4. 摩擦力ppt配套的板书设计及意图

学案4

摩擦力

[目标定位]

1.理解滑动摩擦力和静摩擦力的产生条件.2.能运用滑动摩擦力公式来计算滑动摩擦力，会判断滑动摩擦力的方向.3.认识静摩擦的规律，知道静摩擦力的变化范围及其最大值，知道最大静摩擦力略大于滑动摩擦力.4.会根据二力平衡条件计算摩擦力的大小．

一、滑动摩擦力

[问题设计]

1．用力将黑板擦(毛较长)在黑板上滑动，观察毛刷的弯曲方向．如图1所示，毛刷为什么向后弯曲？

图1 答案

毛刷向后弯曲，是因为毛刷所受滑动摩擦力的方向沿板面与板擦运动方向相反．

2．按如图2所示实验装置做一做：用力拉动木板，使之在桌面上滑动

图2 (1)木块受到的摩擦力大小和弹簧测力计示数有什么关系？

(2)在木块上添加重物，增大木块对木板的压力时，摩擦力如何变化？

(3)在木板上铺一块(较粗糙的)毛巾，摩擦力如何变化？

答案

(1)相等

(2)增大

(3)增大

[要点提炼]

1．两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会受到对方作用的阻碍相对运动的力，这种力叫做滑动摩擦力．

2．滑动摩擦力产生的条件

(1)两物体相互接触且相互挤压．

(2)接触面粗糙．

(3)两物体间有相对运动．

3．滑动摩擦力的方向

总是沿着接触面，并且与相对运动的方向相反．

注意

(1)与“相对运动的方向相反”，并不是与“运动方向”相反．(2)滑动摩擦力的效果是阻碍物体间的相对运动，并不是阻碍物体的运动．

4．滑动摩擦力的大小

滑动摩擦力的大小跟压力成正比．

公式：f＝μN，μ为动摩擦因数，取决于相互接触的两物体的材料和接触面的粗糙程度，与接触面的面积无关(填“有关”或“无关”)．

二、静摩擦力

[问题设计]

1．把木块放在水平桌面上，用弹簧测力计沿水平方向向右拉木块，如图3所示．

图3 当测力计的示数为1 N时，木块没有动；逐渐增大拉力到2 N 时，木块仍静止；继续增大拉力到4 N时，木块开始移动，此时拉力突然变小到3.8 N，此后木块匀速运动，拉力保持3.8 N不变．

(1)木块受到拉力1 N时，有相对桌面运动的趋势但没有运动，说明什么呢？

(2)随着外力的增大，静摩擦力有什么变化？

(3)静摩擦力在哪里产生？沿什么方向？

答案

(1)说明桌面对木块施加一个与拉力方向相反的、大小也为1 N的力，这个力就是桌面对木块的静摩擦力．

(2)静摩擦力的大小随着外力的增大而增大，但有一个最大值．

(3)静摩擦力产生在相对静止但有相对运动趋势的物体之间．静摩擦力的方向与接触面相切，与物体相对运动趋势的方向相反．

2．在矿山、码头、工厂中多用传送带将货物由低处传送到高处．如图4所示，传送带匀速转动，货物和传送带相对静止．

图4 (1)传送带靠什么力把货物送到高处？此力方向如何？

(2)只有静止的物体才受静摩擦力吗？静摩擦力总是阻碍物体的运动吗？

答案

(1)静摩擦力．静摩擦力的方向沿斜面向上(与物体运动方向相同)．

(2)不是．静摩擦力发生在两个相对静止的物体之间，物体本身可以运动．

静摩擦力阻碍的是相对运动趋势，并不总是阻碍物体的运动．静摩擦力也可以是动力．

[要点提炼]

1．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，但存在相对运动的趋势时，在接触面上会产生一种阻碍物体间发生相对运动的力，叫做静摩擦力．

