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人教版高中物理必修第一册 3.2 摩擦力 故事化教学 · 分页版

日期:10-04  修改时间:2026-10-04 14:46  发布者:本站  联系方式:在线留言  点击:  属于:高一物理

人教版高中物理必修第一册 3.2 摩擦力 故事化教学

1 / 6
 

一、冰壶和刹车

知识点:滑动摩擦力定义 · 产生条件 · 方向 · 大小 F=μF_N
两个场景:冰壶和刹车 冰壶比赛 冰壶前进 刷冰 v F_f 汽车刹车 v F_f 刹车痕 冰壶和刹车——都是滑动摩擦让它们停下来的
冰壶在冰面上滑,慢慢停下。
汽车刹车,轮胎在地面上留下痕迹。
两个都在"磨"——这就是滑动摩擦力。

(2026-10-15晚上10:05。外面开始有点风了。窗台上的那盆小绿萝被吹得叶子有点晃。)

2026年11月30日,星期一,上午第二节。高一(3)班教室。

物理老师打开投影仪,屏幕上放了一段视频。

冰壶场上,两个中国队员蹲着身子,跟着一个灰色的冰壶往前滑。手里拿着刷子,在冰壶前面猛刷地面。冰壶慢慢减速,最后停在圆心附近。

"冰壶为什么停下来?"

"摩擦力。"小理说。

"什么摩擦力?"

小理愣了一下。他想了想——冰壶在冰面上"滑",不是"静"。

"滑动摩擦力。"

"对。"老师说,然后换了一个画面。一辆黑色轿车在高速上紧急刹车,轮胎和地面摩擦出一段长长的黑色痕迹。

"这个呢?"

"也是滑动摩擦力。"

老师在黑板上写:

滑动摩擦力:两个互相接触挤压且发生相对运动的物体,在接触面上产生阻碍相对运动的力。

"产生滑动摩擦力,要满足三个条件。"

他一行一行写下来:

① 接触面粗糙(光滑面就没有)

② 相互接触且挤压(不接触就没有)

③ 有相对运动(不动就没有)

"满足这三个条件,才会出现滑动摩擦力。"

小理在笔记本上抄下来。

然后老师说:"滑动摩擦力的大小怎么算?"

他在黑板上写了第二个式子:

F_f = μF_N

"F_f 是滑动摩擦力,μ 是动摩擦因数,F_N 是接触面之间的压力。"

"μ 只跟接触面的材料和粗糙程度有关。"老师说,"它没有单位。"

小理举了个例子。"钢和钢的 μ 是 0.25,木和木的 μ 是 0.30——木头更'涩'一点。"

"对。"老师说,"你们看这张表——橡胶轮胎和路面,μ 是 0.71。这是所有材料里最大的——所以赛车的轮胎不能用光滑的。"

"花纹越深,μ 越大;μ 越大,刹车越灵。"

小理忽然明白了——为什么鞋底、轮胎、手套上都有花纹?因为要增大 μ。

他低头看了一眼自己的运动鞋。鞋底的花纹,已经磨了一半。他记得妈妈上个月说:"这鞋再穿两个月就得换。"

……原来,鞋底磨损,就是 μ 在变小。

滑动摩擦力 F_f = μF_N 同材料,改变压力 F_N小 → F_f小 F_N大 → F_f大 同压力,改变材料 钢-钢 μ=0.25 木-木 μ=0.30 橡胶-路面 μ=0.71 μ 越大,摩擦力越大 F_f 与压力成正比;比例系数就是 μ
压力越大,摩擦力越大。
材料越粗糙,摩擦力越大。
两个因素,一个公式。
滑动摩擦力:
① 定义:两个互相接触挤压且发生相对运动的物体,在接触面上产生阻碍相对运动的力。
② 产生条件:
    • 接触面粗糙
    • 相互接触且挤压
    • 两物体间有相对运动
③ 方向:沿接触面,与物体相对运动方向相反。
④ 大小:F_f = μF_N(μ 是动摩擦因数,无单位,只与材料和粗糙程度有关)。
口 诀 · 一 接触粗糙挤压动,
滑动摩擦才产生。
方向反着相对动,
大小等于 μF_N。
◆ 互动游戏 · 滑动摩擦力判断
⚡ 滑动摩擦力判断 ⏱ 20s 📊 进度 0/6 🔥 连击 0 ⭐ 0
准备好了吗?
 
