（2021新人教版）高中物理必修第一册3.2摩擦力ppt课件.ppt

1、第三章 相互作用力 3.2 3.2 摩擦力摩擦力 摩擦力跟压力存在怎样的关系呢？摩擦力跟压力存在怎样的关系呢？ 教学目标 1 1知道滑动摩擦力、静摩擦力的定义。知道滑动摩擦力、静摩擦力的定义。 2 2理解滑动摩擦力、静摩擦力的产生条件。理解滑动摩擦力、静摩擦力的产生条件。 3 3会判断摩擦力的方向及计算摩擦力的大小。会判断摩擦力的方向及计算摩擦力的大小。 4 4理解最大静摩擦力的概念。理解最大静摩擦力的概念。 如果摩擦力的大小跟压力的大小存在某种定量关系的话，如果摩擦力的大小跟压力的大小存在某种定量关系的话， 它们可能是怎样的关系呢？它们可能是怎样的关系呢？ 用弹簧测力计拖动水用弹簧测力计拖动

2、水 平固定木板上的木块，使它平固定木板上的木块，使它 做匀速运动，测力计的示数做匀速运动，测力计的示数 等于木块所受摩擦力的大小。等于木块所受摩擦力的大小。 改变木块和木板之间的压力，改变木块和木板之间的压力， 摩擦力的大小也随之改变。摩擦力的大小也随之改变。 “正比，反比，正比，反比， 还是还是” 一、滑动摩擦力一、滑动摩擦力 1 1、定义：两个相互接触的物体，当、定义：两个相互接触的物体，当 它们相对滑动时，在接触面上会产生它们相对滑动时，在接触面上会产生 一种阻碍相对运动的力，这种力叫作一种阻碍相对运动的力，这种力叫作 滑动摩擦力滑动摩擦力。 2 2. . 产生条件产生条件： 说明说明：

3、（1）“相对”的含义是指相对跟它接触的物体,而不是相对别的物体。 (2)“相对滑动” 是指两个物体之间的相对位置在变化,可能的情况有：一个物体 静止,另一个运动;两个物体同向运动,但速度不等;两物体反向运动等。因此,静止 的物体也可以受到滑动摩擦力作用,如擦黑板,黑板静止,但受滑动摩擦力。 总结成一句话：总结成一句话：接触面粗糙的两个物体间有弹力并且有相对运动。接触面粗糙的两个物体间有弹力并且有相对运动。 如果用如果用F Ff f, ,表示滑动摩擦力的大小，用表示滑动摩擦力的大小，用F F压 压表示压力的大小， 表示压力的大小， 则有则有 3 3、大小、大小 通过进一步的定量实验，测量同通过进

4、一步的定量实验，测量同 一接触面不同压力下的滑动摩擦一接触面不同压力下的滑动摩擦 力大小，结果表明：力大小，结果表明：滑动摩擦力滑动摩擦力 的大小跟压力的大小成正比。的大小跟压力的大小成正比。 其中，其中，是比例常数，叫作动摩擦因数。它的值跟接触面是比例常数，叫作动摩擦因数。它的值跟接触面 有关，接触面材料不同、粗糙程度不同，动摩擦因数也不同。有关，接触面材料不同、粗糙程度不同，动摩擦因数也不同。 Ff=F压 压 滑动摩擦力滑动摩擦力大小大小求解：求解： (1)(1)公式法公式法: :根据公式根据公式F Ff f=F=FN N计算。计算。 正压力正压力F FN N是物体与接触面间的压力是物体与

5、接触面间的压力, ,不一定等于物体的不一定等于物体的 重力重力, ,F FN N的大小根据物体的受力情况确定。的大小根据物体的受力情况确定。 动摩擦因数动摩擦因数与材料和接触面的粗糙程度有关与材料和接触面的粗糙程度有关, ,而与物而与物 体间的压力、接触面的大小无关。体间的压力、接触面的大小无关。 (2)(2)二力平衡法二力平衡法: :物体处于平衡状态物体处于平衡状态( (匀速运动或静止匀速运动或静止) )时时, , 根据二力平衡条件求解。根据二力平衡条件求解。 注意：注意：滑动摩擦力的大小由正压力和动摩擦因数决定滑动摩擦力的大小由正压力和动摩擦因数决定, ,与与 物体的运动状态、接触面积无关

