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(2)定量关系:
Ff=μFN
μ是比例常数,叫作动摩擦因数(dynamicfrictionfactor).
(3)动摩擦因数的影响因素:
动摩擦因数的值跟接触面有关,接触面材料不同、粗糙程度不同,动摩擦因数也不同.
(二)静摩擦力(自学教材“静摩擦力”部分)
相互接触的两个物体之间只有相对运动的趋势,而没有相对运动,这时的摩擦力叫作静摩擦力(staticfrictionalforce).
总是沿接触面,静摩擦力的方向总是跟物体相对运动趋势的方向相反.
3.大小:
两物体之间实际产生的静摩擦力F在0与最大静摩擦力Fmax之间,即
0<
F≤Fmax
4.应用:
瓶子可以拿在手中,靠的是静摩擦力的作用.皮带运输机能把货物送往高处,也是静摩擦力作用的结果.
三、思考判断
(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)静摩擦力的方向总是与物体运动的方向相反.()
(4)静摩擦力的大小随外力的增大而增大.()
(5)最大静摩擦力大小略大于滑动摩擦力大小.()
(6)滑动摩擦力方向可能与物体运动的方向相同.()
(7)摩擦力的大小与正压力成正比.()
(8)只有静止的物体才能受到静摩擦力的作用.()
答案:
(1)×
(2)√(3)×
(4)×
(5)√(6)√(7)×
(8)×
四、启迪思维,突破重点
主题一:
滑动摩擦力
问题探究
探究点:
如图所示,物体A、B接触面粗糙,用水平向左的拉力F把物体B拉出.
(1)把物体B拉出的过程中,物体A受的是静摩擦还是滑动摩擦?
(2)物体A所受的滑动摩擦力可以通过弹簧秤测出来吗?
(3)物体B受几个摩擦力?
提示:
(1)A相对于B发生了相对运动,所以A受B的摩擦力为滑动摩擦力.
(2)可以.因为物体A在水平方向受两个力,弹簧秤的拉力和B对A的摩擦力,而A保持静止,所以这两个力平衡;
即弹簧秤拉力的大小等于滑动摩擦力的大小.
(3)物体B的下表面与接触面都是粗糙的,B的上下表面都要受到摩擦力,即受2个摩擦力作用且都是滑动摩擦,摩擦力的方向都向右,阻碍B的运动.
探究总结
1.滑动摩擦力产生的条件
(1)两物体相互接触且有挤压.
(2)物体间的接触面粗糙.
(3)两物体间发生相对运动.
2.滑动摩擦力的大小的计算方法
(1)公式法:
根据公式F=μFN计算.
(2)二力平衡法:
根据二力平衡条件求解.
3.FN的理解
FN是指两个物体表面间的压力,称为正压力(垂直于接触面的力),是弹力,它不一定等于物体的重力,许多情况下需结合物体的平衡条件等加以确定.
4.μ的理解
μ是动摩擦因数,没有单位.它的数值与相互接触的两个物体的材料、接触面的粗糙程度有关,与物体的受力情况、运动状态、接触面积的大小均无关.,
知识链接:
“相对”指的是研究对象相对于与其接触的物体而言的.说得更直接一点,是相对于“摩擦面”有没有运动或运动趋势,与物体本身静止还是运动没有关系.
典例示范
例1:
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.滑动摩擦力总是阻碍物体间的相对运动
C.滑动摩擦力不可能是动力
D.滑动摩擦力跟物体的重力成正比
解析:
可通过以下表格对各选项逐一分析.
选项
过程分析
结论
A
滑动摩擦力的方向总是阻碍物体间的相对运动,故与相对运动的方向相反,但不一定与运动方向相反
×
B
√
C
滑动摩擦力可以作为动力,如传送带上的物体
D
滑动摩擦力与物体间的正压力成正比,正压力不一定等于重力
例2:
一个重600N的物体放在水平地面上,要使它从原地移动,最小要用190N的水平推力,若移动后只需180N的水平推力即可维持物体匀速运动,那么:
(1)物体与地面间的最大静摩擦力有多大?
(2)物体与地面间的滑动摩擦力有多大?
(3)当用250N的水平推力使物体运动后,物体受到的摩擦力有多大?
(1)由最大静摩擦力的定义可知Ffmax=190N.
(2)由二力平衡知识知滑动摩擦力Ff=180N.