2．静摩擦力产生的条件

(1)物体相互接触且相互挤压．

(2)接触面粗糙．

(3)两物体间相对静止但有相对运动趋势．

注意：两物体是“相对静止”，并不是静止．

3．静摩擦力的方向

总是沿着接触面，并且跟物体间相对运动趋势的方向相反．

注意：(1)与“相对运动趋势的方向相反”，并不是与“运动方向”相反．

(2)静摩擦力的效果是阻碍物体间的相对运动趋势，并不是阻碍物体的运动趋势．

4．静摩擦力的大小

(1)静摩擦力具有被动性，即其大小总随迫使物体发生相对运动的外力的变化而变化，与正压力大小无关(填“有关”或“无关”)．

(2)静摩擦力有一个最大值，即最大静摩擦力f静max，静摩擦力的范围是0

图5 (3)

图6 静摩擦力的大小一般根据平衡条件求解．如图6中水平力F＝1 N、2 N、3 N时物块都没有运动，对应的静摩擦力大小分别为1 N、2 N、3 N.

一、对摩擦力概念的理解

例1

关于摩擦力的产生，下列说法中正确的是(

) A．相互压紧的粗糙物体间一定有摩擦力

B．有相对运动或有相对运动趋势的物体间一定有摩擦力

C．相互压紧并运动的物体间一定有摩擦力作用

D．只有相互压紧和发生相对运动(或有相对运动趋势)的物体间才可能有摩擦力的作用

解析

要产生摩擦力，首先要有弹力，其次要接触面不光滑，还要有相对运动或有相对运动趋势，故只有D正确．

答案

D 二、滑动摩擦力

例2

装修工人在搬运材料时施加一个水平拉力将其从水平台面上拖出，如图7所示，则在匀速拖出的过程中(

)

图7 A．材料与平台之间的接触面积逐渐减小，摩擦力逐渐减小

B．材料与平台之间的接触面积逐渐减小，拉力逐渐减小

C．平台对材料的支持力逐渐减小，摩擦力逐渐减小

D．材料与平台之间的动摩擦因数不变，支持力也不变，因而工人拉力也不变

解析

匀速拉动的过程只能持续到重心离开台面的瞬间，材料的重心在台面上，故材料对台面的压力不变，故材料受到的支持力不变，故C错误；而在拉动过程中动摩擦因数不变，由f＝μN可知摩擦力是不变的，故A、B错误；因为材料做匀速直线运动，摩擦力不变，所以工人的拉力是不变的，故D正确．

答案

D 三、静摩擦力

例3

如图8所示，有一重力不计的方形容器，被水平力F压在竖直的墙面上处于静止状态，现缓慢地向容器内注水，直到将容器刚好盛满为止，在此过程中容器始终保持静止，则下列说法中正确的是(

)

图8 A．容器受到的摩擦力不变

B．容器受到的摩擦力逐渐增大

C．水平力F可能不变

D．水平力F必须逐渐增大

解析

容器处于平衡状态，在竖直方向上重力与摩擦力平衡，盛满水前墙面对容器的静摩擦力一直增大，如果一直没有达到正压力F作用下的最大静摩擦力，则水平力F可能不变，选项B、C正确．

答案

BC 例4

质量为2 kg的物体静止在水平地面上，如图9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F.(取g＝10 N/kg)

图9 (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？

(3)物体运动过程中突然把推力去掉，此时地面对物体的摩擦力是多大？

解析

在地面上，N＝mg，则滑动摩擦力(即最大静摩擦力f0.5×2×10 N＝10 N. (1)当推力F＝5 N时，Ff静max，物体滑动．则地面对物体的滑动摩擦力的大小f滑＝μN＝μmg＝10 N. (3)物体运动过程中突然把推力去掉，地面对物体的摩擦力为滑动摩擦力，其大小f滑′＝10 N. 答案