6、。物体的运动状态、接触面积无关。 特别提醒：特别提醒： Ff Ff 4 4. . 方向方向 (1)(1)在接触面上在接触面上, ,与接触面相切与接触面相切, ,且与物体相对运动的方向相反。且与物体相对运动的方向相反。 (2)(2)与物体的运动方向可能相同与物体的运动方向可能相同, ,也可能相反。也可能相反。例如：例如： (1)滑动摩擦力的方向与“相对运动的方 向相反”并不是与“运动方向”相反。 (2)滑动摩擦力的作用总是阻碍物体的相 对运动，而不是阻碍物体的运动。 以木块在水平木板上滑动为例，以木块在水平木板上滑动为例， 木块所受的支持力为木块所受的支持力为F FN N。由于木块对。由于木块对

7、 木板的压力大小等于木板的压力大小等于F FN N， ，所以动摩擦 所以动摩擦 因素因素也可以表示为：也可以表示为： N f F F F Ff f和和F FN N， ，所是接触面上木块所受的两个力， 所是接触面上木块所受的两个力，F Ff f在接触面内且在接触面内且 与相对运动相反，与相对运动相反，F FN N与接触面垂直。与接触面垂直。 不同的物体间的摩擦因素不同不同的物体间的摩擦因素不同 例题：在我国东北寒冷的冬季，有些地方用雪橇作为运输例题：在我国东北寒冷的冬季，有些地方用雪橇作为运输 工具。一个有钢制滑板的雪橇，连同木料的总重为工具。一个有钢制滑板的雪橇，连同木料的总重为 4.94.9

8、10104 4N N。在水平的冰道上，马要在水平方向上用多大的。在水平的冰道上，马要在水平方向上用多大的 力，才能够拉着雪橇匀速前进？力，才能够拉着雪橇匀速前进？ 分析分析 将雪橇抽象为一个物体，将雪橇抽象为一个物体， 雪橇在重力雪橇在重力mg、支持力、支持力FN 、马、马 的拉力的拉力F拉 拉和滑动摩擦力 和滑动摩擦力Ff四个力四个力 的作用下，沿水平面匀速前进。的作用下，沿水平面匀速前进。 根据二力平衡条件，拉力根据二力平衡条件，拉力F拉 拉与滑动摩擦力 与滑动摩擦力Ff的大小相等，的大小相等， 而而Ff与与FN有关，有关， FN的大小又等于的大小又等于mg，故可以求得拉力，故可以求得拉力

9、F拉。 拉。 mg FN F拉 拉 Ff 解：（解：（1 1）确定研究对象，构建模型）确定研究对象，构建模型 （2 2）对这个物体进行受力分析：）对这个物体进行受力分析： 竖直向下的重力竖直向下的重力mg； 地面对物体向上的地面对物体向上的支持力支持力FN； 水平向在左的摩擦力水平向在左的摩擦力Ff。 水平向在右的拉力水平向在右的拉力F拉 拉； ； 雪橇受的重力雪橇受的重力mg=4.9104N，查表的查表的=0.02 则：则： mg=FN F拉 拉=Ff 所以：所以：Ff=FN=mg 带入数据得：带入数据得：F=mg=0.024.9104N10N/kg=980N 马要在水平方向用马要在水平方向

10、用980N的力，才能够拉着雪橇匀速前进。的力，才能够拉着雪橇匀速前进。 二、静摩擦力二、静摩擦力 F静 静 F推 推 人用平行于地面的力推沙发，沙发有相对地面运动的人用平行于地面的力推沙发，沙发有相对地面运动的 趋势，但它没有被推动，沙发与地面仍然保持相对静止。趋势，但它没有被推动，沙发与地面仍然保持相对静止。 根据二力平衡的知识可知，这时一定有一个力与推力根据二力平衡的知识可知，这时一定有一个力与推力 平衡。这个力与人对沙发的推力大小相等、方向相反。平衡。这个力与人对沙发的推力大小相等、方向相反。这这 个力就是沙发与地面之间的摩擦力。个力就是沙发与地面之间的摩擦力。 相互接触的物体处于相对静

