4. 摩擦力教学设计思路

4. 摩

擦

力

学

习

目

标

1.知道摩擦力产生的条件．

2．会判断静摩擦力和滑动摩擦力的方向．(重点、难点) 3．了解静摩擦力和滑动摩擦力大小的计算．(重点) 4．知道动摩擦因数、最大静摩擦力的概念.

滑

动

摩

擦

力

知

识

脉

络

[先填空] 1．定义：两个物体相互接触并挤压，当它们沿接触面发生相对运动时，每个物体的接触面上都受到对方作用的阻碍相对运动的力．

2．产生条件

(1)两物体间接触且相互挤压．

(2)接触面粗糙．

(3)有相对运动．

3．方向：总是沿着接触面，并且跟物体的相对运动的方向相反．

4．大小：f＝μN，其中μ叫做动摩擦因数，N表示两个物体接触面间的垂直作用力．

[再判断] 1．一个物体在另一个物体表面滑动时，一定产生摩擦力．(×) 2．滑动摩擦力的方向沿接触面，与物体运动方向相反．(×) 3．静止的物体可能受到滑动摩擦力．(√)

[后思考]

1．滑动摩擦力总是阻碍物体的运动吗？

【提示】

不是．滑动摩擦力总是阻碍物体的相对运动．

2．滑动摩擦力公式f＝μN中的“N”的大小等于物体的重力吗？

【提示】

不一定．“N”是两接触物体间的压力(弹力)．

[合作探讨] 如图2-4-1所示，一粗糙的斜面在地面上静止不动，当滑块沿斜面下滑时．

图2-4-1 探讨1：滑块受到斜面的作用力有哪些？

【提示】

受到斜面的支持力和滑动摩擦力的作用．

探讨2：滑块受到斜面各作用力的方向如何？

【提示】

支持力垂直斜面向上，滑动摩擦力沿斜面向上．

探讨3：如果滑块与斜面间的动摩擦因数为μ，滑块的质量为m，那么滑块受到的滑动摩擦力是多少？

【提示】

f＝μN＝μmgcos θ

[核心点击] 1．滑动摩擦力的产生及作用效果

(1)产生条件：①两物体之间有弹力

②接触面粗糙

③有相对运动．

(2)“相对”的含义

“相对”是指相互摩擦的两个物体之间有位置的变化，而不用考虑相对别的物体是否有位置的变化．

(3)作用效果：阻碍物体间的相对运动．

2．滑动摩擦力方向

(1)方向：跟接触面相切并与物体相对运动的方向相反，与物体的运动方向不一定相反

(2)判断滑动摩擦力方向的具体步骤：

①选取研究对象(受滑动摩擦力作用的物体)，并选与其接触的物体为参考系．

②确定研究对象相对参考系的运动方向．

③判定滑动摩擦力的方向(与相对滑动的方向相反)．

3．滑动摩擦力大小的计算

(1)公式法：根据f＝μN计算．

①根据物体的受力情况，求出压力N. ②根据f＝μN求出滑动摩擦力．

(2)二力平衡法：物体处于匀速直线运动或静止状态时，根据二力平衡的条件求解．

下列关于滑动摩擦力的认识正确的是

(

) A．滑动摩擦力总是阻碍物体间的相对运动，因此滑动摩擦力是阻力

B．相互接触的两个物体间如果存在相对滑动，则它们之间一定存在相互的滑动摩擦力

C．快速行驶的自行车急刹车时与地面的摩擦力一定比慢速行驶的自行车同样条件下急刹车的摩擦力大

D．滑动摩擦力的方向可能跟物体运动方向相同，也可能跟物体运动方向相反

【解析】

滑动摩擦力总是阻碍物体间的相对运动，但不一定是阻碍运动，它既可作为动力又可作为阻力，它的大小与物体运动的速度和接触面大小无关，故选D.

【答案】

D [迁移1]

三个质量相同的物体，与水平桌面的动摩擦因数相同，由于所受的水平拉力不同，A做匀速运动，B做加速运动，C做减速运动，那么，它们受到的摩擦力的大小关系应是

A．fB>fA>fC

(

) B．fB

C．fB＝fA＝fC

D．不能比较大小

【解析】

由f＝μN知f的大小只与μ、N有关，与物体的运动状态无关，故C正确．

【答案】

C [迁移2]

(多选)在水平力F作用下，重为G的物体沿墙壁匀速下滑，如图2-4-2所示．若物体与墙壁之间的动摩擦因数为μ，则物体所受的摩擦力的大小为

(

)

图2-4-2 A．μF

C．G

B．Gμ

D.F2＋G2

【解析】

对匀速运动的物体分析受力，在水平方向F＝N，再由滑动摩擦力的计算式f＝μN得f＝μF，A正确．由竖直方向二力平衡条件得f＝G，C正确．

【答案】

AC

滑动摩擦力大小的三点说明

1．滑动摩擦力的大小与压力成正比，还与接触面的性质有关，即f＝μN.

