（初升高）高一物理衔接班第4讲——摩擦力专题
一、学习目标：
1. 知道滑动摩擦力产生的条件，会判断摩擦力的方向。2. 计算摩擦力大小的方法。
3. 会用二力平衡的条件判断静摩擦力的大小和方向。
二、学习要点：
1. 滑动摩擦力大小的计算以及方向的判断。
2. 静摩擦力产生的条件及规律，静摩擦力有无的判断及静摩擦力方向的判断。
三、课程精讲：
演示1：木块从斜面上滑下，在水平面上运动一段距离后静止。
——现象：木块在水平面上运动越来越慢直至静止。
演示2：水平桌面上一个物体，给它施加一个力去拉物体，但没有使物体移动。
分析：上面两个演示中的物体都受摩擦力作用，关于摩擦力的知识在初中已经介绍过，今天，我们将进一步学习有关摩擦力的知识。
回顾初中所讲的摩擦力的概念。
演示：用弹簧秤拉着木块在桌面上缓慢运动，保证弹簧秤的示数不变。就可以维持木块匀速前进，这时物块和桌面间的滑动摩擦力是多大？方向如何？
再在木块上加一铁块，同样维持物块匀速前进，这时滑动摩擦力变了吗？说明什么？
（一）滑动摩擦力：（1）定义：两个互相接触挤压且发生相对运动的物体，在它们的接触面上会产生阻碍相对运动的力，这个力叫做滑动摩擦力。
（2）产生条件：①两物体接触；②两接触的物体必须相互挤压，发生形变、有弹力；③两物体间要发生相对滑动；④两接触面不光滑。
（3）大小：实验研究
如图所示，用弹簧测力计沿水平方向拉动放在水平桌面上的木块，使木块缓缓滑动（接近匀速），可以从弹簧测力计上读出拉力的大小。
在上述情景当中，讨论：滑动摩擦力与弹力有何关系呢？
方法：在木块上放砝码，用力拉动木块，使木块匀速运动，从弹簧测力计上读出拉力的大小，从而知道滑动摩擦力的大小，记下及的大小并填入表格中，改变砝码的重力，重做几次，得到几组、的数据。
结论：两个物体间滑动摩擦力的大小与正压力成正比，即。
例1：如图，在水平桌面上放一个重为的木块，木块与桌面的动摩擦因数，使这个木块沿桌面做匀速运动时的水平拉力F为多少？如果再在木块A上加一块重为的木块B，B与A之间的动摩擦因数，那么当A，B两木块一起沿桌面匀速运动时，对A的水平拉力应为多少？此时B所受的摩擦力多大？
变式1：一根质量为m，长为l的均匀长方体木料，放在水平桌面上，木料与桌面间的动摩擦因数为。现用水平力F推木料，当木料经过如图所示的位置时，桌面对它的摩擦力是多少？
（4）方向：与物体相对运动方向相反。
①总是跟接触面相切，与相应的弹力方向垂直。
②总是阻碍两物体间相对运动的进行，“相对”是指接触的物体，它可能与物体的运动方向相同，也可能相反。
例2：分析物体A所受摩擦力方向。（v表示物体A的运动）
分析得出：“相对”是指相对接触的物体，而不能相对别的物体。
变式2：以下关于摩擦力的说法中，正确的是（ ）
A. 滑动摩擦力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. 以上说法均错误
变式3：如图所示，一平板小车在外力作用下由静止向右滑行了一段距离s，同时车上的物体A相对车向左滑行L，此过程中物体A受到的摩擦力方向如何？该摩擦力是动力还是阻力？（ ）
A. 水平向左，阻力 B. 水平向左，动力
C. 水平向右，阻力 D. 水平向右，动力
小结：滑动摩擦力方向的判断方法。
（二）静摩擦力：
1、实验演示：
演示：用力推讲桌。
（1）开始用很小的推力，推不动，分析讲桌的受力情况。
（2）再用稍大的力推，还是静止不动，分析讲桌的受力情况。
2、定义：两个相互接触而保持相对静止的物体，当它们之间存在相对滑动趋势时，在它们的接触面上会产生阻碍物体间相对滑动趋势的力，这种力叫静摩擦力。
3、静摩擦力产生的四个条件：①两物体相互接触；②两物体在接触面上有挤压；③接触面不光滑；④两物体间有相对运动趋势。
4、大小：如图所示，水平面上放一静止的物体，当人用水平力F推时，此物体静止不动，这说明静摩擦力的大小等于F；当人用2F的水平力去推时，物体仍静止不动，此时静摩擦力的大小为2F。可见，静摩擦力的大小随推力的增大而增大，所以说静摩擦力的大小由外部因素决定。当人的水平推力增大到某一值时，物体就会滑动，此时静摩擦力达到最大值，我们把叫做最大静摩擦力，故静摩擦力的取值范围是：。