11、止时，是不是也可能存在相互接触的物体处于相对静止时，是不是也可能存在 摩擦力？摩擦力？ 1.1.定义：两个相互接触的物体，当一个物体相对另一个物定义：两个相互接触的物体，当一个物体相对另一个物 体有相对运动趋势时，产生的摩擦力叫体有相对运动趋势时，产生的摩擦力叫静摩擦力静摩擦力。 相对运动的趋势可以简单理解为：“想动却又没动”或者“可以动， 但还没动”。是指物体的位置本来要变化的，但是由于受到了静摩擦 力，物体没有运动但假若一旦失去了静摩擦力，物体就会发生运动。 F推 推 F静 静 2.2.产生条件：产生条件： 3 3. . 方向方向:(:(1)1)在接触面上在接触面上, ,与接触面相切与接触

12、面相切, ,且与物体且与物体相对运动相对运动 趋势趋势的方向相反。的方向相反。 ( (2)2)与物体运动的方向可能相同与物体运动的方向可能相同, ,也可能相反。也可能相反。 例如：例如： 4 4大小大小: : (1)(1)大小的范围：大小的范围：00F FF Fmax max。 。 (2)(2)计算：物体处于平衡状态计算：物体处于平衡状态( (匀速运动或静止匀速运动或静止) )时，根据二时，根据二 力平衡条件求解。力平衡条件求解。 (3)(3)最大静摩擦力最大静摩擦力F Fmax max略大于滑动摩擦力，一般情况下，为分 略大于滑动摩擦力，一般情况下，为分 析问题方便，可认为二者相等。析问题方

13、便，可认为二者相等。 注意：注意： (1)不能认为受静摩擦力的物体一定静止，运动的物体之间也可能存在静摩擦力。 (2)静摩擦力的效果不是阻碍物体的运动，而是阻碍物体间的相对运动趋势。 (3)静摩擦力是被动力，在一定范围内其大小随外力变化而变化，并不是一个定 值。 演示演示 静摩擦力的大小随拉力的变化静摩擦力的大小随拉力的变化 把木块放在水平长木板上，用弹簧测力计沿水平方向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。在拉力拉木块。在拉力F F增大到一定值之前，木块不会运动，此增大到一定值之前，木块不会运动，此 种情况下静摩擦力等于拉力。种情况下静摩擦力等于拉力。 在弹簧测力计的指针下

14、轻塞一个小纸团，它可以随指在弹簧测力计的指针下轻塞一个小纸团，它可以随指 针移动，并作为指针到达最大位置的标记。继续用力，针移动，并作为指针到达最大位置的标记。继续用力， 当拉力达到某一数值时木块开始移动，此时拉力会突然当拉力达到某一数值时木块开始移动，此时拉力会突然 变小。变小。 如果用力传感器代替弹簧测力计做这个实验，能够在如果用力传感器代替弹簧测力计做这个实验，能够在 计算机屏幕上直接得到拉力随时间变化的计算机屏幕上直接得到拉力随时间变化的F-F-t t图像。图像。 演示演示静摩擦力的大小随拉力的变化静摩擦力的大小随拉力的变化 静摩擦力的增大有一个限度。图中木块所受静摩擦力的静摩擦力的增

15、大有一个限度。图中木块所受静摩擦力的 最大值最大值F F在数值上等于物体即将开始运动时的拉力。两物体之在数值上等于物体即将开始运动时的拉力。两物体之 间实际产生的静摩擦力间实际产生的静摩擦力F F在在0 0与最大静摩擦力与最大静摩擦力F Fm max ax之间，即 之间，即 0F静 静 Fmax Ff=F压 压 F静 静=F拉拉 皮带运输机能把货物送往高处，皮带运输机能把货物送往高处， 也是静摩擦力作用的结果。也是静摩擦力作用的结果。 mg F静 静 瓶子可以拿在手中，靠的瓶子可以拿在手中，靠的 是静摩擦力的作用。是静摩擦力的作用。 例例1 1：如图所示，质量为：如图所示，质量为20 kg20