(1)5 N

(2)10 N

(3)10 N

摩擦力的比较

产生

条件

静摩擦力

滑动摩擦力

说明

静max)大小为f静max＝μN＝μmg＝相同点

①相互接触；②相互挤压；③接触面粗糙

不同点

有相对运动趋势

有相对运动

大小

不同点

被动力，与压力无关，与压力成正比，公大小为0

式f＝μN

最大静摩擦力比滑动摩擦力稍大；在有些计算中可认为滑动摩擦力等于最大静摩擦力

与相对运动方向相反

力

的

三

要

素

作用

点

不同点

方向

相同点

①与运动方向无直接关系，可与运动方向同向，也可与运动方向反向或者成某一夹角；②与接触面相切；③与同一接触面上的弹力方向垂直

与相对运动趋势方向相反

相同点

在接触面上，作力的图示时，可根据等效原理画到物体的重心上

1．(滑动摩擦力的理解)以下关于滑动摩擦力的说法中，正确的是(

) A．滑动摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反

B．滑动摩擦力总是阻碍物体的运动

C．滑动摩擦力的方向总是与物体的相对运动方向相反

D．两个相互接触的物体发生相对滑动时，它们都要受到滑动摩擦力的作用

答案

C 解析

滑动摩擦力的方向总是与物体的相对运动方向相反，但与物体的运动方向既可能相同，也可能相反，既可能促进物体的运动，也可能阻碍物体的运动，A、B错误，C正确．摩擦力的产生必须具备三个条件，两个相互接触的物体发生相对滑动时，接触面间相互挤压和粗糙的条件不一定具备，此时物体间不一定有摩擦力，D错误．

2．(静摩擦力)置于水平地面上的物体在沿水平方向的拉力作用下，仍处于静止，则物体所受静摩擦力的大小(

) A．与压力成正比

B．等于水平拉力

C．小于滑动摩擦力

D．在物体上叠放另一物体，该物体受到的静摩擦力不变

答案

BD 解析

静摩擦力的产生取决于使物体产生相对运动趋势的外力的作用，也就是等于平行于接触面切线方向的外力的大小，与压力大小无关；最大静摩擦力比滑动摩擦力稍大，无法判断此时的静摩擦力是否小于滑动摩擦力，故B、D正确．

3.(静摩擦力)用手握住瓶子，使瓶子在竖直方向悬空静止，如图10所示．关于瓶子所受的摩擦力，下列说法正确的是(

)

图10 A．握力越大，摩擦力越大

B．只要瓶子不动，摩擦力的大小就与握力的大小无关

C．如果握力加倍，则摩擦力的方向由向下变成向上

D．手越干越粗糙，摩擦力越大

答案

B 解析

只要瓶子静止，根据二力平衡的知识，瓶子在竖直方向上受到的静摩擦力与重力总是等大反向，与握力大小无关．B项正确．

4．(摩擦力大小的计算)用20 N的水平力在水平地面上拉重60 N的物体时，物体恰能被拉动；物体运动后只需18 N的拉力即可使物体做匀速直线运动．该物体静止在水平地面上，若用15 N的水平力拉该物体，物体受到的摩擦力大小为________；若用30 N的水平力拉该物体，物体受到的摩擦力大小为________；物体与地面间的动摩擦因数为________．

答案

15 N

18 N

0.3 解析

水平力为20 N时恰能拉动，说明最大静摩擦力f静max＝20 N．若用F1＝15 N的力拉物体，由于F1

体此时受到的摩擦力f静＝F1＝15 N，又因为物体运动后只需18 N的拉力即可使物体做匀速直线运动，故f滑＝18 N，当用F2＝30 N的力拉物体时，F2>f静max，物体受滑动摩擦力，大f滑18 N小为f滑＝18 N．又由f滑＝μN得μ＝＝＝0.3. N60 N

题组一

滑动摩擦力

1．关于滑动摩擦力，下列说法正确的是(

) A．压力越大，滑动摩擦力越大

B．压力不变，动摩擦因数不变，接触面积越大，滑动摩擦力越大

C．压力不变，动摩擦因数不变，速度越大，滑动摩擦力越大

D．动摩擦因数不变，压力越大，滑动摩擦力越大

答案

D 解析

由滑动摩擦力计算式f＝μN知，两物体间滑动摩擦力的大小只与动摩擦因数μ及压力N有关，与接触面积及两物体间的相对运动速度无关．

2．关于动摩擦因数，下列说法正确的是(

) A．两接触面间压力越大，动摩擦因数越大

B．两物体间滑动摩擦力越大，动摩擦因数越大

C．两物体间的动摩擦因数与滑动摩擦力成正比，与两物体间的压力成反比

D．两物体间的动摩擦因数是由两物体的材料和接触面的粗糙程度等决定的，与滑动摩擦力和正压力的大小无关

答案

D 3．如图1所示，A为粗糙长木板，在水平面以速度v1向右运动，物块B在木板A的上面以速度v2向右运动，下列判断正确的是(

)

