必修一第二章 第2课时.docx
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必修一第二章第2课时
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100N的木箱放在水平地板上,至少要用35N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20N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4.9×104N.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600N,木块A重400N,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 C.Ff甲=Ff乙=Ff丙D.Ff丙 误区警示 1.认为图乙中物体加速运动,摩擦力就大,错选B. 2.认为接触面积大,滑动摩擦力就大,误选D. 正确解析 根据公式Ff=μFN知,滑动摩擦力的大小与接触面的大小无关,与运动状态也无关,C正确. 答案 C 正本清源 公式Ff=μFN中,μ与两接触面的粗糙程度有关,与两物体的材料有关,但与接触面积无关,与相对运动状态也无关. (2)不能认识到摩擦力性质、方向、大小发生突变而产生错误 例4 物体A的质量为1kg,置于水平地面上,物体与地面的动摩擦因数μ=0.2.从t=0时刻开始,物体以一定初速度v0向右滑行的同时,受到一个水平向左、大小恒为F0=1N的作用力.则反映物体受到的摩擦力Ff随时间变化的图象是(取向右为正方向)( ) 误区警示 误认为物体减速到零后,再反向加速,而误选B项. 正确解析 物体在向右滑行时,受到的是滑动摩擦力,Ff1=μmg=2N,方向向左.由于F0=1N 答案 C 正本清源 在分析摩擦力的大小与方向时,应首先判准摩擦力的种类. (3)认为静止的物体只能受到静摩擦力,运动的物体只能受到滑动摩擦力 例5 在图6甲中,箱子放在汽车上,汽车启动时,箱子随汽车一起从静止到运动.在图乙中,A在拉力F的作用下运动,B静止不动,试分别分析车中的箱子及物体B所受摩擦力的性质与方向. 甲 乙 图6 误区警示 有的学生认为甲中的箱子随车一起加速,它受的摩擦力一定是动摩擦力;认为 乙中的B静止,没有运动,因而受的是静摩擦力. 正确解析 在图甲中,虽然箱子是运动的,但是却受到了汽车对它水平向右的静摩擦力作 用.在图乙中,虽然B是静止的,但是却受到了A对它水平向左的滑动摩擦力作用. 答案 见解析 正本清源 判断物体具有“相对运动”或“相对运动趋势”不是以地面为参考系,而是以相互作用的另外一个物体作为参考系,因此静止的物体可能受到静摩擦力,也可能受到滑 动摩擦力;运动的物体可能受到滑动摩擦力,也可能受到静摩擦力. A组 摩擦力的有无及方向判断 图7 1.如图7所示,质量为m的物体,在沿斜面向上的拉力F作用下,沿放在水平地面上的质量为M的倾角为θ的粗糙斜面匀速下滑,此过程中斜面保持静止,则地面对斜面( ) A.无摩擦力 B.有水平向左的摩擦力 C.支持力为(M+m)g D.支持力小于(M+m)g 图8 2.如图8所示,两个等大的水平力F分别作用在物体B和C上.物体A、B、C都处于静止状态.各接触面与水平地面平行.物体A、C间的摩擦力大小为Ff1,物体B、C间的摩擦力大小为Ff2,物体C与地面间的摩擦力大小为Ff3,则( ) A.Ff1=0,Ff2=0,Ff3=0B.Ff1=0,Ff2=F,Ff3=0 C.Ff1=F,Ff2=0,Ff3=0D.Ff1=0,Ff2=F,Ff3=F B组 摩擦力大小的分析与计算 图9 3.如图9所示,放在水平桌面上的木块A处于静止状态,所挂的砝码和托盘的总质量为0.6kg,弹簧秤读数为2N,滑轮摩擦不计,若轻轻取走盘中的部分砝码,使总质量减小到0.3kg,将会出现的情况是(g=10m/s2)( ) A.弹簧秤的读数将变小 B.A仍静止不动 C.A对桌面的摩擦力不变 D.A所受的合力将要变大 4.如图10所示, 在倾角为θ=30°的粗糙斜面上放一物体,重力为 G,现在用与斜面底边平行的力F= 推物体,物体恰能做匀速 直线运动,则: 图10 (1)物体与斜面间的动摩擦因数是多少? (2)物体的运动方向与斜面底边成多大的夹角? 课时规范训练 (限时: 30分钟) 1.关于重力,下列说法正确的是( ) A.重力就是地球对物体的吸引力,重力的方向总是和支持面垂直 B.用弹簧测力计或天平都可以直接测出重力的大小 C.重力的大小与运动状态无关,完全失重状态下物体仍然有重力 D.弹簧测力计测物体的重力时,拉力就等于物体的重力,与运动状态无关 2.