16、 kg的物体，沿粗糙水平地面的物体，沿粗糙水平地面 向右运动，一水平向左的力向右运动，一水平向左的力F F10 N10 N作用于物体上，物体作用于物体上，物体 与水平地面间的动摩擦因数为与水平地面间的动摩擦因数为0.10.1，则物体所受摩擦力的，则物体所受摩擦力的 大小和方向为大小和方向为( (取取g g10 N/kg)(10 N/kg)() ) A A10 N10 N，向右，向右 B B10 N10 N，向左，向左 C C20 N20 N，向右，向右 D D20 N20 N，向左，向左 随堂练习随堂练习 D 例例2 2：( (多选多选) )如图所示，一只猫在桌边猛地将桌布从鱼缸如图所示，一只

17、猫在桌边猛地将桌布从鱼缸 下拉出，鱼缸与桌布分离后继续在桌面滑行，最终没有下拉出，鱼缸与桌布分离后继续在桌面滑行，最终没有 滑出桌面。若鱼缸、桌布、桌面两两之间的动摩擦因数滑出桌面。若鱼缸、桌布、桌面两两之间的动摩擦因数 均相等，则在上述过程中均相等，则在上述过程中( () ) A A桌布对鱼缸摩擦力的方向向右桌布对鱼缸摩擦力的方向向右 B B桌面对鱼缸摩擦力的方向向右桌面对鱼缸摩擦力的方向向右 C C鱼缸所受的摩擦力大小没有变化鱼缸所受的摩擦力大小没有变化 D D若猫增大拉力，鱼缸受到桌布的摩擦力将增大若猫增大拉力，鱼缸受到桌布的摩擦力将增大 AC 例例3 3：（：（多选多选）如如图所示图所

18、示, ,有一刚性方形容器被水平力有一刚性方形容器被水平力F F 压在竖直的墙面上处于静止状态。现缓慢地向容器内注压在竖直的墙面上处于静止状态。现缓慢地向容器内注 水水, ,直到注满为止直到注满为止, ,在此过程中容器始终保持静止在此过程中容器始终保持静止, ,下列下列 说法中正确的是说法中正确的是( () ) A.A.容器受到的摩擦力逐渐增大容器受到的摩擦力逐渐增大 B.B.容器受到的摩擦力不变容器受到的摩擦力不变 C.C.水平力水平力F F可能不变可能不变 D.D.水平力水平力F F必须逐渐增大必须逐渐增大 AC 摩摩 擦擦 力力 产产 生生 条条 件件 1 1、两物体接触且接触面粗糙、两物

19、体接触且接触面粗糙 2 2、有相互作用的压力、有相互作用的压力垂直于接触面的弹力垂直于接触面的弹力 3 3、有相对运动或相对运动趋势、有相对运动或相对运动趋势 分分 类类 滑动滑动 摩擦摩擦 力力 动摩擦因数：与接触面的材料和粗糙程度有关动摩擦因数：与接触面的材料和粗糙程度有关 概念：一个物体相对于另一个物体有相对运动趋概念：一个物体相对于另一个物体有相对运动趋 势时产生的摩擦力势时产生的摩擦力 方向：与相对运动趋势方向相反方向：与相对运动趋势方向相反 定义：定义：两个相互接触的物体，当它们相对滑动时，两个相互接触的物体，当它们相对滑动时， 在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力，这种力叫在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力，这种力叫 作作滑动摩擦力滑动摩擦力。 方向：与接触面相切，跟物体间相对运动的方向相反方向：与接触面相切，跟物体间相对运动的方向相反 大小：由二力平衡求得，大小：由二力平衡求得，0FF0FFmax max 大小：大小：F=FF=FN N 静摩静摩 擦力擦力 小 结