内容正文:
3.6 摩擦力
1.摩擦力:两个相互接触的物体,当它们做相对运动时,在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力叫摩擦力。不仅固体间会产生摩擦,液体和气体之间也会产生摩擦。
2.条件:①两物体必须接触;②接触面粗糙;③接触面间有弹力存在;④两物体向有相对运动或相对运动趋势
3.摩擦力的方向:由于摩擦力是阻碍物体相对运动或相对运动趋势的力,因此摩擦力的方向必定与物体相对运动方向或相对运动趋势方向相反
【注意】摩擦力是物体对物体的作用。根据作用效果知其方向与物体相对运动方向或相对运动趋势方向相反,而不一定与物体运动方向相反。
4. 摩擦力的分类:
(1)滑动摩擦:两个物体之间因相对滑动而产生的摩擦
【影响因素】滑动摩擦力的影响因素:①接触面的粗糙程度(与接触面积无关)②接触面受到的压力
(2)滚动摩擦:两个物体之间因相对滚动而产生的摩擦(滚动摩擦远小于滑动摩擦)
(3)静摩擦:两个具有相对运动趋势,但有相对静止的物体间的摩擦叫做静摩擦。
【注意】静摩擦力是物体相对静止时的摩擦力,故摩擦力的大小等于其受到的力的大小,可以随着其他力的改变而改变,当物体由相对静止变成相对运动时,摩擦力就变成滑动摩擦力。
5.有益摩擦:鞋底花纹、防滑垫、拉弦、皮带轮运货 有害摩擦:滑梯、机器转轴、旱冰鞋
增大有益摩擦的方法:①增加表面的粗糙程度 ②增加压力 ③变滚动为滑动
减小有害摩擦的方法:①降低表面的粗糙程度(添加润滑剂)②减小压力 ③变滑动为滚动 ④使接触面彼此分离(气垫船、磁悬浮)
同步练习
1.如图所示,体重为G的小明爬到竖直的杆上。静止时,所受的摩擦力为f1;后来沿杆匀速下滑,所受的摩擦力为f2,通过受力分析,可以判断出( )
A.静止时,
B.匀速下滑时,
C.静止时的f1等于匀速下滑时的f2
D.静止时的f1大于匀速下滑时的f2
2.如图,物体甲在压力F1的作用下静止在竖直墙面上;物体乙在拉力F2的作用下在水平面上做匀速直线运动。若力F1和F2同时增大,则两物体受到的摩擦力大小会( )
A.甲不变,乙不变 B.甲不变,乙增大
C.甲增大,乙不变 D.甲增大,乙增大
3.如图所示,物体A在拉力F=30N的作用下以0.1m/s的速度在足够长的物体B表面上做习速直线这动;物体B在水平地面上静止,此时弹簧测力计示数为22N。下列说法正确的是( )
A.物体A对物体B的摩擦力的大小为30N,方向向右
B.地面对物体B的摩擦力的大小为22N,方向向左
C.地面对物体B的摩擦力的大小为8N,方向向右
D.物体B对地面的摩擦力的大小为22N,方向向右
4.如图甲所示,物体在水平拉力F的作用下,由静止沿粗糙水平面向右运动,0~6s内拉力随时间变化的规律如图乙,速度随时间变化的规律如图丙,则在2~4s内,物体克服摩擦力所做的功为( )
A.10J B.15J C.30J D.50J
5.小景和同学们参加劳动实践活动,在基地种菜的过程中涉及到的有关科学现象,下列分析正确的是( )
A.静止在地面上的桶没有惯性
B.人静止时受到的摩擦力等于重力
C.人受到的重力和人对地面的压力是一对相互作用力
D.静止在水平地面上的桶受到的重力和支持力是一对平衡力
6.在水平桌面上从左往右放置了甲乙丙丁四个完全相同的木块,现对四个木块施加不同的水平方向上的拉力,木块均静止不动,如图所示。则受到向左的摩擦力且最大的是木块( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
7.如图所示,一铁块吸附在竖直放置的足够长的磁性平板上,在竖直向上拉力F的作用下,铁块以速度v竖直向上做匀速直线运动。下列说法正确的是( )
A.磁性平板对铁块的吸引力和铁块对磁性平板的吸引力是一对平衡力
B.拉力和磁性平板对铁块的摩擦力是一对平衡力
C.若铁块所受的吸引力突然消失,则它也不受摩擦力
D.若铁块以速度2v竖直向上做匀速直线运动,则拉力将变大
8.如图所示,同一木块在同一粗糙水平地面上,先后以不同的速度被匀速拉动。图甲中速度为v1,图乙中速度为v2,图丙中木块上叠放一重物,共同速度为v3,且v1<v2<v3,匀速拉动该木块所需的水平拉力分别为F甲、F乙和F丙。下列关系正确的是( )
A.F甲<F乙<F丙 B.F甲>F乙>F丙
C.F甲=F乙<F丙 D.F甲<F乙=F丙
