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第三节 摩擦力
课标定位
学习目标：1.知道静摩擦力产生的条件，会判断静摩擦力的方向，知道最大静摩擦力的概念．
2．知道滑动摩擦力产生的条件，会判断滑动摩擦力的方向．
3．知道滑动摩擦力的大小跟什么有关，知道滑动摩擦力跟压力成正比．
重点难点：1.摩擦力的有无及摩擦力方向的判断．
2．静摩擦力方向和大小的确定．
核心要点突破
课堂互动讲练
课前自主学案
知能优化训练
第三节 摩擦力
课前自主学案
一、静摩擦力
1．定义：当一个物体在另一个物体的表面上有________________时，所受到的另一个物体对它的阻碍作用的力．
2．方向：总是沿着接触面，并且跟物体______
____________的方向相反．
3．大小：由物体的运动状态和周围物体对它施加的力的情况决定，大小范围是：0相对运动趋势
相对
运动趋势
4．最大静摩擦力Fmax：静摩擦力的最大限度，在数值上等于物体刚开始运动时的拉力．
说明：受到静摩擦力的物体不一定处于静止状态．
二、滑动摩擦力
1．定义：当一个物体在另一个物体表面上滑动时，会受到另一个物体______它滑动的力．
2．方向：总是沿着接触面，并且跟物体的____________的方向相反．
3．大小：F＝________.
阻碍
相对运动
μFN
其中μ叫做_____________，FN表示两个物体表面间的正压力．为了与拉力等力区分，摩擦力也常用Ff表示．
(1)动摩擦因数μ与相互接触的两物体的材料有关，与接触面的粗糙程度有关．
(2)受到滑动摩擦力的物体不一定是运动的．
(3)滚动摩擦是一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦，当压力相同时，滚动摩擦比滑动摩擦小很多．
动摩擦因数
思考感悟
(1)两个不接触的物体间能产生摩擦力吗？
(2)两个相互接触的物体间一定存在摩擦力吗？
(3)摩擦力一定为阻力吗？
提示：(1)不能，摩擦力必须接触才能产生．
(2)两个物体接触不一定会产生摩擦力．
(3)摩擦力与物体的相对运动(或相对运动趋势)的方向相反，并不一定与物体的运动方向相反，所以摩擦力不一定是阻力，如传送带把货物运送到高处，就是靠静摩擦力的作用，静摩擦力为动力．
核心要点突破
一、对摩擦力的进一步理解
1．产生条件
(1)接触面粗糙；
(2)两个物体之间有弹力；
(3)有相对运动或相对运动趋势．
这三个条件缺一不可，必须同时满足才能产生摩擦力．
2．“相对”的含义
“相对”指的是研究对象相对于与其接触的物体而言，即指物体之间的相对静止或相对运动，都是以施力物体为参考系的，而不一定是物体相对地的运动．
3．作用效果
(1)摩擦力阻碍的是接触物体之间的相对运动或相对运动趋势，不一定阻碍物体的运动．
(2)摩擦力可以是阻力也可以是动力，如匀速前进的自行车，后轮受到的摩擦力为动力，前轮受到的摩擦力为阻力．
4．方向
与物体相对运动的方向(或相对运动趋势的方向)相反．
特别提醒：(1)静止的物体可能受到滑动摩擦力，运动的物体可能受到静摩擦力．
(2)摩擦力的方向可以与物体的运动方向相同，也可以与物体的运动方向相反．
即时应用(即时突破，小试牛刀)
1．关于摩擦力，下列说法中正确的是( )
A．两个接触的相对静止的物体间一定有摩擦力
B．受静摩擦作用的物体一定是静止的
C．滑动摩擦力方向可能与运动方向相同
D．物体间正压力一定时，静摩擦力的大小可以变化，但有一个限度
解析：选CD.两个相对静止的物体间不一定有静摩擦力，还要看它们之间是否有相对运动趋势．例如静止在水平地面上的汽车，它们之间就没有静摩擦力．受静摩擦力作用的物体不一定是静止的，例如与倾斜的匀速运动的输送带相对静止的物体，物体与输送带之间有相对滑动的趋势，所以有静摩擦力存在，但物体并不是静止的．产生静摩擦力时只要与接触面相对静止就行了．上述的输送带如果突然加速，物体就可能受到与运动方向一致的滑动摩擦力，所以A、B错误，C正确，在正压力一定时，静摩擦力的大小可以因外力的变化而变化，但不能超过最大静摩擦力，这就是一个限度，D正确．
二、摩擦力的有无和方向的判断
特别提醒：(1)在判断摩擦力的有无及方向时，要首先明确物体间相对运动或相对运动趋势的方向．
(2)在分析静摩擦力时，要结合物体的运动状态，利用假设法来分析判断．
即时应用(即时突破，小试牛刀)
2．在机场、海港、粮库，常用输送带运送旅客、货物和粮食等，如图3－3－1所示，当行李箱随传送带一起匀速运动时，下列关于行李箱受力的说法中正确的是( )
图3－3－1
A．行李箱所受的摩擦力方向沿传送带向上
B．行李箱所受的摩擦力方向沿传送带向下
C．因为行李箱与传送带之间相对静止，所以行李箱不受摩擦力的作用
D．因为行李箱与传送带一起匀速运动，所以行李箱受滑动摩擦力
答案：A
三、摩擦力大小的计算
1．滑动摩擦力的大小
(1)公式：F＝μFN.