 

⚡ 滑动摩擦力判断

6 个情景,判断是不是滑动摩擦力。
关键:接触面粗糙 + 接触挤压 + 有相对运动。
答得越快、连击越高,得分越多!

 
📚 参考资料
  1. 人民教育出版社课程教材研究所.《普通高中教科书·物理·必修第一册》第三章第2节「摩擦力」. 人民教育出版社, 2019: 86-89.
  2. 中华人民共和国教育部.《普通高中物理课程标准(2017年版2020年修订)》. 人民教育出版社, 2020: 15-18.
作者:小理(小理物理工作室)|发布时间:2026-10-15|修改时间:2026-10-15
联系方式:xiaoli@kuailexue.cn|www.kuailexue.cn

二、传送带上的木块

知识点:滑动摩擦力方向的判断 · "相对"的含义 · 摩擦力不一定是阻力
物体放上传送带(v₀=0) 木块 传送带运动方向 v₀ = 0(初速为零) 相对于传送带向左运动 F_f(向右) 摩擦力方向:与"相对运动"方向相反,不一定与"运动"方向相反
木块刚放上传送带,速度为零。
传送带在动,木块没动。
相对于传送带,木块在"往回滑"。
所以摩擦力"往前推"。

(冰壶的摩擦是"阻碍"运动。但传送带上的木块,摩擦力明明是"帮"它前进的。到底怎么判断?)

(10:34。教室里有点闷。讲台旁边那台风扇还在慢慢转,扇叶有点脏。)

2026年11月30日,星期一,上午第二节。高一(3)班教室。

老师在屏幕上放了一段视频。

一条灰色的传送带,匀速向右运动。一个木块被放到传送带左端——木块一开始是静止的,v₀ = 0。

木块没动。传送带在动。

然后木块被"拽"着往前走了。速度越来越快。最后,木块和传送带速度一样了。

"木块受到摩擦力了吗?"

"受了。"小理说,"不然它不会动。"

"摩擦力的方向?"

"向右。"

"为什么?"

小理想了想。

"木块和传送带比——木块慢,传送带快。所以相对于传送带,木块在'往回滑'。摩擦力要阻止这个'相对运动',所以往前推。"

"对。"老师说,"记住——摩擦力的方向,是与相对运动方向相反。不是与'运动'方向相反。"

他在黑板上写了三个词,用括号括起来:

相对于"谁"?

"摩擦力是'相对'于接触的那个物体。不是相对地面。"

"所以——"老师问,"木块和传送带速度一样之后,还有摩擦力吗?"

"没有了。"

"为什么?"

"因为没有相对运动了。"小理说,"两个一起动,相对静止。"

"没有相对运动,就没有滑动摩擦力。"

小理在笔记本上画了一个图。

他在木块上画了一个向右的箭头(摩擦力),在传送带上画了一个向右的箭头(传送带运动),又在木块下画了一个向左的箭头(相对运动)。

三个箭头,两个方向。看起来有点绕,但逻辑是通的。

然后老师补充了一句话:

"所以——摩擦力不一定是阻力。传送带上的木块,摩擦力是'动力'。"

"走在路上,我们脚底下的摩擦力也是动力。没有它,我们走不动。"

小理愣了一下。他从来没想过,"走路"这件事还需要摩擦力。

他试着在地上蹬了一下脚。确实——如果地上有一层冰,他就会打滑。脚底踩不住地,就没法往前走。

"摩擦力不是坏事。它是你能走路的原因。"

……原来"摩擦"这个词,是"帮助",不只是"阻碍"。

走路时:脚往后蹬,摩擦力向前 脚往后蹬(相对运动向后) 摩擦力向前 没有摩擦力,人就只能原地打滑
走路的时候,脚往后蹬。
相对于地面,脚在往后滑。
所以地面给人一个向前的摩擦力。
滑动摩擦力方向:
① 沿接触面,与物体相对运动的方向相反。
② "相对"是相对于接触的物体,不是相对地面。
③ 判断步骤:找接触物体 → 判断相对运动方向 → 画出具体方向。
④ 摩擦力不一定是阻力。它可能与物体运动方向相同(如传送带带动物体)、相反,甚至垂直。
口 诀 · 二 看相对,不看地;
反着相对运动走。
摩擦不一定阻你,
有时正是"推"你走。
◆ 互动游戏 · 摩擦力方向判断
⚡ 摩擦力方向判断 ⏱ 18s 📊 进度 0/6 🔥 连击 0 ⭐ 0
准备好了吗?
 

