《摩擦力》第2课时优教导学案

3.3 摩擦力2
[学习目标定位]
1.进一步熟练判定弹力方向，能根据平衡法、假设法确定弹力的有无和方向.
2.进一步熟练掌握静摩擦力、滑动摩擦力方向的判定和大小的计算方法.
3.学会对物体进行受力分析的方法．
【知识储备】
一、几种常见弹力方向的确定
1．弹簧两端的弹力方向，与弹簧中心轴线相重合，指向弹簧恢复原状的方向．
2．轻绳对物体的弹力方向，沿绳指向绳收缩的方向．
3．面与面接触时弹力的方向，垂直于接触面并指向受力物体．
4．点与面接触时弹力的方向，过接触点垂直于接触面(或接触面的切面)并指向受力物体．
5．球与面接触时弹力的方向，在接触点与球心的连线上，并指向受力物体．
6．球与球接触时弹力的方向，垂直于过接触点的切面，并指向受力物体．
二、静摩擦力
1．运动的物体可以(填“可以”或“不可以”)受静摩擦力．
2．静摩擦力可以是阻力，也可以是动力．
3．静摩擦力的方向可以与运动方向相反，也可以与运动方向相同，但一定跟相对运动趋势的方向相反．
4．静摩擦力的大小随着产生静摩擦力的外力的变化而变化，但有一最大值F max，静摩擦力的范围0<F≤F max.
三、滑动摩擦力
1．静止的物体可以(填“可以”或“不可以”)受滑动摩擦力．
2．滑动摩擦力可以是阻力，也可以是动力．
3．滑动摩擦力的方向可以与运动方向相反，也可以与运动方向相同，但一定跟相对运动的方向相反．
4．滑动摩擦力F＝μF N，F与正压力F N成正比
【学习探究】
一、弹力有无的判定
判断弹力是否存在的方法——假设法
1．假设无弹力：在该处将与研究对象接触的另一物体去掉，即假设不存在弹力，看研究对象在该位置是否保持原来的状态．
2．假设有弹力：就是假设与研究对象接触的物体对研究对象施加了弹力，画出假设状态下的受力分析图，判断受力情况与存在状态是否矛盾，若矛盾，则不存在弹力，若不矛盾，则此弹力存在．
例1如图1所示，一小球用两根轻绳挂于天花板上，球静止，绳1倾斜，绳2恰好竖直，则小球所受的作用力有( )
图1
A．1个B．2个
C．3个D．4个
解析假设绳1对球有作用力，该作用力的方向斜向左上方，另外球在竖直方向上受重力和绳2的拉力，在这三个力的作用下球不可能保持平衡，所以绳1不可能对球施加拉力，小球只受重力和绳2的拉力．故B正确．
答案 B
二、静摩擦力有无及方向的判断
静摩擦力有无及方向的判断方法
1．平衡条件法
当相互接触的两物体处于静止状态或匀速直线运动状态时，可根据二力平衡条件判断静摩擦力的存在与否及其方向．
2．假设法
利用假设法进行判断时，可按以下思路进行分析：
例2如图2所示，物体A、B叠放在水平面上，水平力F作用在A上，使二者一起向左做匀速直线运动，下列说法正确的是( )
图2
A．A、B之间无摩擦力
B．A受到的摩擦力水平向右
C．B受到A的摩擦力水平向左
D．地面对B的摩擦力为静摩擦力，水平向右
解析对A物体，由于A匀速运动，由二力平衡可知，B对A的摩擦力必与F等大反向，故A错误，B正确；对B物体，由力的作用的相互性知，B对A的摩擦力一定与A对B的摩擦力反向，故B受到A的摩擦力水平向左，故C正确；对A、B整体分析，由于AB 一起向左匀速运动，则地面对B的摩擦力一定为滑动摩擦力，且水平向右，故D错误．答案BC
三、摩擦力的计算
摩擦力大小的计算，应先分析是静摩擦力还是滑动摩擦力．
1．静摩擦力
静摩擦力在0<F≤F max内随外力的变化而变化，一般根据平衡条件求解．
2．滑动摩擦力
(1)根据F＝μF N进行计算，其中F N为接触面受到的正压力．
(2)根据平衡条件．
例3如图3所示，用水平力F将木块压在竖直墙壁上，已知木块重力G＝6 N，木块与墙壁间的动摩擦因数μ＝0.25，求：
图3
(1)当F＝25 N时，木块不动，木块受到的摩擦力为多大？
(2)当F增大为30 N时，木块仍静止，木块受到的摩擦力为多大？
(3)当F＝10 N时木块沿墙面下滑，此时木块受到的摩擦力为多大？
(4)当F＝6 N时，木块受到的摩擦力为多大？
解析分析木块的受力情况，如图所示．(1)、(2)木块静止，根据二力平衡，竖直方向上的静摩擦力等于重力，F1＝F2＝G＝6 N，与压力大小无关．
(3)木块沿墙面下滑时，木块与墙壁间的摩擦力为滑动摩擦力，
F3＝μF N
F N＝F
所以F3＝μF＝0.25×10 N＝2.5 N.