(2)F的大小与FN成正比，与物体的运动状态无关．
(3)动摩擦因数μ与接触面的粗糙程度和材料有关，与物体间的压力，相对运动的速度及接触面的大小均无关．
(4)公式F＝μFN中的FN是物体与接触面间的正压力，不一定等于物体的重力，求FN要根据物体受力情况而定．
2．静摩擦力的大小
(1)大小：0(2)与物体所受压力大小无关．
(3)可由受力情况及二力平衡条件来确定，总等于使物体发生相对运动趋势的外力．
(4)Fm为最大静摩擦力，大小等于物体刚要发生相对运动时所需要的沿相对运动趋势方向的最小外力．其值略大于滑动摩擦力，有时认为二者相等．
特别提醒：(1)计算摩擦力时，应先判断是静摩擦力还是滑动摩擦力．
(2)静摩擦力用平衡条件计算，其大小只与平行于接触面方向的力有关，与垂直接触面方向的力无关．
(3)滑动摩擦力用F＝μFN计算或用平衡条件计算，其大小只与垂直接触面方向的力有关，与沿接触面方向的力无关．
即时应用(即时突破，小试牛刀)
3．(2011年淮安高一检测)如图3－3－2所示，在μ＝0.1的水平面上向右运动的物体，质量为20 kg，在运动过程中，还受到一个方向向左的大小为10 N的拉力的作用，则物体受到的滑动摩擦力为(g＝10 m/s2.)( )
图3－3－2
A．10 N，向右 B．10 N，向左
C．20 N，向右 D．20 N，向左
解析：选D.F＝μFN＝μmg＝0.1×20×10 N＝20 N，方向水平向左，应选D.
课堂互动讲练
如图3－3－3所示，A、B叠放在水平面上，水平力F作用在A上，使二者一起向左做匀速直线运动，下列说法正确的是( )
图3－3－3
A．A、B之间无摩擦力
B．A受到的摩擦力水平向右
C．B受到A的摩擦力水平向左
D．地面对B的摩擦力为静摩擦力，水平向右
【思路点拨】 根据二力平衡或假设法判断B对A的摩擦力；再把A、B当作整体分析，根据二力平衡或假设法分析地面对B的摩擦力．
【精讲精析】 对A物体，由于A匀速运动，由二力平衡可知，B对A的摩擦力必与F等大反向，故A错，B正确；对B物体，由力的作用的相互性，B对A的摩擦力一定与A对B的摩擦力反向，故B受到A的摩擦力水平向左，故C正确；对A、B整体分析，由于AB一起向左匀速运动，则地面对B的摩擦力一定为滑动摩擦力，且水平向右，故D错误．
【答案】 BC
【方法总结】 解决此类问题常用假设法，结合整体法判断．
变式训练1 若例题中的水平力F作用在物体B上，AB一起做匀速直线运动，如图3－3－4所示，则
(1)B对A的摩擦力情况如何？
(2)地面对B有无摩擦力？如有，方向如何？
图3－3－4
解析：(1)假设B对A有摩擦力，则A受力不平衡，不可能做匀速直线运动，故B对A无摩擦力．
(2)由于AB一起匀速运动，故把AB作为一个整体，B相对于地面向左滑动，故地面对B有摩擦力，且方向水平向右．
答案：(1)B对A无摩擦力 (2)见解析
如图3－3－5所示，一个质量为M＝2 kg的物体放在μ＝0.2的粗糙水平面上，用一条质量不计的细绳绕过定滑轮和一只质量为m0＝0.1 kg的小桶相连，已知：M受到的最大静摩擦力Fm＝4.5 N，滑轮上的摩擦不计，g＝10 N/kg，求在以下情况中，M受到的摩擦力的大小．
图3－3－5
(1)只挂m0处于静止状态时．
(2)只挂m0但在M上再放一个M′＝3 kg的物体时．
(3)只在桶内加入m1＝0.33 kg的砂子时．
(4)只在桶内加入m2＝0.5 kg的砂子时．
【思路点拨】 先判断M是否滑动，若未滑动，用二力平衡的知识求静摩擦力，若滑动，用公式F＝μFN计算滑动摩擦力．
【自主解答】 (1)因为m0g＝1 N(2)在M上再放一个M′＝3 kg的物体，M仍静止，仍受静摩擦力F2＝F1＝m0g＝1 N.
(3)因为(m0＋m1)g＝4.3 N(4)因为(m0＋m2)g＝6 N>Fm，故物体运动，受到滑动摩擦力作用，由公式得F4＝μFN＝μMg＝4 N.
【答案】 (1)1 N (2)1 N (3)4.3 N (4)4 N
变式训练2 质量为2 kg的物体静止在水平地面上，如图3－3－6所示，物体与地面间的动摩擦因数为0.5，最大静摩擦力与滑动摩擦力视为相等，给物体一水平推力．(取g＝10 N/kg)
(1)当推力大小为5 N时，地面对物体的摩擦力是多大？
(2)当推力大小为12 N时，地面对物体的摩擦力是多大？
图3－3－6
解析：在地面上，FN＝mg，则
滑动摩擦力(最大静摩擦力Fmax)大小为
Fmax＝μFN＝μmg＝0.5×2×10 N＝10 N.
(1)当拉力F＝5 N时，F＜Fmax，物体静止，则由二力平衡知：F静＝F＝5 N.
(2)当拉力F＝12 N时，F＞Fmax，物体滑动．则F滑＝μFN＝μmg＝10 N.
答案：(1)5 N (2)10 N
