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高中物理人教版 (新课标)必修1第三章 相互作用3 摩擦力学案设计
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这是一份高中物理人教版 (新课标)必修1第三章 相互作用3 摩擦力学案设计，共5页。学案主要包含了重点难点，例题分析，练习题等内容，欢迎下载使用。
重点：滑动摩擦力大小和方向的判断，动摩擦因数的概念，静摩擦力的概念。
难点：静摩擦力的大小和方向的判断。
二、例题分析
第一阶段
例1、如图1-2-4所示，A、B两物体叠放在水平面上，水平力F作用在A上，使两者一起向右做匀速直线运动，下列判断正确的是（ ）
A、由于A、B一起做匀速直线运动，故A、B间无摩擦力
B、A对B间的静摩擦力大小为F，方向向右
C、B对地面的滑动摩擦力的大小为F，方向向右
D、B物体受到向右的静摩擦力和向左的滑动摩擦力
解析：
由二力平衡条件，由滑动摩擦力和静摩擦力定义判断。
答案：
以A为研究对象，它和B一起做匀速直线运动，也就是说它们之间没有相对运动，它受到了一个向右的水平拉力，它一定还要受到向左的水平力与拉力F平衡，而A只与B有接触，故B给A一个水平向左的静摩擦力f，与F平衡。
由于力的作用是相互的，A受到B对它向左的静摩擦力，A一定要对B施加一个向右的静摩擦力，B做匀速直线运动，它在水平方向上一定要受到一个向左的力来与A对B的静摩擦力平衡，B是在水平面上运动，显然，地面对B有一个向左的滑动摩擦力，那么，B对地面施加一个向右的滑动摩擦力。
综上所述，B、C、D三选项均正确。
例2、关于摩擦力，下列说法正确的是（ ）
A、滑动摩擦力总是阻碍物体的运动，其方向一定与物体的运动方向相反
B、静摩擦力的方向与物体的相对运动趋势的方向相反
C、受静摩擦力作用的物体一定是静止的
D、作用在运动物体上的摩擦力一定是滑动摩擦力
思路分析：
受滑动摩擦力、静摩擦力作用的物体可以静止，也可以运动，两种摩擦力的方向可以和物体运动方向相反，也可以和物体运动方向相同。
答案：B
第二阶段
例3、如图1-10所示，木块与水平面间的滑动摩擦力大小为重力0.1倍，木块的质量为2kg，在木块向右运动的过程中，还受到一个水平向左的大小为10N的拉力的作用，则木块所受的滑动摩擦力大小为_________,方向_________,地面所受滑动摩擦力方向__________________(g取10m/s2)
思路分析：
滑动摩擦力，由竖直方向二力平衡得N=20N，f=2N，木块相对水平面向右运动，木块所受的滑动摩擦力方向向左，地面相对木块向左运动，地面所受滑动摩擦力方向向右。
答案：2N 向左 向右
例4、用劲度系数k=490N/m的弹簧沿水平方向拉一木板，在水平桌面上做匀速直线运动，弹簧的长度为12cm。若在木板上放一质量为5kg的物体，仍用原弹簧沿水平方向匀速拉动木板，弹簧的长度变为14cm，试求木板与水平桌面间的动摩擦因数 。
解析：应用滑动摩擦定律和胡克定律进行计算。
F1=m木g， ①
当木板上放一质量为Δm=5kg的物体时，木板与桌面间的弹力N2=(m木+Δm)g,弹簧的拉力 ②
由②-①得：=490×(14-12)×10-2/(5×9.8)=0.2.
