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（初升高）高一物理銜接班第4講——摩擦力專題
一、學(xué)習(xí)目標(biāo)：
1. 知道滑動(dòng)摩擦力產(chǎn)生的條件，會(huì)判斷摩擦力的方向。2. 計(jì)算摩擦力大小的方法。
3. 會(huì)用二力平衡的條件判斷靜摩擦力的大小和方向。
二、學(xué)習(xí)要點(diǎn)：
1. 滑動(dòng)摩擦力大小的計(jì)算以及方向的判斷。
2. 靜摩擦力產(chǎn)生的條件及規(guī)律，靜摩擦力有無的判斷及靜摩擦力方向的判斷。
三、課程精講：
演示1：木塊從斜面上滑下，在水平面上運(yùn)動(dòng)一段距離后靜止。
——現(xiàn)象：木塊在水平面上運(yùn)動(dòng)越來越慢直至靜止。
演示2：水平桌面上一個(gè)物體，給它施加一個(gè)力去拉物體，但沒有使物體移動(dòng)。
分析：上面兩個(gè)演示中的物體都受摩擦力作用，關(guān)于摩擦力的知識(shí)在初中已經(jīng)介紹過，今天，我們將進(jìn)一步學(xué)習(xí)有關(guān)摩擦力的知識(shí)。
回顧初中所講的摩擦力的概念。
演示：用彈簧秤拉著木塊在桌面上緩慢運(yùn)動(dòng)，保證彈簧秤的示數(shù)不變。就可以維持木塊勻速前進(jìn)，這時(shí)物塊和桌面間的滑動(dòng)摩擦力是多大？方向如何？
再在木塊上加一鐵塊，同樣維持物塊勻速前進(jìn)，這時(shí)滑動(dòng)摩擦力變了嗎？說明什么？
（一）滑動(dòng)摩擦力：（1）定義：兩個(gè)互相接觸擠壓且發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體，在它們的接觸面上會(huì)產(chǎn)生阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力，這個(gè)力叫做滑動(dòng)摩擦力。
（2）產(chǎn)生條件：①兩物體接觸；②兩接觸的物體必須相互擠壓，發(fā)生形變、有彈力；③兩物體間要發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)；④兩接觸面不光滑。
（3）大小：實(shí)驗(yàn)研究
如圖所示，用彈簧測(cè)力計(jì)沿水平方向拉動(dòng)放在水平桌面上的木塊，使木塊緩緩滑動(dòng)（接近勻速），可以從彈簧測(cè)力計(jì)上讀出拉力的大小。
在上述情景當(dāng)中，討論：滑動(dòng)摩擦力與彈力有何關(guān)系呢？
方法：在木塊上放砝碼，用力拉動(dòng)木塊，使木塊勻速運(yùn)動(dòng)，從彈簧測(cè)力計(jì)上讀出拉力的大小，從而知道滑動(dòng)摩擦力的大小，記下及的大小并填入表格中，改變砝碼的重力，重做幾次，得到幾組、的數(shù)據(jù)。
結(jié)論：兩個(gè)物體間滑動(dòng)摩擦力的大小與正壓力成正比，即。
例1：如圖，在水平桌面上放一個(gè)重為的木塊，木塊與桌面的動(dòng)摩擦因數(shù)，使這個(gè)木塊沿桌面做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的水平拉力F為多少？如果再在木塊A上加一塊重為的木塊B，B與A之間的動(dòng)摩擦因數(shù)，那么當(dāng)A，B兩木塊一起沿桌面勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)A的水平拉力應(yīng)為多少？此時(shí)B所受的摩擦力多大？
變式1：一根質(zhì)量為m，長(zhǎng)為l的均勻長(zhǎng)方體木料，放在水平桌面上，木料與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為。現(xiàn)用水平力F推木料，當(dāng)木料經(jīng)過如圖所示的位置時(shí)，桌面對(duì)它的摩擦力是多少？
（4）方向：與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反。
①總是跟接觸面相切，與相應(yīng)的彈力方向垂直。
②總是阻礙兩物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行，“相對(duì)”是指接觸的物體，它可能與物體的運(yùn)動(dòng)方向相同，也可能相反。
例2：分析物體A所受摩擦力方向。（v表示物體A的運(yùn)動(dòng)）
分析得出：“相對(duì)”是指相對(duì)接觸的物體，而不能相對(duì)別的物體。
變式2：以下關(guān)于摩擦力的說法中，正確的是（ ）
A. 滑動(dòng)摩擦力方向總是與物體的運(yùn)動(dòng)方向相反B. 滑動(dòng)摩擦力總是阻礙物體的運(yùn)動(dòng)
C. 滑動(dòng)摩擦力的方向總是與物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反
D. 以上說法均錯(cuò)誤
