第三节 摩擦力（二）
静 摩 擦 力
为什么体操运动员上器械前常常要在手上擦一些白粉(见下图)?
定义：
两个相互接触的物体当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时，就会在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力，这种力就叫摩擦力。
一.摩擦力
在相对静止的物体间，是否也有摩擦力的存在呢？
二力平衡
静摩擦力：两个物体之间只有相对运动趋势，而没有相对运动，这时的摩擦力就叫做静摩擦力。
1．定义
当一个物体在另一个物体表面上有相对运动的趋势，但两者又保持相对静止状态时，物体受到的另一个物体对它的阻碍这种相对运动趋势的力，叫做静摩擦力．
2．产生的条件
(1)两物体接触
(2)两物体接触面粗糙
(3)两物体有相对运动的趋势．
(4)两物体在接触面上有正压力(弹力)．
一.静 摩 擦 力
1.静摩擦力的方向总跟接触面相切，并且跟物体的相对运动趋势方向相反。
木块都保持静止
沿接触面与相对运动趋势方向相反
二.静摩擦力的方向
2.如何判断静摩擦力的方向?
静摩擦力的方向总跟接触面相切，并且跟物体相对运动趋势的方向相反。
思考：何为相对运动趋势？如何判断这种趋势？
运用假设法：假设接触面光滑，物体如果发生相对运动，则说明具有相对运动趋势，且相对运动方向为相对运动趋势方向。
规律方法：静摩擦力方向的判断
(1)假设法
可以假设接触面是光滑的，判断物体将向哪个方向滑动，从而确定相对运动趋势的方向及静摩擦力的方向．
(2)根据物体的运动状态判断
物体受到的力和物体的运动状态有密切关系．
例如，叠放在一起的物体A、B(如图所示)，在作用于物体A上的拉力F作用下，一起在水平面上做匀速直线运动．对物体A来说，由于处于平衡状态，它必然受到物体B对
它向左的静摩擦力．
(3)根据力相互作用的特点判断
当物体所受的摩擦力方向不易判断时，可根据与之相互作用的另一物体所受摩擦力的情况判断，然后依据相互作用的二力等大、反向的特点进行判定．
1.静摩擦力的大小随推力的增大而增大F静=F
3.最大静摩擦力当人的水平推力增大到某一值Fmax时候，物体就要滑动，此时静摩擦力达到最大值，我们把Fmax叫最大静摩擦力
2.静摩擦力的大小由外部因素决定
两物体间的静摩擦力F静在0与最大静摩擦力Fmax之间，即0 < F静≤ Fmax
三.静摩擦力的大小
课堂思考：
（1）静摩擦力的大小如何？
（2）怎样测量静摩擦力的大小？
实验探究： 静摩擦力的大小变化规律
实验结论：
当木块与木板相对静止时，木块所受静摩擦力与外力等值反向，且随着引起静摩擦力的外力的增大而增大。
（3）一个物体在各种不同情况下的最大静摩擦力都一样吗？
（4）最大静摩擦力会与哪些因素相关？
(5)滑动摩擦力与最大静摩擦力会有什么关系？
实验探究： 最大静摩擦力和哪些因素有关? ……
4.关于最大静摩擦力的几个结论：
（1）对于同一种接触面，压力越大，最大静摩擦力越大；
（2）对于相同大小的压力，接触面不同，一般最大静摩擦力也不同，接触面比较粗糙，最大静摩擦力也比较大；
（3）对于不同接触面或不同的压力，最大静摩擦力都略大于滑动摩擦力。
说明:
静摩擦力的大小比较复杂，一般会随着外力的变化而变化，其具体数值必须结合运动状态，由实际情况来决定．静摩擦力的大小一般可以用以下方法来求：
(1)根据物体的平衡条件求解．
(2)根据作用力和反作用力的关系求解．
(3)根据牛顿第二定律求解(将在第四章《牛顿运动定律》中学到)．
思考
问题3:静摩擦力的方向跟运动方向有关系吗？
问题1:静摩擦力的大小与正压力有关吗？
问题4:静摩擦力一定是阻力吗？
问题2:静止的物体一定有静摩擦力吗？运动的物体一定没有静摩擦力？
静摩擦力大小与正压力无关，但最大静摩擦力的大小与正压力成正比
不一定
静摩擦力的方向跟运动方向没有直接关系:可以相同或相反,但一定和相对运动的趋势方向相反!
静摩擦力可以是阻力，也可以是动力。但它产生的效果一定是阻碍物体间的相对运动趋势
思考
当物体相对地面运动时，还有静摩擦力吗？
讨论:摩擦力的变化
图像描述?