(3)因μ和接触面间的弹力都未变,故物体受到的摩擦力仍为180N.
(1)190N
(2)180N(3)180N
易错提醒:
(1)在求解摩擦力大小时,一定要分清是求静摩擦力还是求滑动摩擦力.F=μFN只适用于滑动摩擦力的计算,静摩擦力的大小要根据物体的受力情况和运动情况共同确定.
(2)公式F=μFN中的FN是物体接触面之间的正压力,不一定等于物体的重力G.要根据物体的受力来确定.
拓展:
(1)在[例2]中,若物体原来处于静止状态,当对物体施加200N的水平拉力时,物体所受摩擦力多大?
属于何种摩擦力?
(2)试求上题中物体与水平面间的动摩擦因数μ.
(1)由于F拉=200N>
Ffmax=190N,故物体将运动起来,所受摩擦力为滑动摩擦力,Ff=180N.
(2)由Ff=μFN得μ=
=
=0.3.
(1)180N
(2)0.3,
滑动摩擦力阻碍物体间的相对运动,不一定阻碍物体的运动.滑动摩擦力既可以是动力也可以是阻力.
训练1:
如图所示,轻质弹簧的劲度系数k=20N/cm,用其拉着一个重力为200N的物体在水平面上运动,当弹簧的伸长量为4cm时,物体恰在水平面上做匀速直线运动,求:
(1)物体与水平面间的动摩擦因数.
(2)当弹簧的伸长量为6cm时,物体受到的水平拉力为多大?
这时物体受到的摩擦力为多大?
(3)如果在物体运动过程中突然撤去弹簧,而物体在水平面上能继续滑行,这时物体受到的摩擦力为多大?
(1)由Ff=kx=μFN=μG知μ=
=0.4.
(2)水平拉力F=kx′=20×
6N=120N,此时物体受到的摩擦力为滑动摩擦力,所以F
=μG=0.4×
200N=80N.
(3)由于物体仍能滑行,所以物体所受的滑动摩擦力大小和方向不变,大小仍为80N.
(1)0.4
(2)120N;
80N(3)80N
主题二:
静摩擦力
仔细观察、体验下列甲、乙两图.
(1)如图甲所示,小孩推箱子的过程说明什么问题?
(2)如图乙所示,手中握着的水瓶与手之间的摩擦力大小是多少?
(1)①小孩开始推不动箱子是因为箱子与地面之间存在摩擦力;
②小孩的推力在增大,但还是没有推动箱子,由于木箱处于平衡状态,说明静摩擦力会随外力的增大而增大;
③当小孩的推力达到一定程度后箱子被推走了,说明静摩擦力是有极限的,不会无限增大.
(2)因为瓶子没有动,处于平衡状态,竖直方向受重力、摩擦力两个力作用,故摩擦力大小等于重力.
易混淆的“三个方向”
(1)运动方向.
(2)相对运动方向.
(3)相对运动趋势的方向.
1.静摩擦力产生的条件
(1)两物体的接触面是粗糙的.
(2)两物体存在相对运动趋势.
(3)两物体在接触面上有压力(弹力).
2.静摩擦力的方向
(1)沿着接触面,并且跟物体间相对运动趋势的方向相反.
(2)跟物体运动的方向可能相同,也可能相反.
3.静摩擦力的大小
(1)大小的范围:
F≤Fmax.
(2)计算:
物体处于平衡状态(匀速运动或静止)时,根据二力平衡条件求解.
(3)最大静摩擦力:
最大静摩擦力Fmax略大于滑动摩擦力,一般情况下为分析问题方便,可认为二者相等.
不能认为受静摩擦力的物体一定静止,运动的物体之间也可能存在静摩擦力.
例3:
(多选)如图所示,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()
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
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,B对A的摩擦力一定与A对B的摩擦力等大反向,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A、B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.
BC
方法技巧
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4:
质量为2000kg的汽车因故障停在水平柏油马路上,轮胎与路面间的动摩擦因数为0.71,用大小为310N的水平力推汽车但没有推动,则汽车所受的摩擦力大小为()
A.30N
B.186N
C.300N
D.310N
由二力平衡可知,静摩擦力大小与外力大小相等为310N.