第三阶段
例5、如图1-2-6所示是皮带传动示意图，O1是主动轮，O2是从动轮，两轮水平放置，当主动轮顺时针匀速转动时，重10N的物体同皮带一起运动，若物体与皮带间最大静摩擦力为5N，则物体所受皮带的摩擦力的大小和图中皮带上P、Q两处所受到的摩擦力的方向是（ ）
A、5N，向下、向下 B、0，向下、向上
C、0，向上、向上 D、0，向下、向下
解析：（1）首先明确皮带传动的装置中，先有主动轮的运动，后有从动轮的运动。
（2）分析主动轮上与皮带接触P点所受静摩擦力方向，由牛顿第三定律确定皮带上P点所受静摩擦力方向。
（3）分析皮带与从动轮上接触的Q点所受静摩擦力方向。
答案：物体在皮带上做匀速运动，水平方向不受外力，摩擦力为0；主动轮在P点相对皮带有向下的运动趋势，皮带给予它的摩擦力方向是向上的，它对皮带则施加向下的摩擦力；皮带在Q点相对从动轮有向上的运动的趋势，从动轮则对皮带有向下的摩擦力。
综上所述，D选项正确。
例6、重为400N的木箱放在水平地面上，木箱与地面间的最大静摩擦力是120N，动摩擦因数是0.25,如果分别用70N和150N的水平力推木箱，木箱受到的摩擦力分别是多少牛？方向如何？
思路分析：70N小于最大静摩擦力120N，木箱没有运动，由水平方向二力平衡知木箱所受静摩擦力大小为70N，方向与水平推力方向相反，当用150N的水平力推时，木箱相对地面运动，此时滑动摩擦力为： 由竖直方向二力平衡知N=400N，F=0.25×400=100N,方向与水平推力方向相反。
答案：70N 100N 方向均与水平推力方向相反。
三、练习题
A组
1．下列关于摩擦力的说法中，正确的是（ ）
A．摩擦力的大小一定与正压力成正比
B．摩擦力一定是阻力
C．摩擦力一定是阻力
D．运动的物体可能受到静摩擦力
2．下列关于摩擦力的叙述中正确的是（ ）
A．滑动摩擦力的大小与物体间的正压力大小成正比
B．滑动摩擦力的大小与接触面的性质有关，与接触面面积的大小无关
C．静摩擦力的大小与物体间的正压力大小成正比
D．最大静摩擦力随物体间正压力增大而增大
3．如图所示，C是水平地面，A、B是两个长方形物块，F是作用在物块B上沿水平方向的力。物体A和B以相同的速度作匀速直线运动，由此可知，A、B间的动摩擦因数U1和B、C间的动摩擦因数U2有可能是（ ）
A．U1=0，U2=0 B．U1=0，U2≠0
C．U1≠0，U2=0 D．U1≠0，U2≠0
4．汽车发动机通过变速器和后轮相连，当汽车由静止开始向前开动时，关于前轮和后办所受的摩擦力的方向是（ ）
A．前后轮受到的摩擦力方向都向后
B．前后轮受到的摩擦力方向都向前
C．前轮受到的摩擦力方向向前，后轮受到的摩擦力方向向后
D．前轮受到的摩擦力方向向后，后轮受到的摩擦力方向向前
5．一根质量为m、长为L的均匀长方体木料放在水平桌布，木料与桌面间的动摩擦因数为u，现用水平力F推木料，当木料经过图所示的位置时，桌面对它的摩擦力大小为________.
