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3.3 摩擦力

力的基本概念、分类及受力分析 · 高一
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 两个相互接触且发生相对运动或有相对运动趋势的物体间,在接触面上产生的阻碍相对运动的力。

从哪来 基于 4.1 理想模型 中“接触面”的微观不平整假设,以及 7.2 初高中思维对比 中从“生活经验定性”向“受力分析定量”的思维转变。

为什么 宏观上看似光滑的接触面,在微观下是凹凸不平的。当物体接触时,凸起部分相互挤压产生形变(弹力),同时表面分子间存在相互作用。 1. 静摩擦力:源于接触面微观凸起间的“咬合”与分子间引力,阻碍相对运动趋势。 2. 滑动摩擦力:源于微观凸起间的碰撞、断裂及分子间粘附,阻碍相对滑动。 其大小取决于正压力(影响微观形变程度和分子间作用力)和接触面性质(粗糙程度)。

生活类比法
让学生尝试推一个很重的箱子,推不动时感受地面的阻力(静摩擦);推得动后继续推,感受持续的阻力(滑动摩擦)。
适合:对物理概念抽象感到困难,依赖直观经验建立初步认知的学生。
微观结构演示法
利用高倍显微镜视频或3D动画展示接触面的微观结构,解释“凹凸互锁”和“分子粘附”。强调摩擦力本质是电磁相互作用在宏观的体现。
适合:喜欢探究本质、对微观世界感兴趣,且具备一定抽象思维能力的学生。
实验探究法
使用弹簧测力计拉动木块,分别改变压力(加砝码)和接触面粗糙度(砂纸/玻璃),记录数据并绘制 $f-F_N$ 图像。通过数据分析得出 $f = \mu F_N$ 的规律。
适合:逻辑性强,擅长通过数据归纳规律,偏好实证学习的学生。
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练一道
基础题
重 10N 的木块放在水平桌面上,用 3N 的水平力推它,木块不动;用 5N 的力推它,木块恰好匀速运动。求木块与桌面间的动摩擦因数 $\mu$(取 $g=10m/s^2$)。
变式
上述木块在桌面上匀速运动时,若将推力增大到 8N,此时木块受到的摩擦力是多少?若将木块侧放(接触面积减半),在同样 8N 推力下,摩擦力又是多少?
试试手自己判
检测题
一个物体在水平面上向右做匀速直线运动,此时它受到的滑动摩擦力为 10N。若突然给物体一个向左的瞬时冲量,使其瞬间向左运动,但在向左运动过程中,物体受到的摩擦力方向是?大小是?
看答案和判分标准
答案:方向:向右;大小:10N。
判对标准:
1. 方向判断正确(向右):说明学生理解摩擦力阻碍“相对运动”,物体向左动,摩擦力就向右。
2. 大小判断正确(10N):说明学生理解滑动摩擦力大小由 $\mu$ 和 $F_N$ 决定,与运动方向、速度大小无关(只要还在滑动且压力不变)。
3. 若答“向左”或“大小改变”,则判定未掌握核心概念。
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