步步高必修一物理第三章學案

2022-10-08 01:12:03 字數 3819 閱讀 5358

[學習目標定位] 1.知道摩擦力的定義及分類.2.理解靜摩擦力和滑動摩擦力的產生條件.3.會判斷摩擦力的方向及計算摩擦力的大小.4.了解最大靜摩擦力的概念.

一、靜摩擦力

1.定義:兩個物體之間只有相對運動的趨勢,而沒有相對運動時產生的摩擦力叫做靜摩擦力.

2.方向:總是沿著接觸面,並且跟物體相對運動趨勢的方向相反.

3.大小:當相對運動趨勢增強時,靜摩擦力也隨著增大,但有乙個限度,這個靜摩擦力的最大值叫做最大靜摩擦力.而兩物體間實際發生的靜摩擦力f在0與fmax之間,即0<f≤fmax.

二、滑動摩擦力

1.定義:當乙個物體在另乙個物體表面滑動時,會受到另乙個物體阻礙它滑動的力,這種力叫做滑動摩擦力.

2.方向:總是沿著接觸面,並且跟物體的相對運動的方向相反.

3.大小:兩個物體間的滑動摩擦力的大小跟壓力成正比,用公式表示為f=μfn,其中μ是比例常數(它是兩個力的比值,沒有單位),叫做動摩擦因數,它的數值跟相互接觸的兩個物體的材料有關,還跟接觸面的情況(如粗糙程度)有關.一、靜摩擦力

[問題設計]

1.把木塊放在水平桌面上,用彈簧測力計沿水平方向向右拉木塊,如圖1所示.

圖1當測力計的示數為1 n時,木塊沒有動;逐漸增大拉力到2 n 時,木塊仍靜止;繼續增大拉力到4 n時,木塊開始移動,此時拉力突然變小到3.8 n,此後木塊勻速運動,拉力保持3.8 n不變.

(1)木塊受到拉力1 n時,有相對桌面運動的趨勢但沒有運動,說明什麼呢?

(2)隨著外力的增大,靜摩擦力有什麼變化?

(3)靜摩擦力在**產生?沿什麼方向?

答案 (1)說明桌面對木塊施加乙個與拉力方向相反的、大小也為1 n的力,這個力就是桌面對木塊的靜摩擦力.

(2)靜摩擦力的大小隨著外力的增大而增大,但有乙個最大值.

(3)靜摩擦力產生在相對靜止但有相對運動趨勢的物體之間.靜摩擦力的方向與接觸面相切,與物體相對運動趨勢的方向相反.

2.在礦山、碼頭、工廠中多用傳送帶將貨物由低處傳送到高處.如圖2所示,傳送帶勻速轉動,貨物和傳送帶相對靜止.

(1)傳送帶靠什麼力把貨物送到高處?此力方向如何圖2

(2)只有靜止的物體才受靜摩擦力嗎?靜摩擦力總是阻礙物體的運動嗎?

答案 (1)靜摩擦力.靜摩擦力的方向沿斜面向上(與物體運動方向相同).

(2)不是.靜摩擦力發生在兩個相對靜止的物體之間,物體本身可以運動.

靜摩擦力阻礙的是相對運動趨勢,並不總是阻礙物體的運動.靜摩擦力也可以是動力.

[要點提煉]

1.靜摩擦力產生的條件

(1)物體相互接觸且相互擠壓.

(2)接觸面粗糙.

(3)兩物體間相對靜止但有相對運動趨勢.

注意兩物體是「相對靜止」,並不是靜止.

2.靜摩擦力的方向

總是沿著接觸面,並且跟物體間相對運動趨勢的方向相反.

注意 (1)與「相對運動趨勢的方向相反」,並不是與「運動方向」相反.(2)靜摩擦力的效果是阻礙物體間的相對運動趨勢,並不是阻礙物體的運動.

3.靜摩擦力的大小

(1)靜摩擦力具有被動性,即其大小總隨迫使物體發生相對運動的外力的變化而變化,與正壓力大小無關(填「有關」或「無關」).

(2)靜摩擦力有乙個最大值,即最大靜摩擦力fmax,靜摩擦力的範圍是0(3)靜摩擦力的大小一般根據平衡條件求解.如圖3中水平力f=1 n、2 n、3 n時物塊沒有運動,靜摩擦力大小分別為1 n、2 n、3 n.

[延伸思考圖3

產生靜摩擦力的條件之一是「兩物體之間有相對運動趨勢」.那麼,何為「相對運動趨勢」?如何判斷「相對運動趨勢」的方向?

答案 「相對運動趨勢」是指乙個物體相對於與它接觸的另乙個物體有運動的可能,但還處於相對靜止狀態.例如用力推木箱,木箱未動,但木箱有相對地面向前的運動趨勢.