6．如图所示，水平地面上的木箱，在水平向右的恒力F1=100N和水平向左的恒力F2=20N作用下静止不动，这时木箱受到地面的静摩擦力方向________，大小为________。 若撤去F1，这时木箱在水平方向上受到的合力为________。
7．如图所示，滑块A以一定的初速度沿木板B向右滑动。已知滑块A的质量为m1，木板的质量为m2， m2>m1，A、B间的动摩擦因数和B与地面间的动摩擦因数均为u，则在A滑动过程中，A受到的摩擦力f1=________。木块B受到地面的摩擦力f2=________。
8．如图所示，两块同的木板在水平压力作用下，夹持着重量均为G的完全相同的6块砖，保持静止不动的状态，这时3、4两块砖之间相互作用的摩擦力为________。
A组答案
1．D 2．A、B、D 3．B、D 4．D 5．umg 6．水平向左，80N，0 7．um1g，um1g 8．0
B组
1、以下实际问题中，关于摩擦力的说法正确的是（ ）
A、举重运动员比赛前双手都要抓些粉末，目的是增加手和杠铃间的摩擦力
B、所有车辆都用轮子行驶，因为滚动摩擦力远小于滑动摩擦力
C、磁悬浮列车在行驶时脱离轨道悬空，不受铁轨摩擦力的作用，所以可以高速运行
D、棉纱可以织成布，是因为棉纱之间存在摩擦力
2、如果地面没有摩擦（ ）
A、人们行走将十分困难，抬腿就可能跌倒
B、人们将行走如飞
C、所有车辆将无法靠车轮启动和刹车
D、人们将无法握住任何东西
3、置于水平面上的物体，在水平方向的拉力作用下向前运动，当拉力增大时，物体的运动速度也随之变大，则该物体所受的滑动摩擦力将（ ）
A、增大 B、不变 C、减小 D、无法确定
4、甲工厂里用水平放置的传送带运送工件，工件随传送带一起做匀速运动（不计空气等阻力作用），乙工厂里用倾斜放置的传送带向上运送工件，工件随传送带一起做匀速运动，则（ ）
A、因为工件在运动，所以甲、乙两种情况工件都受到与运动方向相反的摩擦力
B、因为工件在运动，所以甲、乙两种情况工件都受到与运动方向相同的摩擦力
C、因为甲情况工件与传送带之间不存在相对运动趋势，所以工件不受摩擦力作用
D、因为乙情况工件有沿传送带下滑的相对运动趋势，所以工件受沿倾斜面向上的静摩擦力作用
5、水平地面上放一个重为200N的铁块，铁块与地面间的最大静摩擦力大小为85N，铁块与地面间的动摩擦因素为0.4,一个人用沿着水平方向的力推原静止的铁块，试求下列各种情况下铁块所受的摩擦力大小：
（1）推力为50N时；
（2）推力为83N时；
（3）推力为100N时。
6、某人推着自行车前时，地面对前轮的摩擦力为F1，对后轮的摩擦力为F2；该人骑着自行车前进时，地面对前轮的摩擦力为F3，对后轮的摩擦力为F4，下列说法中正确的是（ ）
A、F1与车前进方向相同 B、F2与车前进方向相同
C、F3与车前进方向相同 D、F4与车前进方向相同
B组答案
1、ABCD 2、ACD 3、B 4、CD 5、50N 83N 80N 6、D
重点：滑动摩擦力大小和方向的判断，动摩擦因数的概念，静摩擦力的概念。
难点：静摩擦力的大小和方向的判断。
二、例题分析
第一阶段
例1、如图1-2-4所示，A、B两物体叠放在水平面上，水平力F作用在A上，使两者一起向右做匀速直线运动，下列判断正确的是（ ）
A、由于A、B一起做匀速直线运动，故A、B间无摩擦力
B、A对B间的静摩擦力大小为F，方向向右
C、B对地面的滑动摩擦力的大小为F，方向向右
D、B物体受到向右的静摩擦力和向左的滑动摩擦力
解析：
由二力平衡条件，由滑动摩擦力和静摩擦力定义判断。
答案：
以A为研究对象，它和B一起做匀速直线运动，也就是说它们之间没有相对运动，它受到了一个向右的水平拉力，它一定还要受到向左的水平力与拉力F平衡，而A只与B有接触，故B给A一个水平向左的静摩擦力f，与F平衡。
由于力的作用是相互的，A受到B对它向左的静摩擦力，A一定要对B施加一个向右的静摩擦力，B做匀速直线运动，它在水平方向上一定要受到一个向左的力来与A对B的静摩擦力平衡，B是在水平面上运动，显然，地面对B有一个向左的滑动摩擦力，那么，B对地面施加一个向右的滑动摩擦力。
综上所述，B、C、D三选项均正确。
例2、关于摩擦力，下列说法正确的是（ ）
A、滑动摩擦力总是阻碍物体的运动，其方向一定与物体的运动方向相反
B、静摩擦力的方向与物体的相对运动趋势的方向相反