(4)当F＝6 N时，木块与墙壁间的摩擦力也为滑动摩擦力，
所以F4＝μF＝0.25×6 N＝1.5 N.
答案(1)6 N (2)6 N (3)2.5 N (4)1.5 N
四、物体的受力分析
受力分析的一般步骤
1．明确研究对象，即首先确定我们要分析哪个物体的受力情况，研究对象可以是单个物体(质点、结点)，也可以是两个(或多个)物体组成的整体；
2．隔离分析：将研究对象从周围物体中隔离出来，分析周围有哪些物体对它施加了力的作用；
3．按重力、弹力、摩擦力、其他力的顺序，依据各力的方向，画出各力的示意图．例4如图4所示，A、B、C三个物体叠放在水平桌面上，A受到一竖直向下的压力F 的作用，请画出C的受力示意图．
图4
解析C首先受到重力G C的作用，C周围有B和地面与其接触，所以C受到B对其的压力F N1和地面对其的支持力F N2的作用，因C在水平方向上没有运动趋势，故C不受摩擦力作用，C的受力示意图为
答案见解析
【课堂小结】
1．弹力有无的判断方法
(1)有明显形变时可根据弹力产生的条件判断；
(2)无明显形变时可根据假设法判断．
2．静摩擦力有无及方向的判断方法
(1)平衡条件法；(2)假设法．
3．摩擦力的计算
(1)静摩擦力：根据平衡条件求解．
(2)滑动摩擦力：根据F＝μF N进行计算．
4．受力分析的步骤
(1)明确研究对象；(2)合理隔离；(3)按由易到难的顺序(先重力，再弹力、摩擦力，最后其他力)画出受力示意图．
【自我检测】
1.(弹力有无的判断)如图5所示，将一个钢球分别放在量杯、口大底小的普通茶杯和三角烧杯中，钢球与各容器的底部和侧壁相接触，处于静止状态．若钢球和各容器的接触面都是光滑的，各容器的底面均水平，则以下说法中正确的是( )
图5
A．各容器的侧壁对钢球均无弹力作用
B．各容器的侧壁对钢球均有弹力作用
C．量杯的侧壁对钢球无弹力作用，其余两种容器的侧壁对钢球均有弹力作用
D．口大底小的普通茶杯的侧壁对钢球有弹力作用，其余两种容器的侧壁对钢球均无弹力作用
答案 A
解析钢球与容器的侧壁接触，它们之间是否有弹力作用就看接触处是否发生弹性形变，但微小形变难以察觉，只能借助假设法判断．
假设容器侧壁对钢球无弹力作用，则钢球受重力和容器底面对它的支持力作用，钢球将处于静止状态，故钢球与容器侧壁虽然接触但没有发生弹性形变，容器侧壁对钢球无弹力作用的假设成立．
我们也可以假设容器侧壁对钢球有弹力作用，作出各容器中钢球的受力示意图分别如图a、b、c所示，可见三种情况均与钢球静止的题设条件相矛盾，所以原假设不成立，即各容
器的侧壁对钢球均无弹力作用．因此，本题正确选项为A.
2．(静摩擦力有无及方向的判断)如图6所示，是工厂传输货物的装置，物体A在皮带的带动下，以速度v沿直线匀速向右运动，请问物体A受到几个力的作用( )
图6
A．1个B．2个
C．3个D．4个
答案 B
解析物体A在竖直方向上受竖直向下的重力G，竖直向上的支持力F N作用；由于物体做匀速直线运动，处于平衡状态，在水平方向上不受静摩擦力，因此物体A一共受两个力作用．
3．(受力分析)画出图(1)～(4)中静止物体A的受力示意图(注意：图中球形物体的接触面光滑)．
答案
4．(摩擦力的计算)如图7所示，物体A重40 N，物体B重20 N，A与B、A与地面间的动摩擦因数相同，物体B用水平细绳系住，当水平力F＝32 N时，才能将A匀速拉出，求接触面间的动摩擦因数．
图7
答案0.4
解析以物体A为研究对象，物体B对物体A的正压力F N＝G B
地面对A的支持力F N1＝G A＋F N
A受B的滑动摩擦力F f＝μF N
A受地面的滑动摩擦力F f1＝μF N1
水平方向：F＝F f＋F f1
代入数据即可得到μ＝0.4.。