⚡ 摩擦力方向判断

6 个情景,判断摩擦力的方向。
看"相对运动"方向!
每题限时,连击越高得分越多!

 
📚 参考资料
  1. 人教版《物理》必修第一册 第三章第2节「摩擦力」. 人民教育出版社, 2019: 89-91.
  2. 人教版《物理》教师教学用书·必修第一册. 人民教育出版社, 2019: 104-108.
作者:小理(小理物理工作室)|发布时间:2026-10-15|修改时间:2026-10-15
联系方式:xiaoli@kuailexue.cn|www.kuailexue.cn

三、握一瓶水

知识点:静摩擦力定义 · 产生条件 · 方向 · 大小
静摩擦力:手握瓶子不掉 水瓶 G = mg F_f = G 瓶静止 → 摩擦力等于重力 → 两个力平衡
手握住瓶子,瓶子不掉。
重力往下,摩擦力往上。
两个力大小相等。

(滑动摩擦力是"动"的时候有的。那"静"的时候,有摩擦力吗?)

(11:02。刚才有个同学从外面进来,把外套搭在椅背上。外套上还有点外面的潮气。)

2026年11月30日,星期一,上午第二节。高一(3)班教室。

老师拿起一个空的矿泉水瓶,问:"我松手,它会怎么样?"

"掉下来。"

他松手。瓶子掉在桌上,滚了一下,停了。

然后他把瓶子捡起来,用手握住。

"现在松手——"他一只手慢慢张开,另一只手还在握着瓶子。

"它掉吗?"

"不掉。"

"为什么?"

"因为有摩擦力。"小理说。

"什么摩擦力?瓶子在'滑'吗?"

小理愣了一下。瓶子没滑。瓶子只是被握住,静止着。

"静摩擦力。"他说。

老师在黑板上写:

静摩擦力:两个相互接触挤压而保持相对静止的物体,当它们之间存在相对运动趋势时,在接触面上产生阻碍相对运动趋势的力。

"产生条件——三个。"

① 接触面粗糙

② 相互接触且挤压

③ 有相对运动趋势

"注意——这里不是'相对运动',是'相对运动趋势'。"

"什么意思?"小理问。

"意思就是——"老师说,"如果我不握,瓶子会往下掉。'掉'是一种'运动趋势'。我的手阻止了它,所以对瓶子产生一个向上的静摩擦力。"

"那静摩擦力的大小是多少?"

"瓶子静止——所以合力为零。重力向下 mg,摩擦力必须向上 mg。"

老师在黑板上写:

F_f = G = mg

"也就是说——静摩擦力的大小,跟重力有关,跟握力无关。"

小理有点惊讶。"握得越紧,摩擦力不会更大吗?"

"不会。"老师说,"你握得越紧,只是最大静摩擦力变大。但只要瓶子还没滑,静摩擦力就刚好等于重力。"

然后他往瓶子里倒了一点水。

"现在瓶子重了——"他晃了晃,"静摩擦力变大。如果太重了,超过'最大静摩擦力',瓶子就滑下来。"

"静摩擦力随外力变化。但它有个上限——最大静摩擦力。"

小理低头画图。他在两个箭头中间画了一个等号:F_f = G。

他忽然想起,之前自己做题时总以为"摩擦力越大越好",其实不是——静摩擦力会自动调整,够用就行。

……原来"静静握着"这件事,本身是一种平衡。

静摩擦力与滑动摩擦力的 F - F_拉 图像 F_f F_拉 F_max 滑动摩擦力(不变) 静止阶段 滑动阶段 静摩擦力:随外力增大而增大 滑动摩擦力:基本不变 最大静摩擦力略大于滑动摩擦力
静摩擦力从零开始,随拉力增大而增大。
超过最大值,物体滑动——静变滑动。
滑动摩擦力基本不变。
静摩擦力:
① 定义:两个相互接触挤压而保持相对静止的物体,当它们之间存在相对运动趋势时,在接触面上产生阻碍相对运动趋势的力。
② 产生条件:接触面粗糙 + 相互接触且挤压 + 有相对运动趋势。
③ 方向:沿接触面,与物体相对运动趋势方向相反。
④ 大小:0 < F ≤ F_max(随外力变化,由平衡条件或牛顿第二定律求解)。
⑤ 最大静摩擦力 F_max:略大于滑动摩擦力。
口 诀 · 三 接触粗糙挤压趋势,
静摩擦才产生。
方向反着趋势走,
大小平衡来定它。
◆ 互动游戏 · 静摩擦力判断
🎯 静摩擦力判断 📊 进度 0/5 🔥 连击 0 ⭐ 0
有没有静摩擦力?
请选择正确答案
 
点击上方选项,选择答案
 
 

🎯 静摩擦力判断

5 道静摩擦力情景题。
判断有没有静摩擦力、方向如何。
连击越高得分越多!

