在另一个物体表面上相对于另一个物体滑动时，要受到另一个物体阻碍它相对滑动的力，这种力叫做滑动摩擦力.

２、滑动摩擦力产生的条件：

（１）接触面不光滑

（２）物体间有弹力

（３）有相对运动

３、滑动摩擦力的方向：

毛刷的鬃毛向着相对于地面运动的反方向倾斜，说明毛刷受到的摩擦力跟毛刷相对于地面运动的方向相反.如图－２中F2所示.

滑动摩擦力的方向总跟接触面相切，并且跟物体的相对运动的方向相反，这里的相对运动是指相对于与之接触的物体的运动.

要注意如何断定“相对运动方向”，所谓相对运动，指的是两个物体分别以对方为参照物所表现出来的运动，而不是相对于地面或其它物体的运动

考点/易错点2

滑动摩擦力的计算公式

当木块对木板的压力越大，表面越粗糙时弹簧秤的示数越大；可知滑动摩擦力的大小于物体间的压力，以及接触面的情况有关。

接触面的情况包括粗糙程度，和材料。

要特别注意，与接触面积无关。

进一步的实验表明，滑动摩擦力的大小跟压力成正比F＝µFN，其中的µ是一个比例常数，叫动摩擦因数。

它的数值与相互接触的物体的材料以及接触面的情况有关,0<µ<1

考点/易错点3

静摩擦力的定义、产生静摩擦力的条件

情景一:

用手握住粉笔盒。

粉笔盒处于静止状态。

[问题1]粉笔盒为什么没有运动？

粉笔盒受到那些力的作用？

各个力的方向是怎样的？

[讲解]粉笔盒受力平衡，所以处于静止状态；粉笔盒受到重力和摩擦力的作用，重力竖直向上，而摩擦力竖直向下，两力大小相等，方向相反，作用在同一条直线。

所以相对静止的物体之间也可能存在摩擦力，这种摩擦力，叫静摩擦力。

[问题2]如果手松一些（用力稍微小一些），会出现什么情况？

这说明静摩擦力的产生，需要什么条件呢？

[讲解]如果松手，粉笔盒就会往下掉，这说明，粉笔盒虽然静止，但它有一个向下运动的趋势。

而且手和物体之间有弹力，接触面是不光滑的。

可见，静摩擦力的产生条件是：

相互接触两个面不光滑的物体间有弹力并且有相对运动趋势。

[问题3]请举例说明物体受到静摩擦力的作用。

[讲解]

（1）用手推桌子，桌子没有动。

桌子受到了地面的静摩擦力的作用。

（2）皮带运送机在江边运沙子，沙子受到皮带的静摩擦力的作用。

（思考若皮带是水平的，有没有静摩擦力作用。

）

考点/易错点4

静摩擦力的方向

[问题4]擦力的方向是怎样的呢？

[讲解]静摩擦力的方向总是沿着接触面，并且跟物体相对运动趋势方向相反。

如果接触面是曲面，静摩擦力的方向与接触面相切

情景二：

如图－1用不大的力通过测力计水平拉静止在桌面上的木块，木块虽有相对运动趋势，但仍静止，读出测力计读数，分析木块水平方向上受几个力？

图－1

由二力平衡可知，木块除受到拉力以外，还受到了与拉力等大反

向的作用力，这个力是桌面对木块的静摩擦力，所谓“静”，是指木块相对于桌面静止.

木块相对于桌面有向右运动的趋势，木块受到的静摩擦力方向向左，即与物体相对于桌面向右运动趋势的方向相反.

静摩擦力的方向：

静摩擦力的方向总是跟接触面相切，并且跟物体相对运动趋势的方向相反.

考点/易错点5

最大静摩擦力

[问题5]观察情景二（如图－1）大家观察到什么现象？

由此说明，静摩擦力的大小应该如何确定？

[讲解]可以观察到，用弹簧测力计沿水平方向拉木块时，在拉力F增大到一定程度之前，木块不会运动，继续用力，当拉力达到某一个数值Fmax时木块开始移动，此时拉力会突然变小到F0。

我们可以得到这样的结论：

一般静摩擦力没有一个确定的值，就如上面实验的情况，，当物体不动处于平衡状态时，静摩擦力的大小随着拉力大小的变化而变化，总是等于拉力的大小。

静摩擦力增大到某数值后就不再增大了，这时静摩擦力达到最大值，叫最大静摩擦力，用Fm表示。

一般情况下，如果两个相接触的物体之间存在着静摩擦力的作用，则并不一定处于最大静摩擦力状态，最大静摩擦力等于使物体将要开始运动所需的最小推力。

由二力平衡可知，木块除受到拉力以外，还受到了与拉力等大反

向的作用力，这个力是桌面对木块的静摩擦力，所谓“静”，是指木块相对于桌面静止.

继续增大拉力，木块仍处于静止状态，说明静摩擦力随外力的增

大而增大.

静摩擦力的大小：

静摩擦力总等于沿接触面方向

物体受到的外力，而与压力无关.

