学案4 摩擦力
[学习目标定位] 1.知道摩擦力的定义及分类.2.理解静摩擦力和滑动摩擦力的产生条件.3.会判断摩擦力的方向及计算摩擦力的大小.4.了解最大静摩擦力的概念．
一、静摩擦力
1．定义：两个物体之间只有相对运动的趋势，而没有相对运动时产生的摩擦力叫做静摩擦力．
2．方向：总是沿着接触面，并且跟物体相对运动趋势的方向相反．
3．大小：当相对运动趋势增强时，静摩擦力也随着增大，但有一个限度，这个静摩擦力的最大值叫做最大静摩擦力．而两物体间实际发生的静摩擦力F在0与Fmax之间，即0＜F≤Fmax.
二、滑动摩擦力
1．定义：当一个物体在另一个物体表面滑动时，会受到另一个物体阻碍它滑动的力，这种力叫做滑动摩擦力．
2．方向：总是沿着接触面，并且跟物体的相对运动的方向相反．
3．大小：两个物体间的滑动摩擦力的大小跟压力成正比，用公式表示为F＝μFN，其中μ是比例常数(它是两个力的比值，没有单位)，叫做动摩擦因数，它的数值跟相互接触的两个物体的材料有关，还跟接触面的情况(如粗糙程度)有关
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一、静摩擦力
[问题设计]
1．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1所示．
图1
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)木块受到拉力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？ (3)静摩擦力在哪里产生？沿什么方向？
答案 (1)说明桌面对木块施加一个与拉力方向相反的、大小也为1 N的力，这个力就是桌面对木块的静摩擦力．
(2)静摩擦力的大小随着外力的增大而增大，但有一个最大值．
(3)静摩擦力产生在相对静止但有相对运动趋势的物体之间．静摩擦力的方向与接触面相切，与物体相对运动趋势的方向相反．
2.在矿山、码头、工厂中多用传送带将货物由低处传送到高处．如图2所示，传送带匀速转动，货物和传送带相对静止．
(1)传送带靠什么力把货物送到高处？此力方向如何？ 图2 (2)只有静止的物体才受静摩擦力吗？静摩擦力总是阻碍物体的运动吗？ 答案 (1)静摩擦力．静摩擦力的方向沿斜面向上(与物体运动方向相同)． (2)不是．静摩擦力发生在两个相对静止的物体之间，物体本身可以运动．
静摩擦力阻碍的是相对运动趋势，并不总是阻碍物体的运动．静摩擦力也可以是动力． [要点提炼]
1．静摩擦力产生的条件 (1)物体相互接触且相互挤压． (2)接触面粗糙． (3)两物体间相对静止但有相对运动趋势． 注意 两物体是“相对静止”，并不是静止． 2．静摩擦力的方向
总是沿着接触面，并且跟物体间相对运动趋势的方向相反．
注意 (1)与“相对运动趋势的方向相反”，并不是与“运动方向”相反．(2)静摩擦力的效果是阻碍物体间的相对运动趋势，并不是阻碍物体的运动．
3．静摩擦力的大小
(1)静摩擦力具有被动性，即其大小总随迫使物体发生相对运动的外力的变化而变化，与正压力大小无关(填“有关”或“无关”)．
(2)静摩擦力有一个最大值，即最大静摩擦力Fmax，静摩擦力的范围是0 N、2 N、3 N时物块没有运动，静摩擦力大小分别为1 N、2 N、3 N. [延伸思考] 图3 产生静摩擦力的条件之一是“两物体之间有相对运动趋势”．那么，何为“相对运动趋势”？如何判断“相对运动趋势”的方向？ 答案 “相对运动趋势”是指一个物体相对于与它接触的另一个物体有运动的可能，但还处于相对静止状态．例如用力推木箱，木箱未动，但木箱有相对地面向前的运动趋势． “相对运动趋势的方向”是指假设接触面光滑时，物体将要发生相对运动的方向．