 
📚 参考资料
  1. 人教版《物理》必修第一册 第三章第2节「摩擦力」. 人民教育出版社, 2019: 91-94.
  2. 人教版《物理》教师教学用书·必修第一册. 人民教育出版社, 2019: 108-112.
作者:小理(小理物理工作室)|发布时间:2026-10-15|修改时间:2026-10-15
联系方式:xiaoli@kuailexue.cn|www.kuailexue.cn

四、斜着的传送带

知识点:静摩擦力方向(可以向上、向下、甚至垂直运动方向)· 摩擦力不一定是阻力
倾斜传送带上的麻袋:静摩擦力的方向 麻袋 传送带向下运动 (v 不变,匀速) 重力 静摩擦力向上 麻袋匀速下滑 → 静摩擦力沿斜面向上 → 与重力沿斜面分力平衡
麻袋放在斜传送带上。
它跟着传送带匀速往下走。
但它没有"滑"——是静摩擦力托着它。

(静摩擦力的方向是"反着趋势"。但趋势有时候不那么好判断。)

(11:28。刚才那个搭外套的同学,开始低头写作业了。笔尖在纸上有规律地划着。)

2026年11月30日,星期一,上午第二节。高一(3)班教室。

老师打开一段工厂视频。

一条倾斜的绿色传送带,往上运货——不对,是往下运货。传送带斜着向下,匀速转动。几个白色的麻袋放在传送带上,跟着一起慢慢往下滑。

但是——麻袋没有"滑"。它们和传送带之间是相对静止的。因为传送带在动,麻袋跟着它一起动。

"麻袋受到摩擦力吗?"

"受。"小理说。

"什么摩擦力?"

"静摩擦力。"

"方向呢?"

小理愣了一下。斜面上的静摩擦力,他不太确定。

"重力沿斜面向下的分力,"老师说,"会把麻袋往下拉。如果传送带不阻它,它就会滑下来。所以——静摩擦力的方向,沿斜面向上。"

"和重力沿斜面的分力平衡。"

小理点了点头。

然后老师又问:"如果在水平传送带上,物体跟着一起匀速运动,有摩擦力吗?"

"……没有?"

"对。匀速的时候,没有相对运动趋势,就没有摩擦力。"

老师补充了一句:"注意——斜面和水平面不一样。"

"斜面上有重力分力'拉'着物体往下,所以有静摩擦力;水平面上没有,所以没有。"

小理低头画图。他在斜面上画了一条垂直于接触面的线(重力分量),又画了一条沿斜面的线(静摩擦力),两条线相等。

然后他忽然想到一件事——

"老师,"他问,"如果在斜面上,物体跟着传送带往上运动呢?"

"静摩擦力仍然沿斜面向上。"老师说,"因为传送带往上走,物体也想跟着走,但重力往下拽,物体相对于传送带'往后滑'。所以静摩擦力'往前推'——也就是向上。"

小理仔细想了想。方向一直向上——无论传送带往上还是往下。因为重力一直往下,静摩擦力就得一直往上。

他又想到一件事——

"那如果传送带斜着,物体**站着不动**呢?"

"一样。只要物体静止在斜面上,静摩擦力就沿斜面向上,大小等于 mg sinθ。"

……原来静摩擦力的方向,有时候不看"运动",只看"重力的分量"。

斜面上的静摩擦力:与重力分量平衡 物块 mg 垂直分量 沿斜面分量 mg sinθ F_f(沿斜面向上) 静止在斜面上:F_f = mg sinθ
斜面上物体静止。
重力有沿斜面向下的分量。
静摩擦力沿斜面向上——两者平衡。
静摩擦力的方向:
① 沿接触面,与相对运动趋势方向相反。
② 判断相对运动趋势的方向:假设接触面光滑,物体将如何运动,那个方向就是相对运动趋势的方向。
③ 方向不一定与"运动"方向相反:
    • 手握瓶子上楼梯——静摩擦力向上,与运动方向相同(动力)
    • 手握瓶子原地不动——静摩擦力向上(与重力平衡)
    • 站在扶梯上——静摩擦力与扶梯方向相同(动力)
    • 站在水平地面上起步——静摩擦力向前(动力)
④ 静摩擦力不一定是阻力,它可能是动力。
口 诀 · 四 假设光滑看趋势,
反着趋势画摩擦。
不一定是阻力,
走路、上车都靠它。
◆ 互动游戏 · 摩擦力综合判断
🧮 摩擦力综合判断 ⏱ 20s 📊 进度 0/5 ⭐ 0
第 1 / 5 题
 
准备好了吗?
 