对于相互接触的两个物体之间同一接触面上的弹力和摩擦力,以下说法中正确的是 ( ) A.有弹力必有摩擦力 B.有摩擦力必有弹力 C.摩擦力的大小一定与弹力成正比 D.摩擦力的方向与弹力的方向垂直 3.卡车上放一木箱,车在水平路面上运动时,以下说法中正确的是( ) A.车启动时,木箱给卡车的摩擦力向后 B.车做匀速直线运动时,车给木箱的摩擦力向前 C.车做匀速直线运动时,车给木箱的摩擦力为零 D.车突然制动时,木箱获得向前的摩擦力,使木箱向前滑动 4.如图1所示,倾角为θ的斜面体C置于水平地面上,小物块B 置于斜面上,通过细绳跨过光滑的定滑轮与物体A相连接,连 接B的 图1 一段细绳与斜面平行,已知A、B、C都处于静止状态.则 ( ) A.B受到C的摩擦力一定不为零 B.C受到水平地面的摩擦力一定为零 C.斜面体C有沿地面向右滑动的趋势,一定受到地面向左的摩擦力 D.将细绳剪断,若B物体依然静止在斜面上,此时水平面对C的摩擦力为0 图2 5.如图2所示,质量为mB=24kg的木板B放在水平地面上,质量为 mA=22kg的木箱A放在木板B上.一根轻绳一端拴在木箱上,另 一端拴在天花板上,轻绳与水平方向的夹角为θ=37°.已知木箱A 与木板B之间的动摩擦因数μ1=0.5.现用水平方向大小为200N的力F将 木板B从木箱A下面匀速抽出(sin37°≈0.6,cos37°≈0.8,重力加速度g 取10m/s2),则木板B与地面之间的动摩擦因数μ2的大小为( ) A.0.3B.0.4C.0.5D.0.6 图3 6.如图3所示,长方体物块A叠放在长方体物块B上,B置于水 平地面上.A、B质量分别为mA=6kg,mB=2kg,A与B之间、 B与水平地面之间的动摩擦因数均为0.2.现用大小为10N的水平 恒力F向右拉A,若最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力,g=10m/s2,则以下 说法正确的是( ) A.A、B两物块将一起沿水平地面匀速运动 B.物块B保持静止,物块A相对B匀速滑动 C.物块A所受的摩擦力大小为10N D.物块B所受的摩擦力大小为20N 图4 7.如图4所示,位于倾角为θ的斜面上的物块B由跨过定滑轮的轻 绳与物块A相连.从滑轮到A、B的两段绳都与斜面平行.已知A 与B之间及B与斜面之间均不光滑,若用一沿斜面向下的力F 拉B并使它做匀速直线运动,则B受力的个数为( ) A.4个B.5个C.6个D.7个 8.如图5甲所示,两物体A、B叠放在光滑水平面上,对物体A施加一水平力F,F-t关系图象如图乙所示.两物体在力F作用下由静止开始运动,且始终相对静止,则( ) 图5 A.物体A对物体B的摩擦力方向始终与力F的方向相同 B.2s~3s时间内两物体间的摩擦力逐渐减小 C.两物体做匀变速直线运动 D.两物体沿直线做往复运动 9.如图6所示,质量分别为mA、mB的两物块A、B叠放在一起,若它 们共同沿固定在水平地面上倾角为α的斜面匀速下滑.则( ) A.A、B间无摩擦力 图6 B.A、B间有摩擦力,且A对B的摩擦力对B做正功 C.B与斜面间的动摩擦因数μ=tanα D.B对斜面的摩擦力方向沿斜面向下 复习讲义 基础再现 一、 基础导引 1. (1)不受摩擦力. (2)受静摩擦力,方向沿斜面向上.(3)受静摩擦力,方向竖直向上.(4)受滑动摩擦力,方向与纸条运动方向相同. 2.35N 20N 知识梳理 1.相对运动趋势 2.相对运动趋势 3. (1)挤压 (2)相对运动趋势 (3)接触面粗糙 5.相对运动趋势 思考: 不一定.如加速运动的列车,车厢内的物体与车厢保持相对静止,受静摩擦力,但对地是加速运动的. 二、 基础导引 1.手压着桌面向前移动时,手受到桌面的滑动摩擦力作用.滑动摩擦力的方向与手指移动的方向相反,阻碍手指的运动.手对桌面的压力越大,手指受到的滑动摩擦力越大,对手指相对桌面运动的阻碍作用越明显. 2.980N 知识梳理 1.相对运动 2.相对运动 3. (1)挤压 (2)相对运动 (3)接触面粗糙 4.压力 μFN 5.相对运动方向 思考: “相对”既不是对“地”,也不是对“观察者”,“相对”的是跟它接触的物体,即把其中一个物体作参考系,分析另一个物体相对于参考系的运动. 课堂探究 例1 C 跟踪训练1 A 例2 (1)100N (2)100N 方向水平向右 跟踪训练2 (1)0 (2)ma,方向水平向右 (3)μmg,方向水平向右 (4)μmg,方向水平向右 分组训练 1.BD 2.B 3.B 4. (1) (2)45°角向下 课时规范训练 1.C 2.BD 3.AC 4.CD 5.A 6.C 7.D 8.A 9.BCD
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