2．公式中的“N”是指两个物体表面间的正压力，它不一定等于物体的重力．

3．公式中的“μ”的数值与物体的受力情况，运动状态、接触面积的大小均无关．

静

摩

擦

力

[先填空]

1．定义：当两个彼此接触且相互挤压的物体之间没有发生相对滑动，但它们之间存在相对运动的趋势时，在它们的接触面上会产生一种阻碍物体间发生相对运动的力．

2．方向：总是沿着接触面，并且跟物体间相对运动趋势的方向相反．

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，但有一个最大值．

4．最大静摩擦力：静摩擦力的最大值f静max，其大小等于物体刚要运动时所需要的沿相对运动趋势方向的外力．

两物体间实际发生的静摩擦力f在零和最大静摩擦力f静max之间，即0＜f≤f静max.

[再判断] 1．静止的物体受到的摩擦力一定是静摩擦力．(×) 2．运动的物体不可能受到静摩擦力的作用．(×) 3．汽车轮胎的花纹有利于增加与接触面的摩擦．(√) [后思考]

1．压力越大，静摩擦力是否也一定越大？

【提示】

不是，静摩擦力的大小跟正压力无关．

2．自行车部分零件的功能不同，对摩擦力的要求也不同，在相对滑动的转轴之间加上机油的目的是什么？

【提示】

可以减小摩擦力．

[合作探讨] 如图所示，人用力推箱子，箱子没有动．

图2-4-3 探讨1：箱子有没有运动的趋势？若有，箱子要向哪个方向运动？

【提示】

有，箱子有向右运动的趋势．

探讨2：箱子没有运动起来的原因是什么？

【提示】

因为推力小于箱子所受的最大静摩擦力，故没有推动．

探讨3：箱子受到的静摩擦力大小与推力大小有关吗？

【提示】

有关．

[核心点击] 1．静摩擦力产生的条件

(1)物体直接接触；(2)接触面粗糙；(3)接触面间有形变；(4)有相对运动的趋势．

2．静摩擦力有无的判定

(1)假设法：先假设接触面是光滑的，看物体是否发生相对运动．如果物体仍保持相对静止，则物体不受静摩擦力；反之则受静摩擦力(2)平衡条件法：根据二力平衡的条件判定

3．静摩擦力方向的判定

(1)选取受力物体

(2)确定施力物体

(3)利用假设法判断受力物体相对施力物体的运动趋势方向

(4)静摩擦力方向与相对运动趋势方向相反

4．静摩擦力大小的判断

(1)静摩擦力的大小是变化的，随外力的变化而变化，但有一个范围：0

(3)物体间即将发生相对滑动时的摩擦力为最大静摩擦力，最大静摩擦力fmax略大于滑动摩擦力，没有特别说明时一般可认为二者相等．

如图2-4-4所示，在水平面上，当沿水平方向的力F1＝20 N，F2＝11 N时，物体A保持静止．现保持F2不变，当F1减小到17 N时，物体受到

的摩擦力大小是

(

)

图2-4-4 A．6 N

C．28 N

B．9 N D．31 N 【解析】

初始状态下，物体所受摩擦力f＝F1－F2＝9 N，可知物体的最大静摩擦力fmax≥f＝9 N．当F1减小到17 N时，F1′－F2＝6 N

【答案】

A [迁移3]

分析图中各种情况下物体A所受摩擦力的方向．

甲

乙

丙

图2-4-5 【解析】

甲图中A随传送带一起匀速上升，以传送带为参考系，则A相对传送带静止，且有沿传送带向下滑动的趋势，则A受的静摩擦力方向为沿传送带向上．乙中A有相对斜面向下的相对运动趋势，受到的摩擦力沿斜面向上．丙中F使A物块压紧墙壁，A和墙壁之间产生正压力，而A相对于墙壁的运动趋势沿墙壁向下，故受到的静摩擦力方向沿墙壁向上．

【答案】

甲中A受沿传送带向上的静摩擦力；乙中A受沿斜面向上的静摩擦力；丙中A受竖直向上的静摩擦力

分析静摩擦力的三点提醒

(1)静摩擦力的方向总是与物体的相对运动趋势方向相反，与物体的运动方向可能相同．

(2)运动或静止的物体都有可能受到静摩擦力作用．

(3)静摩擦力的大小与物体所受的外力或运动状态有关，与压力大小无关．