图1 A．若是v1＝v2，A、B之间无滑动摩擦力

B．若是v1>v2，B受到了A所施加向右的滑动摩擦力

C．若是v1

D．若是v1>v2，A受到了B所施加向左的滑动摩擦力

答案

ABD 解析

若A、B速度不相等，两者之间存在相对运动，满足滑动摩擦力产生的条件，具有滑动摩擦力．若速度相等，则没有相对运动或相对运动趋势，所以不存在摩擦力．

4．如图2所示，将一张A4纸(质量可忽略不计)夹在英汉字典内，书对A4纸的压力为3 N，

A4纸与书之间的动摩擦因数为0.4，要把A4纸从书中拉出，拉力至少应为(

)

图2 A．0.6 N

C．2.4 N

答案

C 解析

根据f＝μN，f＝1.2 N，因为纸的上下两面都要受到书对它的滑动摩擦力，所以要把纸从书中拉出，拉力至少应为2.4 N，C正确．

5．如图3所示，有一块质量为m的砖块，它的长、宽、高分别为25 cm、15 cm、8 cm，当它平放、侧放和竖放在平面上用水平力拉动砖块时，砖块所受到的摩擦力分别为f1、f2、f3，则它们的大小关系为(砖块各面的粗糙程度相同)(

) B．1.2 N D．3 N

图3 A．f1>f2>f3

C．f1

答案

B 解析

由于三种情况下砖块对地面的压力都等于砖块的重力，且它们与地面间的动摩擦因数相同，根据f＝μN可知三种情况下砖块所受到的滑动摩擦力大小相同，故选B项．

题组二

静摩擦力

6．关于静摩擦力，下列说法中正确的是(

) A．两个表面粗糙的物体，只要直接接触就会产生静摩擦力

B．静摩擦力总是阻碍物体的运动

C．静摩擦力的方向跟物体间相对运动趋势的方向相反

D．两个物体之间的静摩擦力总是一个定值

答案

C 解析

由于静摩擦力产生在彼此直接接触且相互挤压、接触面粗糙又有相对运动趋势的物体之间，所以A错误；静摩擦力的作用是阻碍物体间的相对运动趋势，方向与物体间相对运动趋势的方向相反，不能说成阻碍物体的运动，所以B错误，C正确；两物体间静摩擦力的大小随物体所受外力的变化而变化，因此D错误．

7．如图4所示，两块木板紧紧夹住木块，一直保持静止，木块重为30 N，木块与木板间的动摩擦因数为0.2.若左右两端的压力F都是100 N，则每块木板对木块的摩擦力大小和方向是(

) B．f1＝f2＝f3

D．无法比较

图4 A．30 N，方向向上

C．40 N，方向向下

答案

D 8．如图5所示，质量为m的物体在水平向左拉力F1和水平向右拉力F2的作用下，静止于水平地面上，已知物体与地面间的动摩擦因数为μ则物体所受摩擦力f的大小和方向为(

)

图5 A．F1>F2时，f＝F1－F2，方向水平向右

B．F1

C．F2＝F1，f＝0 D．根据摩擦力计算公式可知，f为定值μmg

答案

AC 解析

当F1>F2时，物体有向左的运动趋势，故f方向为水平向右，根据平衡条件可知f＝F1－F2，A对；当F1

题组三

综合应用

9．关于摩擦力与弹力的关系，下列说法正确的是(

) A．有弹力一定有摩擦力

B．有摩擦力一定有弹力

C．弹力越大，摩擦力越大

D．摩擦力越大，弹力一定越大

答案

B 解析

根据摩擦力和弹力产生的特点可知，有摩擦力一定有弹力，但有弹力不一定有摩擦力，A错，B对；弹力越大，摩擦力不一定越大，同理，摩擦力越大，弹力也不一定越大，C、D错．