例3：用手握住一个油瓶（瓶始终处于竖直方向），如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. 瓶中油越多，手必须握得越紧B. 手握得越紧，油瓶受到的摩擦力越大
C. 不管手握得有多紧，油瓶受到的摩擦力总是一定的D. 以上说法都正确
例4：如图所示，用外力F水平压在质量为m的物体上（设受力F的面绝对光滑），恰好使物体静止，此时物体与墙之间的摩擦力为________；如将F增大为3F，物体与墙之间的摩擦力为______。
变式4：如图所示，两个长方体A、B叠放在水平地面上，现同时用F1=3N和F2＝4N的水平拉力拉A、B，A、B均静止，若B对A的静摩擦力为，地面对B的静摩擦力为，则＝_________N，方向________；＝________N，方向_________。
5、方向：静摩擦力的方向总是跟接触面相切，并且跟物体相对运动趋势的方向相反。
例5：下列关于物体受静摩擦力作用的叙述中，正确的是（ ）。A. 静摩擦力的方向不一定与物体运动方向相反
B. 静摩擦力的方向不可能与物体运动方向相同
C. 静摩擦力的方向可能与物体运动方向垂直
D. 静止物体所受静摩擦力一定为零
变式5：运动员双手握住竖直的竹竿匀速上攀和匀速下滑时，他所受的摩擦力分别是和，那么它们的关系是（ ）。
A. 向上，向下，＝ B. 向下，向上，>
C. 向上，向上，＝ D. 向上，向下，>
小结：静摩擦力方向的判断方法。
四、知识提炼导图：摩擦力
（一）摩擦力在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力，这个力叫做摩擦力。
（二）滑动摩擦力
产生条件：①两物体间有相对运动 ②物体间有弹力 ③接触面不光滑。
方向：与物体相对运动方向相反。大小：
（三）静摩擦力
产生条件：物体之间有相对运动趋势；
方向：与物体相对运动趋势方向相反；
大小：大小在0~范围内，其中为最大静摩擦力。
五、目标期望：
通过本节课的学习，希望同学们能进一步强化与加深对于摩擦力的概念的理解，滑动摩擦力及静摩擦力大小的计算及方向的判断方法。
六、下讲预告：牛顿第一定律问题
【同步练习】（答题时间：45分钟）
1. 关于由滑动摩擦力公式推出的，下面说法中正确的是（ ）。
A. 动摩擦因数μ与摩擦力成正比，越大，μ越大
B. 动摩擦因数μ与正压力成反比，越大，μ越小
C. 动摩擦因数μ与摩擦力成正比，与正压力成反比
D. 动摩擦因数μ的大小由两物体接触面的粗糙情况及材料决定
2. 用手握住竖直的瓶子，瓶子静止在手中，下面说法中正确的是（ ）。
A. 手对瓶子的压力恰好等于瓶子的重力
B. 手对瓶子的摩擦力恰好等于瓶子的重力
C. 手握得越紧，手对瓶子的摩擦力越大
D. 手对瓶子的摩擦力一定大于瓶子的重力
3. 关于滑动摩擦力，以下说法正确的是（ ）。
A. 滑动摩擦力总是和物体的运动方向相反
B. 滑动摩擦力总跟物体的重力成正比
C. 滑动摩擦力总是阻碍物体间的相对运动
D. 只有运动的物体才受到滑动摩擦力
4. 某同学用弹簧测力计测得一木块重5N，把木块放在水平桌面上，用弹簧测力计水平地向右拉木块。
（1）当弹簧测力计读数为1N时，木块未被拉动，这时木块受到的是________摩擦力，大小是________N，方向________。
（2）当弹簧测力计读数为2.1N时，木块就要开始移动，此时木块受到的是________摩擦力，大小是________N，方向是________。
（3）开始运动后，使木块保持匀速直线运动，弹簧测力计的读数变为2N，此时木块受到的是________摩擦力，大小是________N，动摩擦因数μ＝________。
（4）若使弹簧测力计在拉动木块运动中读数变为3N，木块受到的是________摩擦力，大小是________N。
（5）木块离开弹簧测力计继续滑动，这时受到的是________摩擦力，大小是________N。
