普通高中物理必修一第三章第2节 摩擦力

这是一篇关于摩擦力的竖屏思维导图，主要内容包括：滑动摩擦力、静摩擦力，科学漫步 流体的阻力，作为备课参考。

• 普通高中物理必修一 第三章第2节 摩擦力
• 内容来源|普通高中教科书 物理 必修第一册 人民教育出版社 软件|亿图脑图MindMaster
• 如果摩擦力的大小跟压力的大小存在某种定量关系的话，它们可能是怎样的关系呢？
• 滑动摩擦力
• 滑动 摩擦力
  • 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。
  • 滑动摩擦力的方向
    • 滑动摩擦力的方向总是沿着接触面，并且跟物体相对运动的方向相反。
  • 滑动摩擦力的大小
    • 滑动摩擦力的大小跟接触面上压力的大小有关，对同一接触面来说，压力越大，滑动摩擦力越大。
    • 滑动摩擦力的大小还跟接触面的粗糙程度、材质等有关，在相同压力下，不同接触面间的滑动摩擦力的大小一般不同。
    • 测量同一接触面不同压力下的滑动摩擦力
      • 结果：滑动摩擦力的大小跟压力的大小成正比。
        • • Ff表示滑动摩擦力的大小
          • F压表示压力的大小
• 动摩擦因数m
  • m是比例常数
    • m 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。
  • • 以木块在水平木板上滑动为例，木块所受的支持力为FN。
    • 木块对木板的压力F压大小等于FN。
    • Ff和FN是接触面上木块所受的两个力，Ff沿接触面的方向，FN与接触面垂直。
• 例题 在我国东北寒冷的冬季，有些地方用雪橇作为运输工具。一个有钢制滑板的雪橇，连同车上木料的总质量为4.9´103kg。在水平冰道上，马要在水平方向用多大的力，才能够拉着雪橇匀速前进？
  • 将雪橇抽象为一个物体，进行受力分析。
  • 雪橇在重力mg、支持力FN、马的拉力F和滑动摩擦力Ff的作用下，沿水平面匀速前进。
  • 根据二力平衡条件，拉力F与滑动摩擦力Ff的大小相等，而Ff与FN有关，FN的大小又等于mg。
    • F=m mg
• 静摩擦力
• 静摩擦力
  • 情境
    • 例：人用平行于地面的力推沙发，沙发有相对地面运动的趋势，但没有被推动，沙发与地面仍保持相对静止。
      • 根据二力平衡的知识可知，这时一定有一个力与推力平衡。这个力就是沙发与地面之间的静摩擦力。
      • 这时的静摩擦力与人对沙发的推力大小相等、方向相反。
      • 只要沙发与地面间没有产生相对运动，静摩擦力的大小就随着推力的增大而增大，并与推力保持大小相等。
  • 定义
    • 由于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。
      • 静摩擦力的方向总是跟物体相对运动趋势的方向相反。
  • 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。
• 演示 静摩擦力的大小随拉力的变化
  • 把木块放在水平长木板上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块。
  • 在弹簧测力计的指针下轻塞一个小纸团，它可以随指针移动，并作为指针到达最大位置的标记。
  • 在拉力F增大到一定值之前，木块不会运动，此种情况下静摩擦力等于拉力。
  • 当拉力达到某一数值时木块开始移动，此时拉力会突然变小。
  • 如果用力传感器代替弹簧测力计进行实验，能够在计算机屏幕上直接得到拉力随时间变化的F-t图像。
• 静摩擦力的增大有一个限度
  • 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。
    • 木块所受静摩擦力的最大值Fmax在数值上等于物体即将开始运动时的拉力。
• 科学漫步 流体的阻力
• 气体和液体都具有流动性，统称为流体。物体在流体中运动时，要受到流体的阻力。
  • 流体阻力的方向与物体相对于流体运动的方向相反。
    • 汽车、火车和飞机等在空气中运动，要受到空气的阻力。轮船、潜艇在水面或水下航行，要受到水的阻力。
  • 流体的阻力跟物体相对于流体的速度有关，速度越大，阻力越大。
    • 雨滴在空气中下落，速度越来越大，所受空气阻力也越来越大。当阻力增加到跟雨滴所受的重力相等时，二力平衡，雨滴匀速下落。
  • 流体的阻力跟物体的横截面积有关，横截面积越大，阻力越大。
    • 跳伞运动员、飞船返回舱在空中张开降落伞，凭借降落伞较大的横截面积获得较大的空气阻力，安全落地。
  • 流体的阻力跟物体的形状有关系。
    • 头圆尾尖的物体所受的流体阻力较小，这种形状通常叫作流线型。为了减小阻力，轮船的水下部分采用了流线型 。
  • 一般来说，空气阻力比液体阻力、固体间的摩擦力都要小。
    • 气垫船靠船下喷出的气体、浮在水面航行，受到的阻力小。磁浮列车靠电磁力使列车悬浮在轨道上，速度可达500km/h。
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