3.2 摩擦力 学案(含答案)
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1、2 2 摩擦力摩擦力 学科素养与目标要求 物理观念:1.知道摩擦力的定义及分类.2.理解滑动摩擦力产生的条件、方向及影响其大小的 因素,掌握计算滑动摩擦力的公式.3.理解静摩擦力产生的条件、方向,了解最大静摩擦力的 概念 科学思维:1.会综合判断摩擦力的方向.2.会计算摩擦力的大小 一、滑动摩擦力 1定义: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方向:总是沿着接触面,并且跟物体相对运动的方向相反 3大小 (1)滑动摩擦力的大小跟接触面上压力的大小成正比,还跟接触面的粗糙程度、材质等有关 (2)公式:FfFN. (3)动摩擦因数 :它
2、的值跟两接触面的材料和粗糙程度有关动摩擦因数 Ff FN,Ff 在接触 面内且与相对运动方向相反,FN与接触面垂直 二、静摩擦力 1定义:相互接触的两个物体之间只有相对运动的趋势,而没有相对运动时,这时的摩擦力 叫作静摩擦力 2方向:总是沿着接触面,跟物体相对运动趋势的方向相反 3最大静摩擦力:静摩擦力有一个最大值 Fmax,在数值上等于物体即将开始运动时的拉力 4静摩擦力的大小: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 0FFmax. 1判断下列说法的正误 (1)有相对运动或有相对运动趋势的物体间一定有摩擦力( ) (2)摩擦力的方向一定与接触面所受的压力方
3、向垂直( ) (3)摩擦力的方向不可能与物体的运动方向相同( ) (4)一个静止的物体也可能受到滑动摩擦力( ) (5)物体所受的滑动摩擦力与物体的重力成正比( ) 2已知木箱重力为 200 N,木箱与水平桌面间的动摩擦因数为 0.2,当木箱在水平桌面上以 10 m/s 的速度运动时,木箱所受桌面的摩擦力大小为_ N;当木箱以 15 m/s 的速度运 动时, 木箱所受摩擦力大小为_ N; 当在该木箱上放一相同的木箱, 两箱一起以 10 m/s 的速度运动时,下面木箱所受桌面的摩擦力大小为_ N. 答案 40 40 80 一、滑动摩擦力 导学探究 1按如图 1 所示实验装置做一做:用力拉动木板,
4、使之在桌面上滑动 图 1 (1)木块受到的摩擦力大小和弹簧测力计示数有什么关系? (2)在木块上添加重物,增大木块对木板的压力时,摩擦力如何变化? (3)在木板上铺一块较粗糙的毛巾,摩擦力如何变化? 答案 (1)相等 (2)增大 (3)增大 2(1)如图 2 所示,B 的速度 v2大于 A 的速度 v1,画出 A、B 所受滑动摩擦力的方向(水平 地面光滑) 图 2 (2)滑动摩擦力总是阻碍物体的运动吗? 答案 (1)如图所示 (2)滑动摩擦力一定阻碍物体的相对运动,但与物体的运动方向可能相同,也可能相反,即滑 动摩擦力可能是动力,也可能是阻力 知识深化 1滑动摩擦力的产生条件 (1)两物体直接
5、接触且相互挤压(即有弹力) (2)接触面粗糙 (3)两物体间有相对运动 2滑动摩擦力的方向 滑动摩擦力的方向沿接触面,与物体相对运动的方向相反 滑动摩擦力的作用效果是阻碍物体间的相对运动,而不是阻碍物体的运动,所以滑动摩擦力 的方向可能与物体运动方向相同,也可能相反,还可能成任意夹角 3滑动摩擦力的大小 由公式 FfFN计算(也可以由二力平衡来求解) (1)FN是两个相接触的物体间的压力,它不一定等于重力 (2)动摩擦因数 的大小由接触面的材料和粗糙程度决定,与 FN和 Ff无关 (3)滑动摩擦力的大小与接触面的面积无关,与物体间相对运动速度的大小无关 有关滑动摩擦力,下列说法中正确的是( )
6、 A滑动摩擦力的方向一定与物体运动方向相反 B滑动摩擦力的方向一定与两物体间相对运动的方向相反 C物体在支持面上的滑动速度越大,滑动摩擦力也一定越大 D接触面间接触面积越大,滑动摩擦力也一定越大 答案 B 解析 滑动摩擦力总是阻碍物体间的相对运动,故滑动摩擦力的方向一定与物体相对运动的 方向相反, 但不一定与物体运动方向相反, 故 A 错误, B 正确; 滑动摩擦力的大小 FfFN, 与物体在支持面上的滑动速度无关,与接触面积也无关,故 C、D 错误 质量为 3 kg 的木块放在水平地板上,用 F6 N 的水平拉力拉该木块时,木块恰能做 匀速直线运动(g 取 10 N/kg)求: (1)木块与
7、地板间的动摩擦因数; (2)若 F 的大小不变而将方向改为竖直向上作用于该木块上, 则此时应加一个多大的水平拉力, 才能使该木块保持匀速直线运动状态; (3)若在物体运动过程中撤去拉力, 在物体继续向前滑行的过程中, 物体受到的摩擦力是多大 答案 (1)0.2 (2)4.8 N (3)6 N 解析 (1)木块做匀速直线运动,则 Ff1F6 N. 而 Ff1FN1mg, 故 Ff1 mg 6 3100.2. (2)将 F 的方向改为竖直向上后,木块对水平地板的压力 FN2mgF24 N,保持木块做匀 速直线运动的拉力:FFN20.224 N4.8 N. (3)撤去拉力,物体继续向前滑行的过程中,
8、 FN3mg30 N Ff3FN30.230 N6 N. 二、静摩擦力 导学探究 把木块放在水平桌面上,用弹簧测力计沿水平方向向右拉木块,如图 3 所示 图 3 当测力计的示数为 1 N 时,木块没有动;逐渐增大拉力到 2 N 时,木块仍静止;继续增大拉 力到 4 N 时, 木块开始移动, 此时拉力突然变小到 3.8 N, 此后木块匀速运动, 拉力保持 3.8 N 不变 (1)木块受到的拉力为 1 N 时,有相对桌面运动的趋势但没有运动,说明什么呢? (2)随着外力的增大,静摩擦力有什么变化? 答案 (1)说明桌面对木块施加了一个与拉力方向相反、大小也为 1 N 的力,这个力就是桌面 对木块的
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