C、受静摩擦力作用的物体一定是静止的
D、作用在运动物体上的摩擦力一定是滑动摩擦力
思路分析：
受滑动摩擦力、静摩擦力作用的物体可以静止，也可以运动，两种摩擦力的方向可以和物体运动方向相反，也可以和物体运动方向相同。
答案：B
第二阶段
例3、如图1-10所示，木块与水平面间的滑动摩擦力大小为重力0.1倍，木块的质量为2kg，在木块向右运动的过程中，还受到一个水平向左的大小为10N的拉力的作用，则木块所受的滑动摩擦力大小为_________,方向_________,地面所受滑动摩擦力方向__________________(g取10m/s2)
思路分析：
滑动摩擦力，由竖直方向二力平衡得N=20N，f=2N，木块相对水平面向右运动，木块所受的滑动摩擦力方向向左，地面相对木块向左运动，地面所受滑动摩擦力方向向右。
答案：2N 向左 向右
例4、用劲度系数k=490N/m的弹簧沿水平方向拉一木板，在水平桌面上做匀速直线运动，弹簧的长度为12cm。若在木板上放一质量为5kg的物体，仍用原弹簧沿水平方向匀速拉动木板，弹簧的长度变为14cm，试求木板与水平桌面间的动摩擦因数 。
解析：应用滑动摩擦定律和胡克定律进行计算。
F1=m木g， ①
当木板上放一质量为Δm=5kg的物体时，木板与桌面间的弹力N2=(m木+Δm)g,弹簧的拉力 ②
由②-①得：=490×(14-12)×10-2/(5×9.8)=0.2.
第三阶段
例5、如图1-2-6所示是皮带传动示意图，O1是主动轮，O2是从动轮，两轮水平放置，当主动轮顺时针匀速转动时，重10N的物体同皮带一起运动，若物体与皮带间最大静摩擦力为5N，则物体所受皮带的摩擦力的大小和图中皮带上P、Q两处所受到的摩擦力的方向是（ ）
A、5N，向下、向下 B、0，向下、向上
C、0，向上、向上 D、0，向下、向下
解析：（1）首先明确皮带传动的装置中，先有主动轮的运动，后有从动轮的运动。
（2）分析主动轮上与皮带接触P点所受静摩擦力方向，由牛顿第三定律确定皮带上P点所受静摩擦力方向。
（3）分析皮带与从动轮上接触的Q点所受静摩擦力方向。
答案：物体在皮带上做匀速运动，水平方向不受外力，摩擦力为0；主动轮在P点相对皮带有向下的运动趋势，皮带给予它的摩擦力方向是向上的，它对皮带则施加向下的摩擦力；皮带在Q点相对从动轮有向上的运动的趋势，从动轮则对皮带有向下的摩擦力。
综上所述，D选项正确。
例6、重为400N的木箱放在水平地面上，木箱与地面间的最大静摩擦力是120N，动摩擦因数是0.25,如果分别用70N和150N的水平力推木箱，木箱受到的摩擦力分别是多少牛？方向如何？
思路分析：70N小于最大静摩擦力120N，木箱没有运动，由水平方向二力平衡知木箱所受静摩擦力大小为70N，方向与水平推力方向相反，当用150N的水平力推时，木箱相对地面运动，此时滑动摩擦力为： 由竖直方向二力平衡知N=400N，F=0.25×400=100N,方向与水平推力方向相反。
答案：70N 100N 方向均与水平推力方向相反。
三、练习题
A组
1．下列关于摩擦力的说法中，正确的是（ ）
A．摩擦力的大小一定与正压力成正比
B．摩擦力一定是阻力
C．摩擦力一定是阻力
D．运动的物体可能受到静摩擦力
2．下列关于摩擦力的叙述中正确的是（ ）
A．滑动摩擦力的大小与物体间的正压力大小成正比
B．滑动摩擦力的大小与接触面的性质有关，与接触面面积的大小无关
C．静摩擦力的大小与物体间的正压力大小成正比
D．最大静摩擦力随物体间正压力增大而增大
3．如图所示，C是水平地面，A、B是两个长方形物块，F是作用在物块B上沿水平方向的力。物体A和B以相同的速度作匀速直线运动，由此可知，A、B间的动摩擦因数U1和B、C间的动摩擦因数U2有可能是（ ）
A．U1=0，U2=0 B．U1=0，U2≠0
C．U1≠0，U2=0 D．U1≠0，U2≠0
4．汽车发动机通过变速器和后轮相连，当汽车由静止开始向前开动时，关于前轮和后办所受的摩擦力的方向是（ ）
A．前后轮受到的摩擦力方向都向后
B．前后轮受到的摩擦力方向都向前
C．前轮受到的摩擦力方向向前，后轮受到的摩擦力方向向后
D．前轮受到的摩擦力方向向后，后轮受到的摩擦力方向向前
5．一根质量为m、长为L的均匀长方体木料放在水平桌布，木料与桌面间的动摩擦因数为u，现用水平力F推木料，当木料经过图所示的位置时，桌面对它的摩擦力大小为________.