思考：图线各部分的物理意义是什么？
四、摩擦力的应用
1、分析人走路时的摩擦力
思考：
（1）人走路时受什么摩擦力？
（2）方向如何？
前后脚都受静摩擦力， 后脚（动力脚）方向向前，前脚（受阻脚）方向向后。
2、擂台挑战——单指夺棒
挑战规则：两人同时单指托棒，保持木棒水平，向两侧拉，哪方脱棒哪方输
在接触面相同的前提下，哪方压力大，哪方最大静摩擦力大，哪方就容易获胜。
离木棒中心越近，压力越大，最大静摩擦力也越大，因此越不容易被拉动。
拔河取胜之道：
（1）体重大
（2）鞋子底要粗糙些
现象思考：拔河比赛中为什么一旦被拉动后便很难反败为胜？
滑动摩擦力小于最大静摩擦力
3、拔河比赛取胜的诀窍是什么？
4、手握瓶子，增大握力，则瓶子的受力情况有何变化
静摩擦力不变，始终等于重力；
压力变大，最大静摩擦力变大，瓶子不容易掉落。
5.火车启动先倒车
在通常情况下，火车各节车厢之间的挂钩拉得很紧，牵引力必须克服整列火车与铁轨的最大静摩擦力才能启动．由于最大静摩擦力的大小与正压力成正比，当火车很重时，最大静摩擦力很大，启动困难，若先倒车，可使车厢之间的挂钩松弛，再往前开动时，车厢是逐节被启动的．
当第一节车厢被启动时，只需克服第一节车厢的最大静摩擦力；当第二节车厢启动时，只需克服第二节车厢的最大静摩擦力和第一节车厢的滚动摩擦力，以此类推，当最后一节车厢被启动时，只需克服最后一节车厢的最大静摩擦力和前面车厢的滚动摩擦力，由于滚动摩擦力比最大静摩擦力小得多，因此这样容易使火车开出．
例1 下列说法中正确的是(　　)
A．两个互相接触的物体之间一定有弹力作用
B．一个物体静止在另一个物体的表面上，它们之间一定不存在摩擦力的作用
C．两个物体之间如果有弹力的作用，就一定有摩擦力的作用
D．两个物体之间如果有摩擦力的作用，就一定有弹力的作用
答案：D
解析：准确理解摩擦力的概念是解答此类问题的关键
训练1　如右图所示，木棒靠在光滑的墙上，试判断地面对木棒的静摩擦力方向．
解析：假设地面对木棒没有摩擦力，则木棒相对地面必然向右运动，说明木棒对地有向右运动的趋势，故地面对木棒有向左的静摩擦力．
训练2 (1)物体A静止于斜面上,试判断物体所受的摩擦力的方向
启发:应用假设法!
B
A
(2)再叠加一物体B,A和B仍静止不动.则B和A所受的摩擦力?
例2、传送带正常运转时方向如图， 关于主动轮上的A点、从动轮上的D点以及皮带上的B点、C点的摩擦力方向的描述，正确的是（ ）
A. A点受到的摩擦力沿顺时针方向
B. B点受到的摩擦力沿顺时针方向
C. C点受到的摩擦力沿逆时针方向
D. D点受到的摩擦力沿逆时针方向
答案：AD
例3 质量为2kg的物体，静止在水平地面上如右图所示，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，给物体一水平拉力．
(1)当拉力大小为5N时，地面对物体的摩擦力是多大？
(2)当拉力大小为12N时，地面对物体的摩擦力是多大？
(3)此后若将拉力减小为5N(物体仍在滑动)，地面对物体的摩擦力是多大？
(4)若撤去拉力，在物体继续滑动的过程中，地面对物体的摩擦力多大？
答案：(1)5N　(2)10N　(3)10N　(4)10N
解析：滑动摩擦力(最大静摩擦力Fmax)大小为μmg＝0.5×2×10N＝10N.
(1)当拉力F＝5N时，F(2)当拉力F＝12N时，F>Fmax，物体滑动．则F滑＝μFN＝μmg＝10N.
(3)当拉力减小为5N时，物体仍滑动，故F滑＝10N.
(4)当拉力撤去后，由于物体继续滑动，故F滑＝10N.
规律总结：(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．
(3)滑动摩擦力用F＝μFN计算或用平衡条件计算．
(4)在没有告诉最大静摩擦力的情况下，常常利用最大静摩擦力跟滑动摩擦力近似相等来分析问题．
训练3　如右图所示，用水平力F将一个木块压在竖直墙壁上，已知木块重G＝6N，木块与墙壁间的动摩擦因数μ＝0.25.问：
(1)当F＝25N时，木块没有动，木块受到的摩擦力为多大？
(2)当F增大为30N时，木块仍静止，木块受到的摩擦力为多大？
(3)当F＝10N时木块沿墙面下滑，此时木块受到的摩擦力为多大？
(4)当F＝6N时，木块受到的摩擦力又为多大？
思考:若力F从0开逐渐增大,则物体所受的摩擦力如何变化?运动情况又如何?
解析：(1)对木块进行受力分析，木块没动，说明木块处于平衡状态，根据二力平衡条件知，木块受的静摩擦力一定和重力大小相等，方向相反，F1＝6N.
(2)当F增大为30N时，木块与墙壁之间仍然是静摩擦力，这个力与重力相平衡，因此F2＝6N.
(3)当F＝10N时，木块沿墙面下滑，此时木块和墙面之间是滑动摩擦力，根据F3＝μFN＝0.25×10N＝2.5N.
(4)当F＝6N时，木块与墙之间仍是滑动摩擦力
F4＝μFN＝0.25×6N＝1.5N.

思考：（1）如果传送带从静止突然加速,则物块所受摩擦力方向如何?
摩擦力方向向前，与运动方向相同，此时摩擦力为动力；
（2）如果传送带从匀速突然减速,则物块所受摩擦力方向如何?
摩擦力方向向后，与运动方向相反，此时摩擦力为阻力；
例4：一根质量为m、长度为L的均匀长方木条放在水平桌面上，木条与桌面间的动摩擦因数为μ，用水平力F推动木条前进。当木条经过图所示位置时，桌面对它的摩擦力等于________。
答案:μmg