變式3：如圖所示，一平板小車在外力作用下由靜止向右滑行了一段距離s，同時(shí)車上的物體A相對(duì)車向左滑行L，此過程中物體A受到的摩擦力方向如何？該摩擦力是動(dòng)力還是阻力？（ ）
A. 水平向左，阻力 B. 水平向左，動(dòng)力
C. 水平向右，阻力 D. 水平向右，動(dòng)力
小結(jié)：滑動(dòng)摩擦力方向的判斷方法。
（二）靜摩擦力：
1、實(shí)驗(yàn)演示：
演示：用力推講桌。
（1）開始用很小的推力，推不動(dòng)，分析講桌的受力情況。
（2）再用稍大的力推，還是靜止不動(dòng)，分析講桌的受力情況。
2、定義：兩個(gè)相互接觸而保持相對(duì)靜止的物體，當(dāng)它們之間存在相對(duì)滑動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，在它們的接觸面上會(huì)產(chǎn)生阻礙物體間相對(duì)滑動(dòng)趨勢(shì)的力，這種力叫靜摩擦力。
3、靜摩擦力產(chǎn)生的四個(gè)條件：①兩物體相互接觸；②兩物體在接觸面上有擠壓；③接觸面不光滑；④兩物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。
4、大小：如圖所示，水平面上放一靜止的物體，當(dāng)人用水平力F推時(shí)，此物體靜止不動(dòng)，這說明靜摩擦力的大小等于F；當(dāng)人用2F的水平力去推時(shí)，物體仍靜止不動(dòng)，此時(shí)靜摩擦力的大小為2F。可見，靜摩擦力的大小隨推力的增大而增大，所以說靜摩擦力的大小由外部因素決定。當(dāng)人的水平推力增大到某一值時(shí)，物體就會(huì)滑動(dòng)，此時(shí)靜摩擦力達(dá)到最大值，我們把叫做最大靜摩擦力，故靜摩擦力的取值范圍是：。
例3：用手握住一個(gè)油瓶（瓶始終處于豎直方向），如圖所示，下列說法正確的是（ ）
A. 瓶中油越多，手必須握得越緊B. 手握得越緊，油瓶受到的摩擦力越大
C. 不管手握得有多緊，油瓶受到的摩擦力總是一定的D. 以上說法都正確
例4：如圖所示，用外力F水平壓在質(zhì)量為m的物體上（設(shè)受力F的面絕對(duì)光滑），恰好使物體靜止，此時(shí)物體與墻之間的摩擦力為________；如將F增大為3F，物體與墻之間的摩擦力為______。
變式4：如圖所示，兩個(gè)長(zhǎng)方體A、B疊放在水平地面上，現(xiàn)同時(shí)用F1=3N和F2＝4N的水平拉力拉A、B，A、B均靜止，若B對(duì)A的靜摩擦力為，地面對(duì)B的靜摩擦力為，則＝_________N，方向________；＝________N，方向_________。
5、方向：靜摩擦力的方向總是跟接觸面相切，并且跟物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反。
例5：下列關(guān)于物體受靜摩擦力作用的敘述中，正確的是（ ）。A. 靜摩擦力的方向不一定與物體運(yùn)動(dòng)方向相反
B. 靜摩擦力的方向不可能與物體運(yùn)動(dòng)方向相同
C. 靜摩擦力的方向可能與物體運(yùn)動(dòng)方向垂直
D. 靜止物體所受靜摩擦力一定為零
變式5：運(yùn)動(dòng)員雙手握住豎直的竹竿勻速上攀和勻速下滑時(shí)，他所受的摩擦力分別是和，那么它們的關(guān)系是（ ）。
A. 向上，向下，＝ B. 向下，向上，>
C. 向上，向上，＝ D. 向上，向下，>
小結(jié)：靜摩擦力方向的判斷方法。
四、知識(shí)提煉導(dǎo)圖：摩擦力
（一）摩擦力在接觸面上產(chǎn)生阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力，這個(gè)力叫做摩擦力。
（二）滑動(dòng)摩擦力
產(chǎn)生條件：①兩物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng) ②物體間有彈力 ③接觸面不光滑。
方向：與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反。大小：
（三）靜摩擦力
產(chǎn)生條件：物體之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)；
方向：與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反；
大小：大小在0~范圍內(nèi)，其中為最大靜摩擦力。
五、目標(biāo)期望：
通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，希望同學(xué)們能進(jìn)一步強(qiáng)化與加深對(duì)于摩擦力的概念的理解，滑動(dòng)摩擦力及靜摩擦力大小的計(jì)算及方向的判斷方法。
六、下講預(yù)告：牛頓第一定律問題
【同步練習(xí)】（答題時(shí)間：45分鐘）
1. 關(guān)于由滑動(dòng)摩擦力公式推出的，下面說法中正確的是（ ）。
A. 動(dòng)摩擦因數(shù)μ與摩擦力成正比，越大，μ越大