5. 如图所示，物体A、B各重10N，水平拉力，物体保持静止，则A、B间的静摩擦力大小为________N，B与地面间的摩擦力大小为________N。
6. 用弹簧测力计测定一个木块A和木块B间的动摩擦因数μ有如图甲、乙两种装置。
（1）为了用弹簧测力计的读数表示滑动摩擦力，两种情况中木块A是否都一定要做匀速运动？
（2）若木块A均做匀速运动，图甲中A、B间摩擦力是否等于拉力？
（3）若A和B的重力分别为100N和150N，图甲中弹簧测力计读数为60N（当A被拉动时），N，求A、B间的动摩擦因数μ。
7. 如图所示，一木块放在水平桌面上，在水平方向共受到三个力，即、和静摩擦力作用，而且三个力的合力为零，其中。若撤去力，则木块在水平方向受到的合力为多少？
8. 在下图中，质量为20kg的物体在动摩擦因数为0.1的水平面上向右运动，在运动过程中受到水平向左、大小为10N的拉力作用，则物体所受摩擦力为（g取10N/kg）（ ）。
A. 10N，向右 B. 10N，向左 C. 20N，向右 D. 20N，向左
9. 某人推着自行车前进时，地面对前轮的摩擦力为，对后轮的摩擦力为；该人骑着自行车前进时，地面对前轮的摩擦力为，对后轮的摩擦力为，下列说法中正确的是（ ）。
A. 与车前进方向相同 B. 与车前进方向相同
C. 与车前进方向相同 D. 与车前进方向相同
【试题答案】
1. D 【解析】动摩擦因数μ的大小由接触面的粗糙情况及材料决定，与摩擦力和压力无关，一旦材料和接触面的情况确定了，动摩擦因数μ也就确定了，即就是一个定值。
2. B 【解析】瓶子受到的是静摩擦力，大小与压力无关，由二力平衡可知，摩擦力大小始终等于瓶子的重力。当手握瓶子越紧时，最大静摩擦力也越大，但由于瓶子的重力未变，瓶子受的摩擦力还未达到最大静摩擦力。
3. C 【解析】滑动摩擦力总是与物体的相对运动方向相反，它可以与物体的运动方向相同，也可以与物体的运动方向相反。如将物体放在运动着的传送带上，物体的速度未达到皮带速度时，滑动摩擦力的方向与物体的运动方向相同。在水平地面上滑动的物体，滑动摩擦力的方向与物体的运动方向相反。物体受的摩擦力是否是滑动摩擦力，不是看物体是否运动，而是看物体间是否发生了相对运动。滑动摩擦力大小与压力成正比，而不是与物体的重力成正比，因为物体间的压力与物体的重力无直接关系。
4. （1）静 1 水平向左 （2）静 2.1 水平向左 （3）滑动 2 0.4 （4）滑动 2 （5）滑动 2
【解析】用弹簧测力计拉木块时，木块未动，木块受到的摩擦力为静摩擦力，由二力平衡得，静摩擦力大小等于弹簧测力计的拉力，与拉力方向相反。当弹簧测力计的拉力达2.1N时，木块将要开始滑动，此时的摩擦力仍然是静摩擦力，但已达到最大值。木块滑动后，木块受的摩擦力变为滑动摩擦力，大小由计算。
5. 4 2 【解析】先取物体A为研究对象，由于A处于静止状态，受到的静摩擦力与拉力F1是一对平衡力，因此，A、B间的静摩擦力大小为4N，再取A、B整体为研究对象，在水平方向上由二力平衡条件得，B受到地面的静摩擦力大小为2N，方向水平向左。
6. （1）甲图中A物体不一定做匀速直线运动：乙图中A物体必须做匀速直线运动，弹簧测力计的读数才能表示滑动摩擦力的大小。（2）不等于。（3）0.4。
7. 合力为零 【解析】F1和F2的合力＝8N。因为物体所受合力为零，故静摩擦力大小等于8N。若撤去力F1，则木块有向左运动的趋势，此时物体受到的静摩擦力大小变为2N，故木块在水平方向合力为零。
8. D 【解析】物体受的摩擦力为滑动摩擦力，大小为，方向与速度v的方向相反。
9. D 【解析】人推自行车前进时，自行车前、后轮相对地面都有向前的运动趋势，故两轮受的摩擦力都与自行车运动的方向相反。当人骑自行车前进时，自行车前轮相对地面有向前的运动趋势，因此前轮受的摩擦力与自行车运动方向相反；但后轮在链条的带动下相对地面有向后的运动趋势，故后轮受的摩擦力是向前的，正因为这个摩擦力的作用，才推动了自行车的前进。
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