如图，物体静止在粗糙斜面上，假设斜面光滑时，物体将沿斜面下滑，即物体静止时，相对(斜面)运动趋势的方向是沿斜面向下． 二、滑动摩擦力 [问题设计] 1.用力将黑板擦(毛较长)在黑板上滑动，观察毛刷的弯曲方向．如图4所示，毛刷为什么向后弯曲？ 答案 因为毛刷所受滑动摩擦力的方向沿板面，与板擦运动方向相反． 图4 2．把手按在桌面上，用力向前滑动，手有什么感觉？增大手与桌面的压力，感觉有什么不同？这说明什么？阅读课本，写出滑动摩擦力的公式． 答案 手受到向后的阻力(滑动摩擦力)．感觉手受到向后的阻力(滑动摩擦力)增大．滑动摩擦力大小随着压力的增大而增大．F＝μFN. [要点提炼] 1．滑动摩擦力产生的条件 (1)两物体相互接触且相互挤压． (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 总是沿着接触面，并且与相对运动的方向相反． 注意 (1)与“相对运动的方向相反”，并不是与“运动方向”相反． (2)滑动摩擦力的效果是阻碍物体间的相对运动，并不是阻碍物体的运动． 3．滑动摩擦力的大小 滑动摩擦力的大小跟压力成正比． 公式：F＝μFN，μ为动摩擦因数，取决于相互接触的两物体的材料和接触面的粗糙程度，与接触面的面积无关(填“有关”或“无关”)． 一、对摩擦力概念的理解 例1 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 解析 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． 答案 D 二、静摩擦力 例2 如图5所示，有一重力不计的方形容器，被水平力F压在竖直的墙面上处于静止状态，现缓慢地向容器内注水，直到将容器刚好盛满为止，在此过程中容器始终保持静止，则下列说法中正确的是( ) A．容器受到的摩擦力不变 B．容器受到的摩擦力逐渐增大 图5 C．水平力F可能不变 D．水平力F必须逐渐增大 解析 容器处于平衡状态，在竖直方向上重力与摩擦力平衡，盛满水前墙面对容器的静摩擦力一直增大，如果一直没有达到正压力F作用下的最大静摩擦力，则水平力F可能不变，选项B、C正确． 答案 BC 三、滑动摩擦力 例3 装修工人在搬运材料时施加一个水平拉力将其从水平台面上拖出，如图6所示，则在匀速拖出的过程中( ) 图6 A．材料与平台之间的接触面积逐渐减小，摩擦力逐渐减小 B．材料与平台之间的接触面积逐渐减小，拉力逐渐减小 C．平台对材料的支持力逐渐减小，摩擦力逐渐减小 D．材料与平台之间的动摩擦因数不变，支持力也不变，因而工人拉力也不变 答案 D 解析 匀速拉动的过程只能持续到重心离开台面的瞬间，材料的重心在台面上，故材料对台面的压力不变，故材料受到的支持力不变，故C错误；而在拉动过程中动摩擦因数不变，由F＝μFN可知摩擦力是不变的，故A、B错误；因为材料做匀速直线运动，摩擦力不变，所以工人的拉力是不变的，故D正确． 例4 质量为2 kg的物体静止在水平地面上，如图7所示，物体与地面间的动摩擦因数为0.5，最大静摩擦力与滑动摩擦力视为相等，给物体一 水平推力F.(取g＝10 N/kg) 图7 (1)当推力大小为5 N时，地面对物体的摩擦力是多大？ (2)当推力大小为12 N时，地面对物体的摩擦力是多大？ (3)物体运动过程中突然把推力去掉，此时地面对物体的摩擦力是多大？ 解析 在地面上，FN＝mg，则滑动摩擦力(即最大静摩擦力Fmax)大小为Fmax＝μFN＝μmg＝0.5×2×10 N＝10 N. (1)当推力F＝5 N时，F (2)当推力F＝12 N时，F>Fmax，物体滑动．则地面对物体的滑动摩擦力的大小F滑＝μFN ＝μmg＝10 N. (3)物体运动过程中突然把推力去掉，地面对物体的摩擦力为滑动摩擦力，其大小F滑′＝10 N. 答案 (1)5 N (2)10 N (3)10 N