6．如图所示，水平地面上的木箱，在水平向右的恒力F1=100N和水平向左的恒力F2=20N作用下静止不动，这时木箱受到地面的静摩擦力方向________，大小为________。 若撤去F1，这时木箱在水平方向上受到的合力为________。
7．如图所示，滑块A以一定的初速度沿木板B向右滑动。已知滑块A的质量为m1，木板的质量为m2， m2>m1，A、B间的动摩擦因数和B与地面间的动摩擦因数均为u，则在A滑动过程中，A受到的摩擦力f1=________。木块B受到地面的摩擦力f2=________。
8．如图所示，两块同的木板在水平压力作用下，夹持着重量均为G的完全相同的6块砖，保持静止不动的状态，这时3、4两块砖之间相互作用的摩擦力为________。
A组答案
1．D 2．A、B、D 3．B、D 4．D 5．umg 6．水平向左，80N，0 7．um1g，um1g 8．0
B组
1、以下实际问题中，关于摩擦力的说法正确的是（ ）
A、举重运动员比赛前双手都要抓些粉末，目的是增加手和杠铃间的摩擦力
B、所有车辆都用轮子行驶，因为滚动摩擦力远小于滑动摩擦力
C、磁悬浮列车在行驶时脱离轨道悬空，不受铁轨摩擦力的作用，所以可以高速运行
D、棉纱可以织成布，是因为棉纱之间存在摩擦力
2、如果地面没有摩擦（ ）
A、人们行走将十分困难，抬腿就可能跌倒
B、人们将行走如飞
C、所有车辆将无法靠车轮启动和刹车
D、人们将无法握住任何东西
3、置于水平面上的物体，在水平方向的拉力作用下向前运动，当拉力增大时，物体的运动速度也随之变大，则该物体所受的滑动摩擦力将（ ）
A、增大 B、不变 C、减小 D、无法确定
4、甲工厂里用水平放置的传送带运送工件，工件随传送带一起做匀速运动（不计空气等阻力作用），乙工厂里用倾斜放置的传送带向上运送工件，工件随传送带一起做匀速运动，则（ ）
A、因为工件在运动，所以甲、乙两种情况工件都受到与运动方向相反的摩擦力
B、因为工件在运动，所以甲、乙两种情况工件都受到与运动方向相同的摩擦力
C、因为甲情况工件与传送带之间不存在相对运动趋势，所以工件不受摩擦力作用
D、因为乙情况工件有沿传送带下滑的相对运动趋势，所以工件受沿倾斜面向上的静摩擦力作用
5、水平地面上放一个重为200N的铁块，铁块与地面间的最大静摩擦力大小为85N，铁块与地面间的动摩擦因素为0.4,一个人用沿着水平方向的力推原静止的铁块，试求下列各种情况下铁块所受的摩擦力大小：
（1）推力为50N时；
（2）推力为83N时；
（3）推力为100N时。
6、某人推着自行车前时，地面对前轮的摩擦力为F1，对后轮的摩擦力为F2；该人骑着自行车前进时，地面对前轮的摩擦力为F3，对后轮的摩擦力为F4，下列说法中正确的是（ ）
A、F1与车前进方向相同 B、F2与车前进方向相同
C、F3与车前进方向相同 D、F4与车前进方向相同
B组答案
1、ABCD 2、ACD 3、B 4、CD 5、50N 83N 80N 6、D
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