B. 動(dòng)摩擦因數(shù)μ與正壓力成反比，越大，μ越小
C. 動(dòng)摩擦因數(shù)μ與摩擦力成正比，與正壓力成反比
D. 動(dòng)摩擦因數(shù)μ的大小由兩物體接觸面的粗糙情況及材料決定
2. 用手握住豎直的瓶子，瓶子靜止在手中，下面說法中正確的是（ ）。
A. 手對(duì)瓶子的壓力恰好等于瓶子的重力
B. 手對(duì)瓶子的摩擦力恰好等于瓶子的重力
C. 手握得越緊，手對(duì)瓶子的摩擦力越大
D. 手對(duì)瓶子的摩擦力一定大于瓶子的重力
3. 關(guān)于滑動(dòng)摩擦力，以下說法正確的是（ ）。
A. 滑動(dòng)摩擦力總是和物體的運(yùn)動(dòng)方向相反
B. 滑動(dòng)摩擦力總跟物體的重力成正比
C. 滑動(dòng)摩擦力總是阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)
D. 只有運(yùn)動(dòng)的物體才受到滑動(dòng)摩擦力
4. 某同學(xué)用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)得一木塊重5N，把木塊放在水平桌面上，用彈簧測(cè)力計(jì)水平地向右拉木塊。
（1）當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)為1N時(shí)，木塊未被拉動(dòng)，這時(shí)木塊受到的是________摩擦力，大小是________N，方向________。
（2）當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)為2.1N時(shí)，木塊就要開始移動(dòng)，此時(shí)木塊受到的是________摩擦力，大小是________N，方向是________。
（3）開始運(yùn)動(dòng)后，使木塊保持勻速直線運(yùn)動(dòng)，彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)變?yōu)?N，此時(shí)木塊受到的是________摩擦力，大小是________N，動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝________。
（4）若使彈簧測(cè)力計(jì)在拉動(dòng)木塊運(yùn)動(dòng)中讀數(shù)變?yōu)?N，木塊受到的是________摩擦力，大小是________N。
（5）木塊離開彈簧測(cè)力計(jì)繼續(xù)滑動(dòng)，這時(shí)受到的是________摩擦力，大小是________N。
5. 如圖所示，物體A、B各重10N，水平拉力，物體保持靜止，則A、B間的靜摩擦力大小為________N，B與地面間的摩擦力大小為________N。
6. 用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)定一個(gè)木塊A和木塊B間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ有如圖甲、乙兩種裝置。
（1）為了用彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)表示滑動(dòng)摩擦力，兩種情況中木塊A是否都一定要做勻速運(yùn)動(dòng)？
（2）若木塊A均做勻速運(yùn)動(dòng)，圖甲中A、B間摩擦力是否等于拉力？
（3）若A和B的重力分別為100N和150N，圖甲中彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)為60N（當(dāng)A被拉動(dòng)時(shí)），N，求A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ。
7. 如圖所示，一木塊放在水平桌面上，在水平方向共受到三個(gè)力，即、和靜摩擦力作用，而且三個(gè)力的合力為零，其中。若撤去力，則木塊在水平方向受到的合力為多少？
8. 在下圖中，質(zhì)量為20kg的物體在動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1的水平面上向右運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中受到水平向左、大小為10N的拉力作用，則物體所受摩擦力為（g取10N/kg）（ ）。
A. 10N，向右 B. 10N，向左 C. 20N，向右 D. 20N，向左
9. 某人推著自行車前進(jìn)時(shí)，地面對(duì)前輪的摩擦力為，對(duì)后輪的摩擦力為；該人騎著自行車前進(jìn)時(shí)，地面對(duì)前輪的摩擦力為，對(duì)后輪的摩擦力為，下列說法中正確的是（ ）。
A. 與車前進(jìn)方向相同 B. 與車前進(jìn)方向相同
C. 與車前進(jìn)方向相同 D. 與車前進(jìn)方向相同

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