「相對運動趨勢的方向」是指假設接觸面光滑時,物體將要發生相對運動的方向.如圖,物體靜止在粗糙斜面上,假設斜面光滑時,物體將沿斜面下滑,即物體靜止時,相對(斜面)運動趨勢的方向是沿斜面向下.

二、滑動摩擦力

[問題設計]

1.用力將黑板擦(毛較長)在黑板上滑動,觀察毛刷的彎曲方向.如圖4所示,毛刷為什麼向後彎曲?

答案因為毛刷所受滑動摩擦力的方向沿板麵,與板擦運動方向相反. 圖4

2.把手按在桌面上,用力向前滑動,手有什麼感覺?增大手與桌面的壓力,感覺有什麼不同?這說明什麼?閱讀課本,寫出滑動摩擦力的公式.

答案手受到向後的阻力(滑動摩擦力).感覺手受到向後的阻力(滑動摩擦力)增大.滑動摩擦力大小隨著壓力的增大而增大.f=μfn.

[要點提煉]

1.滑動摩擦力產生的條件

(1)兩物體相互接觸且相互擠壓.

(2)接觸面粗糙.

(3)兩物體間有相對運動.

2.滑動摩擦力的方向

總是沿著接觸面,並且與相對運動的方向相反.

注意 (1)與「相對運動的方向相反」,並不是與「運動方向」相反.

(2)滑動摩擦力的效果是阻礙物體間的相對運動,並不是阻礙物體的運動.

3.滑動摩擦力的大小

滑動摩擦力的大小跟壓力成正比.

公式:f=μfn,μ為動摩擦因數,取決於相互接觸的兩物體的材料和接觸面的粗糙程度,與接觸面的面積無關(填「有關」或「無關」).

一、對摩擦力概念的理解

例1 關於摩擦力的產生,下列說法中正確的是(  )

a.相互壓緊的粗糙物體間一定有摩擦力

b.有相對運動或有相對運動趨勢的物體間一定有摩擦力

c.相互壓緊並運動的物體間一定有摩擦力作用

d.只有相互壓緊和發生相對運動(或有相對運動趨勢)的物體間才可能有摩擦力的作用

解析要產生摩擦力,首先要有彈力,其次要接觸面不光滑,還要有相對運動或有相對運動趨勢,故只有d正確.

答案 d

二、靜摩擦力

例2 如圖5所示,有一重力不計的方形容器,被水平力f壓在豎直的牆面上處於靜止狀態,現緩慢地向容器內注水,直到將容器剛好盛滿為止,在此過程中容器始終保持靜止,則下列說法中正確的是(  )

a.容器受到的摩擦力不變

b.容器受到的摩擦力逐漸增大圖5

c.水平力f可能不變

d.水平力f必須逐漸增大

解析容器處於平衡狀態,在豎直方向上重力與摩擦力平衡,盛滿水前牆面對容器的靜摩擦力一直增大,如果一直沒有達到正壓力f作用下的最大靜摩擦力,則水平力f可能不變,選項b、c正確.

答案 bc

三、滑動摩擦力

例3 裝修工人在搬運材料時施加乙個水平拉力將其從水平臺面上拖出,如圖6所示,則在勻速拖出的過程中(  )

圖6a.材料與平台之間的接觸面積逐漸減小,摩擦力逐漸減小

b.材料與平台之間的接觸面積逐漸減小,拉力逐漸減小

c.平台對材料的支援力逐漸減小,摩擦力逐漸減小

d.材料與平台之間的動摩擦因數不變,支援力也不變,因而工人拉力也不變

答案 d

解析勻速拉動的過程只能持續到重心離開檯面的瞬間,材料的重心在臺面上,故材料對檯面的壓力不變,故材料受到的支援力不變,故c錯誤;而在拉動過程中動摩擦因數不變,由f=μfn可知摩擦力是不變的,故a、b錯誤;因為材料做勻速直線運動,摩擦力不變,所以工人的拉力是不變的,故d正確.

例4 質量為2 kg的物體靜止在水平地面上,如圖7所示,物體與地面間的動摩擦因數為0.5,最大靜摩擦力與滑動摩擦力視為相等,給物體一水平推力f.(取g=10 n/kg圖7

(1)當推力大小為5 n時,地面對物體的摩擦力是多大?

(2)當推力大小為12 n時,地面對物體的摩擦力是多大?

(3)物體運動過程中突然把推力去掉,此時地面對物體的摩擦力是多大?

解析在地面上,fn=mg,則滑動摩擦力(即最大靜摩擦力fmax)大小為fmax=μfn=μmg=0.5×2×10 n=10 n.

(1)當推力f=5 n時,f(2)當推力f=12 n時,f>fmax,物體滑動.則地面對物體的滑動摩擦力的大小f滑=μfn=μmg=10 n.

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