在上面的实验中，增大拉力，发现木块静止到一定的时候就由“静”变为“动”了.说明静摩擦力有一个限度，静摩擦力的最大值Fmax叫做最大静摩擦力，最大静摩擦力等于使物体刚要运动时的外力，因此，静摩擦力F的值为0＜F≤Fmax

考点/易错点6

静摩擦力的计算的方法

1．平衡条件法求解静摩擦力．水平面上放一静止的物体，当人用水平推力推物体时，此物体静止不动，据二力平衡条件，说明静摩擦力的大小等于推力的大小，

2．静摩擦力是一种被动力，它随外力的变化而变化，静摩擦力的取值范围：

O

3．最大静摩擦力Fmax。

：

大小等于物体刚刚滑动时沿接触面方向的外力，是静摩擦力的最大值，大于滑动摩擦力，一般情况认为二者相等，最大静摩擦力Fmax。

。

与正压力有关，公式为Fmax=μ静FN，μ静为物体间的静摩擦因数，比动摩擦因数μ略大

滑动摩擦与静摩擦的关系

如图－４所示，当外力在小于F0以前，木箱受静摩擦力作用，静摩擦力的大小与外力F相等，故图线为过原点的45°倾斜直线；当外力等于F0时，物体受最大静摩擦力Fmax=F0，以后物体开始滑动，且受滑动摩擦力F′=μFN=μmg不变，故图线为水平直线

三、例题精析

【例题1】

【题干】人握住旗杆匀速上爬，则下列说法正确的是（　　）

A．受的摩擦力的方向是向下的

B．受的摩擦力为滑动摩擦力

C．手握旗杆的力越大，人受的摩擦力也越大

D．手握旗杆的力增加，人受的摩擦力保持不变

【答案】D

【解析】人握住旗杆匀速上爬时，受到向下的重力和向上的摩擦力而平衡，选项A错。

手与旗杆间不发生相对滑动，所以人受的是静摩擦力。

手握旗杆的力越大，只是人受到的最大静摩擦力也越大，但实际静摩擦力的大小始终等于重力大小，选项B、C错，D对

【例题2】

【题干】用如图—５所示的方法可以测定木块A与长木板B之间的滑动摩擦力的大小。

把一个木块A放在长木板B上，长木板B放在水平地面上，在恒力F作用下，长木板B以速度v匀速运动，水平弹簧秤的示数为FT，下列说法正确的是（　　）

A．木块A受到的滑动摩擦力的大小等于FT

B．木块A受到的滑动摩擦力的大小等于F

C．若长木板B以2v的速度匀速运动时，木块A受到的摩擦力的大小等于2FT

D．若用2F的力作用在长木板上，木块A受到的摩擦力的大小等于2F

【答案】A

【解析】木块A受到的摩擦力与长木板B的受力及运动状态无关，只要A处于静止状态，长木板B对木块A的摩擦力都等于FT，故A正确，B、C、D错误。

【例题3】如图－６所示，物体A、B放在物体C上，水平力F作用于A，使A、B、C一起匀速运动，各接触面间的摩擦力的情况是（　　）

A．A对C有向左的摩擦力

B．C对B有向左的摩擦力

C．物体C受到三个摩擦力的作用

D．物体C对地有向右的摩擦力

【答案】A

【解析】以物体A为研究对象，做匀速运动，由二力平衡可知，C对A有向右的摩擦力，A对C有向左的摩擦力，选项A正确。

对物体B，因其所受合外力为零，故B、C间没有摩擦力，选项B错误。

选A、B、C整体为研究对象，在F作用下向左匀速运动，所受合外力为零，故知地面对C有向右的摩擦力，C对地面有向左的摩擦力，C受到A、地面给它的两个摩擦力的作用，选项C、D均错误。

四、课堂运用

【基础】

1、在水平台上放一物体，物体与平台间的动摩擦因数为μ，现用一水平推力F把物体推向台边，如图—５所示，物体在台边翻倒以前的过程中，台面对物体的摩擦力（　　　）

A．逐渐减少到零B．保持不变

C．先增大后不变D．先增大后减小

【答案】B

【解析】翻倒以前物体对平台的压力不变，所以滑动摩擦力大小不变。

2、关于静摩擦力，下列说法正确的是（　　）

A．只有静止的物体才可能受静摩擦力

B．有相对运动趋势的相互接触的物体间有可能产生静摩擦力

C．产生静摩擦力的两个物体间一定相对静止

D．两个相对静止的物体间一定有静摩擦力产生

【答案】BC

【解析】对照产生静摩擦力的条件可以看出：

选项B、C正确，而D错误．产生静摩擦力的两个物体之间一定“相对静止”，但物体不一定“静止”例如当用传送带把货物由低处送往高处时，物体是运动的，但物体和传送带间相对静止，传送带对物体的摩擦力是静摩擦力．可见选项A错误．

【巩固】

1、水平的皮带传输装置如图4所示，皮带的速度保持不变，物体被轻轻地放在A端皮带上，开始时物体在皮带上滑动，当它到达位置C后滑动停止，随后就随皮带一起匀速运动，直至传送到目的地B端，在传输过程中，

①在AC段受水平向左的滑动摩擦力②在AC段受水平向右的滑动摩擦力

③在CB段不受静摩擦力④在CB段受水平向右的静摩擦力

A．①③B．①④

C．②③D．②④

【答案】C

【解析】在AC段物体相对皮带向左滑动，受水平向右的滑动摩擦力；在CB段物体没有相对皮带滑动，物体随皮带一起匀速运动，受到的是平衡力，如果有静摩擦力，则物体不能处于平衡状态，所以不受静摩擦力。

故②、③两项正确。

2、关于滑动摩擦力的产生，下列说法正确的是（　　）

A．只有相互接触且发生相对运动的物体间才可能产生滑动摩擦力

B．只有运动的物体才可能受到滑动摩擦力

C．受弹力作用