训练2:
下列关于静摩擦力的说法正确的是()
A.静摩擦力的方向总与物体的运动方向相反
B.静摩擦力的大小与相应的正压力成正比
C.静摩擦力只能在物体静止时产生
D.静摩擦力的方向与接触物体相对运动的趋势方向相反
静摩擦力的方向可能与运动方向相同,也可能相反,但一定与相对运动的趋势方向相反,A错误,D正确;
静摩擦力是被动力,其大小随外力变化,不一定与压力成正比,B错误;
静摩擦力在相对静止的物体间产生,不一定静止,C错误.
训练3:
如图是研究静摩擦力的装置,弹簧测力计对物块的拉力沿水平方向.逐渐增大拉力,当拉力小于10N时,物块保持静止;
等于10N时,物块恰好运动.下列分析正确的是()
A.物块受到的最大静摩擦力是10N
B.示数为5N时,物块受到的静摩擦力是10N
C.示数为15N时,物块受到的静摩擦力是10N
D.示数为10N时,物块受到的摩擦力是0
物块受重力、支持力、拉力和摩擦力,当拉力等于10N时,物块刚刚开始运动,说明最大静摩擦力为10N,故A正确;
当弹簧测力计的示数为5N时,没有拉动,物块保持静止,受静摩擦力,为5N,故B错误;
当弹簧测力计的示数为15N时,物块加速运动,受到滑动摩擦力,滑动摩擦力约等于最大静摩擦力,为10N,故C错误;
当示数为10N时,物块受到的摩擦力是10N,故D错误.
静摩擦力大小的计算方法根据二力平衡.
五、达标检测
1.关于摩擦力与弹力的关系,下列说法正确的是()
A.有弹力一定有摩擦力
B.有摩擦力一定有弹力
C.弹力越大,摩擦力越大
D.摩擦力越大,弹力一定越大
根据摩擦力和弹力产生的特点可知,有摩擦力一定有弹力,但有弹力不一定有摩擦力,A错、B对.弹力越大,摩擦力不一定越大,同理,摩擦力越大,弹力也不一定越大,C、D错.
2.关于摩擦力的产生,下列说法中正确的是()
A.相互压紧的粗糙物体间一定有摩擦力
B.有相对运动或有相对运动趋势的物体间一定有摩擦力
C.相互压紧并运动的物体间一定有摩擦力作用
D.只有相互压紧和发生相对运动(或有相对运动趋势)的物体间才可能有摩擦力的作用
要产生摩擦力,首先要有弹力,其次要接触面不光滑,还要有相对运动或有相对运动趋势,故只有D正确.
3.如图所示,放在固定斜面上的物体处于静止状态,物体所受静摩擦力的方向是()
A.垂直斜面向上
B.垂直斜面向下
C.沿斜面向上
D.沿斜面向下
假设斜面光滑,则物体有沿斜面下滑的运动趋势,而实际上物体静止,所以物体所受静摩擦力沿斜面向上,选项C正确.
4.(多选)如图所示,人在跑步机上跑步时()
A.脚受到的摩擦力是静摩擦力
B.脚受到的摩擦力是滑动摩擦力
C.脚受到的摩擦力方向与人运动的方向相反
D.脚受到的摩擦力方向与人运动的方向相同
人在跑步机上跑步时,脚和跑步机之间无相对滑动,则脚受到的摩擦力是静摩擦力,A正确、B错误;
因脚相对跑步机有向后滑动的趋势,则脚受到的静摩擦力向前,即与人运动的方向相同,C错误、D正确.
AD
5.一物体置于水平粗糙地面上,按如图所示不同方法,在水平力F的作用下运动,设地面与物体各接触面的动摩擦因数相等,则物体受到的摩擦力的大小关系是()
A.Ff甲>
Ff乙>
Ff丙
B.Ff乙>
Ff甲>
C.Ff丙>
Ff甲
D.Ff甲=Ff乙=Ff丙
两物体间滑动摩擦力Ff=μFN,按不同方法放置,动摩擦因数μ相等,正压力FN相同,滑动摩擦力Ff相同,D正确.
6.
[2019·
安徽宿州高一检测]如图所示,一物体在动摩擦因数μ=0.2的水平面上向左运动,物体质量为10kg,它在运动过程中还受到一个大小为20N方向向右的拉力作用,则物体受到的摩擦力为(g取10N/kg)()
A.0N
B.20N,水平向右
C.40N,水平向右
D.20N,水平向左
摩擦力的方向与相对运动方向相反,故摩擦力的方向水平向右.根据Ff=μFN得摩擦力的大小Ff=20N.
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- 摩擦力
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