高中物理新教材《摩擦力》导学案

2．摩擦力

1．知道滑动摩擦力的概念及产生的条件，会判断滑动摩擦力的方向。

2．知道滑动摩擦力的大小跟什么因素有关，会求滑动摩擦力。

3．知道静摩擦力的概念及产生的条件，会判断静摩擦力的方向。

4．知道最大静摩擦力的概念，知道静摩擦力的大小范围。

一、滑动摩擦力

1．定义：两个相互接触的物体，当它们□01相对滑动时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力，这种力叫作滑动摩擦力。

2．产生条件

(1)物体间□02接触且□03挤压；

(2)接触面□04粗糙；

(3)物体间有□05相对运动。

3．方向：沿着接触面，跟物体□06相对运动的方向相反。

4．大小：滑动摩擦力的大小跟压力的大小成□07正比。F f＝□08μF压。μ是比例常数，叫作□09动摩擦因数。它的值跟□10接触面有关，接触面□11材料不同、□12粗糙程度不同，动摩擦因数也不同。动摩擦因数μ＝□13F f F压，也可表示为μ＝□14F f F N，F N为接触面对物体的支持力。

5．效果：总是阻碍物体间的□15相对运动。

二、静摩擦力

1．定义：相互接触的两个物体之间只有□01相对运动的趋势，而没有相对运

动时的摩擦力。

2．产生条件

(1)物体间□02接触且□03挤压；

(2)接触面□04粗糙；

(3)物体间有□05相对运动趋势。

3．方向：沿着接触面，跟物体□06相对运动趋势的方向相反。

4．最大静摩擦力：静摩擦力的增大有一个限度。静摩擦力的最大值F max在数值上等于物体□07即将开始运动时的拉力。两物体之间实际产生的静摩擦力F 在0与最大静摩擦力F max之间，即□080

5．效果：总是阻碍物体间的□09相对运动趋势。

判一判

(1)摩擦力总是阻碍物体的运动或运动趋势。()

(2)摩擦力一定产生于两个相互接触的物体间。()

(3)滑动摩擦力的方向可能与物体运动的方向相同。()

(4)动摩擦因数的大小与接触面的材料和粗糙程度有关。()

(5)静摩擦力的大小与正压力成正比。()

提示：(1)×(2)√(3)√(4)√(5)×

想一想

(1)只有运动的物体才能受到滑动摩擦力吗？

提示：如图所示，物体在拉力F的作用下向右运动，地面相对于物体向左运动，所以地面受到了向右的滑动摩擦力，而地面是静止的，因此，静止的物体也可能受到滑动摩擦力。

(2)受到静摩擦力作用的物体是否一定处于静止状态？

提示：存在静摩擦力的两个物体是“相对”静止的，但这两个物体是否处于静止状态，与选取的参考系有关。如果选这两个物体中的一个作为参考系，那么它们都是静止的；如果选择这两个物体之外的其他物体作为参考系，那么这两个物体可能是运动的，也可能是静止的。

课堂任务滑动摩擦力

仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。

丁

沿水平面水平匀速推动(或拉动)重物，推力(或拉力)等于重物所受的摩擦力，并且摩擦力的大小与速度和接触面积无关。那么摩擦力的大小与什么因素有关？

活动1：如图甲所示，推装满货物的箱子很费劲，但是推空箱子却很轻松，这说明什么？

提示：这说明物体滑动时受到的摩擦力大小与压力有关，压力越大，摩擦力越大。

活动2：如图乙所示，狗在冰面上很容易拉动雪橇，但是在马路上就拉不动，这说明什么？

提示：这说明物体滑动时受到的摩擦力与接触面的性质有关。

活动3：为了定量验证上述猜想，我们做如图丙所示的系列实验。已知木块的质量，该实验应该如何操作？

提示：用弹簧测力计水平匀速拉动水平面上的木块，测力计的示数就等于木块所受的摩擦力大小。(1)先在木板上拉动，多次改变木块对木板的压力(木块和砝码的重力之和等于木块对木板的压力)，测出对应的摩擦力并记录；(2)保持木块对接触面的压力不变，多次改变接触面的材料，测出对应的摩擦力并记录。

活动4：图丁是上述实验记录的系列数据，计算出横线上的值。据此实验记录数据你能得出什么结论？如果用μ表示接触面的性质，如何用公式表示该结

论？

提示：计算可得，横线上的值为0.20；通过分析实验数据可知，物体在同一接触面上滑动时，受到的摩擦力F f与压力F压成正比，对于不同的接触面，比例系数不同；由此可见，比例系数反映接触面的性质，该结论可用公式表示为：F f ＝μF压。

活动5：讨论、交流、展示，得出结论。

1．滑动摩擦力：两个相互接触的物体，当它们相对滑动时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力，这种力叫作滑动摩擦力。

2．“相对运动”的意义：滑动摩擦力存在于发生相对运动的两个物体之间，“相对运动”可能是因为两个物体一个静止，另一个在运动；可能是因为两个物体一个运动得快，另一个运动得慢；还可能是因为两个物体运动的方向相反。所以发生相对运动的物体不一定处于运动状态，可能是某物体静止，另一个物体在运动造成的。

3．滑动摩擦力产生的条件

(1)两物体相互接触并挤压；

(2)物体间的接触面粗糙；

(3)两物体间存在相对运动。

4．滑动摩擦力的方向

(1)沿着接触面，并且跟物体相对运动的方向相反。

(2)与物体的运动方向可能相同，也可能相反。

5．滑动摩擦力的大小

(1)公式法：根据公式F f＝μF压计算。

①正压力F

压是物体与接触面间的压力，不一定等于物体的重力，F

压

的大小

根据物体的受力情况确定。

②动摩擦因数μ与接触面的材料和粗糙程度有关，而与物体间的压力、接触面的大小无关。

(2)二力平衡法：物体处于平衡(匀速直线运动或静止)状态时，根据二力平衡条件求解。

例1风洞实验室中可产生水平方向的、大小可调节的风力，现将一套有小球的细直杆置于风洞实验室，小球孔径略大于细杆直径，当杆在水平方向固定时，调节风力的大小，使小球在杆上做匀速运动，如图所示，这时小球所受的风力等于小球重力的0.5倍，求小球与杆间的动摩擦因数。

小球恰好匀速运动时，受到的摩擦力有什么特点？

提示：匀速运动时，小球受到的风的推力和其所受的摩擦力平衡，二者大小相等，方向相反。

[规范解答]风力等于小球所受的滑动摩擦力，F风＝F f，即0.5G＝μF压，又F压＝G，解得μ＝0.5。

[完美答案]0.5

(1)滑动摩擦力大小与物体相对接触面的运动快慢无关。由公式F f＝μF压，可知影响滑动摩擦力大小的因素只有两个：动摩擦因数μ和正压力F压。

(2)对于处于平衡状态的物体，可以根据二力平衡条件求出物体间的滑动摩擦力，再根据滑动摩擦力公式F f＝μF压，就可求解出物体间的动摩擦因数。

[变式训练1－1]如图所示，一在水平面上向右运动的物体，质量为40 kg，与水平面间的动摩擦因数μ＝0.1，在运动过程中，还受到一个水平向左的大小为20 N的力的作用，取g＝10 N/kg，则物体受到水平面的滑动摩擦力为()