 

🧮 摩擦力综合判断

5 道综合题。
先判断是滑动还是静摩擦,再判断方向和大小。
全部答完,看看你能拿几颗星!

 
📚 参考资料
  1. 人教版《物理》必修第一册 第三章第2节「摩擦力」. 人民教育出版社, 2019: 94-96.
  2. 人教版《物理》教师教学用书·必修第一册. 人民教育出版社, 2019: 112-116.
作者:小理(小理物理工作室)|发布时间:2026-10-15|修改时间:2026-10-15
联系方式:xiaoli@kuailexue.cn|www.kuailexue.cn

综合闯关

(11:52。下课前十分钟。有同学开始收拾书包,拉链声"呲啦"响。)
6 道综合题,覆盖滑动摩擦力、静摩擦力、方向判断、大小计算、最大静摩擦力。
◆ 互动游戏 · 终极挑战
🏆 终极挑战 ⏱ 20s 📊 进度 0/6 ⭐ 0
第 1 / 6 题
 
准备好了吗?
 
 

🏆 终极挑战

6 道综合题,每题限时 20 秒。

 

知识点总结

(12:10。写完了。窗外又开始下小雨。)

概念 定义/公式 关键点
摩擦力 两个相互接触的物体,当它们发生相对运动或具有相对运动趋势时,在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力 两个条件之一:相对运动(滑动)或相对运动趋势(静)
滑动摩擦力 两个互相接触挤压且发生相对运动的物体,在接触面上产生阻碍相对运动的力 条件:粗糙 + 接触挤压 + 有相对运动
滑动摩擦力方向 沿接触面,与相对运动方向相反 相对运动方向不是相对地面
滑动摩擦力大小 F_f = μF_N μ 是动摩擦因数,无单位,只与材料和粗糙程度有关
静摩擦力 两个互相接触挤压而保持相对静止的物体,当它们之间存在相对运动趋势时,在接触面上产生阻碍相对运动趋势的力 条件:粗糙 + 接触挤压 + 有相对运动趋势
静摩擦力方向 沿接触面,与相对运动趋势方向相反 判断方法:假设接触面光滑,看物体怎么动
静摩擦力大小 0 < F_f ≤ F_max 由平衡条件求解;与压力无关
最大静摩擦力 F_max 略大于滑动摩擦力
摩擦力是阻力还是动力? 不一定 可能相反、可能相同、可能垂直
核心思想:摩擦力的方向,看的是"相对运动或趋势"的方向,不是"运动"的方向。滑动摩擦力由 F_f = μF_N 计算;静摩擦力由"平衡"决定。摩擦力不一定是阻力,走路、传送带、握瓶——它都可能是动力。
接触粗糙挤压动,
滑动摩擦才产生。
接触粗糙挤压趋势,
静摩擦才产生。
方向反着"相对"走,
不看地面只看它。
不一定都是阻力,
走路、上车都靠它。

参考资料

  1. 人民教育出版社课程教材研究所.《普通高中教科书·物理·必修第一册》第三章第2节「摩擦力」. 人民教育出版社, 2019: 86-96.
  2. 中华人民共和国教育部.《普通高中物理课程标准(2017年版2020年修订)》. 人民教育出版社, 2020: 15-18.
  3. 人教版《物理》教师教学用书·必修第一册. 人民教育出版社, 2019: 104-116.
  4. Feynman R. P., Leighton R. B., Sands M.《费曼物理学讲义》第一卷, 第12章「力的特性」. 上海科学技术出版社: 110-118.
作者与联系方式
作者:小理
工作室:小理物理工作室
邮箱:xiaoli@kuailexue.cn
网址:https://www.kuailexue.cn
人教版高中物理必修第一册 3.2 摩擦力 · 故事化教学 · 分页版
小理物理工作室 · 2026-10-15
四个故事 · 五个互动游戏 · 一句核心:摩擦力方向,看"相对",不看"运动"。