10．如图6所示，一质量为m的木块靠在竖直粗糙的墙壁上，且受到水平力F的作用，已知木块与墙壁间的动摩擦因数为μ，下列说法正确的是(

) B．20 N，方向向上

D．15 N，方向向上

图6 A．若木块静止，则木块受到的静摩擦力大小等于mg，方向竖直向上

B．若木块静止，当F增大时，木块受到的静摩擦力随之增大

C．若木块沿墙壁向下运动，

则墙壁对木块的摩擦力大小为μF

D．若开始时木块静止，当撤去F，木块沿墙壁下滑时，木块不受滑动摩擦力作用

答案

ACD 解析

若木块静止，则木块受到的静摩擦力与重力平衡，大小为mg，方向竖直向上，故A正确，B错误；木块沿墙壁向下运动，墙对木块的摩擦力大小为μF，故C正确；当撤去F时，墙与木块间无弹力，则木块不受摩擦力作用，故D正确．

11．如图7所示，一小孩用80 N的水平力推重力为200 N的木箱，木箱不动；当小孩用100 N的水平力推木箱，木箱恰好能被推动．当木箱被推动之后，小孩只要用90 N的水平推力就可以使木箱沿地面匀速前进，以下是对上述过程作出的计算和判断，其中正确的是(

)

图7 A．木箱与地面间的动摩擦因数μ＝0.45 B．木箱与地面间的最大静摩擦力大小为90 N C．木箱与地面间的摩擦力大小始终为80 N D．木箱与地面间的滑动摩擦力大小为100 N 答案

A 12．有一种圆珠笔，内部有一根小弹簧．如图8所示，笔杆竖直放置，在圆珠笔尾部的按钮上放一个200 g的砝码，砝码静止时，弹簧压缩量为2 mm.现用这支圆珠笔水平推一本平放在桌面上质量为800 g的书，当按钮压缩量为2.4 mm(未超过弹簧的弹性限度)时，这本书恰好匀速运动．g＝10 m/s2，试求：

图8 (1)笔内小弹簧的劲度系数；

(2)书与桌面间的动摩擦因数大小．

答案

(1)1 000 N/m

(2)0.3 解析

(1)由于砝码静止，则kx＝mg，

mg0.2×10所以有k＝＝

N/m＝1 000 N/m. x2×10－3(2)要使书恰好能匀速运动，

则kx′＝μm′g

－kx′1 000×2.4×103得μ＝＝＝0.3. m′g0.8×1013．如图9所示，一重为40 N的木块原来静止在水平桌面上，某瞬间在水平方向上同时受到两个方向相反的力F1、F2的作用，其中F1＝13 N，F2＝6 N．已知木块与桌面间的动摩擦因数为0.2，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求：

图9 (1)木块所受的摩擦力的大小和方向；

(2)当只将F1撤去时，木块受到的摩擦力的大小和方向；

(3)若撤去的力不是F1而是F2，求木块受到的摩擦力的大小和方向．

答案

(1)7 N

水平向左

(2)6 N

水平向右

(3)8 N

水平向左

解析

当木块运动时受到的滑动摩擦力为f滑＝μN＝μG＝0.2×40 N＝8 N，故木块受到桌面的最大静摩擦力为8 N. (1)加上F1、F2后，F1和F2相当于一个方向向右的力F＝F1－F2＝7 N．由于F小于最大静摩擦力，故木块处于静止状态，则木块受到桌面静摩擦力的作用，大小为7 N，方向水平向左．

(2)将F1撤去后，由于F2小于最大静摩擦力，故木块仍然保持静止．由二力平衡知识知，木块受到的静摩擦力大小等于F2，即大小为6 N，方向水平向右．

(3)撤掉F2后，由于F1大于最大静摩擦力，则木块受到的摩擦力为滑动摩擦力，大小为8 N，方向水平向左．