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- 2021-05-13 发布
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第2课时 摩擦力
导学目标 1.会判断摩擦力的有无和方向.2.会计算摩擦力的大小.
一、静摩擦力
[基础导引]
1.一只玻璃瓶,在下列情况下是否受到摩擦力?如果受到摩擦力,摩擦力的方向如何?
(1)瓶子静止在粗糙水平桌面上.
(2)瓶子静止在倾斜的桌面上.
(3)瓶子被握在手中,瓶口朝上.
(4)瓶子压着一纸条,扶住瓶子把纸条抽出.
2.重量为100 N的木箱放在水平地板上,至少要用35 N的水平推力,才能使它从原地开始运动.由此可知:木箱与地板间的最大静摩擦力Fmax=________.如果用20 N的水平推力推木箱,木箱所受的摩擦力是__________.
[知识梳理]
1.产生:两个相互接触的物体,有____________时产生的摩擦力.
2.作用效果:总是起着阻碍物体间________________的作用.
3.产生条件:(1)相互接触且________;(2)有______________;(3)________________.
4.大小:随外力的变化而变化,大小在零和最大静摩擦力之间.
5.方向:与接触面相切,且总是与物体的____________方向相反.
6.最大静摩擦力:静摩擦力的最大值.
:受静摩擦力的物体一定静止吗?举例说明.
二、滑动摩擦力
[基础导引]
1.手压着桌面向前移动,会明显地感觉到有阻力阻碍手的移动.手对桌面的压力越大,阻力越大.试一试,并说明道理.
2.在我国东北寒冷的冬季,雪橇是常见的运输工具.一个有钢制滑板的雪橇,连同车上的木料的总重量为4.9×104 N.在水平的冰道上,马要在水平方向用多大的力,才能够拉着雪橇匀速前进?(钢-冰间的动摩擦因数为0.02)
[知识梳理]
1.产生:两个相互接触的物体发生________时产生的摩擦力.
2.作用效果:总是起着阻碍物体间____________的作用.
3.产生条件:(1)相互接触且________;(2)有____________;(3)________________.
4.大小:滑动摩擦力大小与________成正比,即:Ff=________.
5.方向:跟接触面相切,并跟物体________________相反.
:怎样正确理解“相对”的含义?
考点一 静摩擦力的有无及方向判断
考点解读
1.若静摩擦力产生在两个相对静止的物体之间,则二者一定具有相对运动的趋势,如(a)、(b)图中,物体A有相对于传送带和斜面下滑的趋势.
2.静摩擦力的方向一定与相对运动趋势方向相反,如图(c)中,A相对于竖直墙有下滑的趋势,它受到的静摩擦力方向向上.
3.静摩擦力的方向与物体的运动方向可能相同,也可能相反,也可能成任意夹角,如图(d)中手拿瓶子可以向任意一个方向运动.
4.还可以根据物体的运动状态来判断,如图(e)中,物体A受的静摩擦力起着动力作用,使A与B一起加速.即静摩擦力可能是动力,也可能是阻力.
典例剖析
图1
例1如图1所示,甲物体在水平外力F的作用下静止在乙物体上,
乙物体静止在水平地面上.现增大外力F,两物体仍然静止,则
下列说法正确的是 ( )
A.乙物体对甲物体的摩擦力一定增大
B.乙物体对甲物体的摩擦力一定沿斜面向上
C.乙物体对水平地面的摩擦力一定增大
D.乙物体对水平地面的压力一定增大
思维突破 判断静摩擦力方向的方法
1.假设法:静摩擦力的方向一定与物体相对运动趋势方向相反,利用“假设法”可以判断出物体相对运动趋势的方向.
2.状态法:根据二力平衡条件、牛顿第二定律或牛顿第三定律,可以判断静摩擦力的方向.
3.利用牛顿第三定律(即作用力与反作用力的关系)来判断,此法关键是抓住“力是成对出现的”,先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向,再根据“反向”确定另一物体受到的静摩擦力的方向.
图2
跟踪训练1 如图2所示,楔形物块a固定在水平地面上,在其
斜面上静止着小物块b.现用大小一定的力F分别沿不同方向
作用在小物块b上,小物块b仍保持静止,如下图所示.则a、b之间的静摩擦力一定增大的是 ( )
考点二 摩擦力的大小计算
考点解读
计算摩擦力时首先要分清是静摩擦力还是滑动摩擦力.
1.滑动摩擦力由公式F=μFN计算.计算时关键是对相互挤压力FN的分析(FN跟研究对象受到的垂直于接触面的力密切相关,也跟研究对象在该方向上的运动状态有关).
2.静摩擦力的计算,首先区分是最大值还是非最大值.
(1)最大静摩擦力Fmax:是物体将要发生相对运动这一临界状态时的摩擦力,它只在这一特定状态下才表现出来.它比滑动摩擦力稍大些,通常认为二者相等,即Fmax=μFN.
(2)非最大静摩擦力F,它的大小和方向都跟产生相对运动趋势的力密切相关,跟接触面相互挤压力FN无直接关系,因此F具有大小、方向的可变性,变化性强是它的特点.对具体问题要具体分析研究对象的运动状态,根据物体所处的状态(平衡、加速),由力的平衡条件或牛顿运动定律求解.
典例剖析
例2 如图3所示,人重600 N,木块A重400 N,人与木块、木块 v
与水平面间的动摩擦因数均为0.2.现人用水平力拉绳,使他与木
块一起向右做匀速直线运动,滑轮摩擦不计,求:
图3
(1)人对绳的拉力;
(2)人脚对A的摩擦力的大小和方向.
审题突破
审题是解题的前提,正确审题是正确解答的保证.在审
题时,应特别注意对关键字词的理解,可以说关键字
词能够起到“拨开云雾见青天”的妙处.针对本题,
“匀速”二字即为关键字词:匀速→平衡状态→受力
平衡→受力分析→列平衡方程→解方程,即可得出答案.
图4
跟踪训练2 在粗糙的水平面上放一物体A, A上再放一质量为m
的物体B,A、B间的动摩擦因数为μ,施加一水平力F作用于A(如
图4所示),计算下列情况下A对B的摩擦力.
(1)当A、B一起做匀速运动时.
(2)当A、B一起以加速度a向右匀加速运动时.
(3)当力F足够大而使A、B发生相对滑动时.
(4)当A、B发生相对滑动,且B物体的伸到A的外面时.
3.摩擦力判断的易错点
(1)认为滑动摩擦力的大小与接触面积大小、物体速度大小有关
例3 一块质量均匀分布的长方体木块按如图5甲、乙、丙所示的三种方式在同一水平面上运动,其中甲图中木块做匀速运动,乙图中木块做匀加速运动,丙图中木块侧立在水平面上做与甲图相同的运动.则下列关于甲、乙、丙三图中木块所受滑动摩擦力大小关系的判断正确的是 ( )
图5
A.Ff甲=Ff乙