9.自助餐厅食品传送带上的餐盘向左运动(忽略空气阻力),如图所示,则下列情形中,餐盘在水平方向的受力情况是( )
A.传送带和餐盘一起向左匀速运动,餐盘受到的牵引力等于摩擦力
B.传送带向左逐渐加快时,餐盘只受到向左的摩擦力
C.传送带向左逐渐减慢时,餐盘受到向左的牵引力小于向右的摩擦力
D.传送带匀速运动中突然停止后,餐盘将不受任何力;一直以速度v运动下去
10.用皮带带动的机器,工人师傅在机器的转轴处加些润滑油,而在皮带上打一些皮带蜡,关于这两种做法,下列说法正确的是( )
A.前者是为了增大摩擦,后者是为了减小摩擦
B.前者是为了减小摩擦,后者是为了增大摩擦
C.两者都是为了增大摩擦
D.两者都是为了减小摩擦
11.粗糙水平面上一木箱重200N,当用50N的水平推力推木箱时,木箱静止不动,此时木箱受到水平方向的摩擦力为 N;当用100N的水平推力推木箱时,木箱恰能做匀速直线运动,木箱受到水平方向的摩擦力为 N;当用150N的水平推力推木箱时,木箱受到水平方向的摩擦力为 N。
12.完全相同的A、B两物块叠放在水平地面上,用的水平力按如图甲所示作用在B物块上,A、B一起向右做匀速直线运动,此时B物块所受的摩擦力为 ;若将的水平力按如图乙所示作用在A物块上,它们仍一起向右做直线运动,乙图中A物块受到地面的摩擦力 。
13.如图,在两个大小相等的力F1和F2的作用下,质量为m的木块可在两长板之间以v的速度匀速向下滑落,如果保持力F1和F2的大小、方向不变,使木块以3v的速度匀速向上滑动,那么木块向上的推力应是 。
14.如图所示,在两块相同的竖直木板间,有质量均为m的四块相同的砖,用两个大小均为F的水平力压木板,使砖静止不动,则左边木板对第一块砖的摩擦力为 ,第二块砖对第三块砖的摩擦力为 。
15.小车子大学问。自行车是同学们生活中出行的好伙伴,它的构造和使用的过程中,都蕴含着许多科学知识。
(1)自行车骑行时,是依靠地面对轮子的摩擦力前进的, 正常前进时前轮受到的摩擦力方向是向 ;(填“前”或“后”)
(2)自行车一般装有前轮刹车、后轮刹车,当人骑自行车快速前进时,若遇紧急情况,一般应先捏紧 刹车,这样做的目的是防止急刹时车子由于惯性向前翻。
(3)根据所学,请分析自行车上其他构造方面的设计目的及相关科学知识 (至少答出两方面)。
16.小明用如图甲、乙、丙的步骤探究摩擦力的大小与哪些因素有关。
(1)实验中,他应将弹簧测力计沿 方向拉动木块,使木块在水平面上做 运动,并记下弹簧测力计的示数;
(2)比较步骤 可得:摩擦力的大小跟作用在物体表面上的压力有关,且压力越大,摩擦力越大。比较步骤甲与丙可得:摩擦力的大小跟接触面的 有关,且接触面越 ,摩擦力越大;
(3)小明在实验中还发现:在木块还没有被拉动的情况下,弹簧测力计仍然有示数,且示数逐渐增大,直到拉动木块为止。该现象表明:物体在静止时也可能受到 力的作用,且该力的大小与 力的大小有关;
(4)上学路上,小明看见一辆汽车陷进了泥坑里,司机将一些稻草塞进后轮底下,汽车很快就爬上来了,这是利用增大 的方法增大摩擦力。
17.小舟骑自行车时发现,在不同的路面上,停止踩脚踏板,车都能继续运动一段距离。于是小舟作出了以下猜想。
猜想一:车运动的距离可能与路面的粗糙程度有关;猜想二:车运动的距离可能与车速有关。
为验证猜想,他用毛巾、棉布、小车、斜面和长木板进行模拟实验,如图所示。
(1)为验证猜想一,应分别将毛巾、棉布铺在 (选填“斜面”“长木板”或“斜面和长木板”)上,并完成实验;
(2)在上述实验中,小车完全停止后,它在水平面上克服阻力所做的功 ;
A.在毛巾上更多 B.在棉布上更多
C.在木板上更多 D.三者一样多
(3)请用所给的器材,设计一个验证猜想二的实验方案,请简要叙述实验步骤。 。
18.小梦在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”时,作了如下猜想:
A.可能与接触面的粗糙程度有关;B.可能与压力的大小有关。
接着她按图所示的步骤进行实验:
(1)步骤①和②是为了验证猜想 (选填“A”或“B”);
(2)小梦接着按步骤①和③探究另一猜想。你认为步骤③能否测出摩擦力?
(3)小梦想:滑动摩擦力的大小是否与物体运动的速度有关呢?她用①的装置进行实验:先水平拉动木块匀速滑动,读出弹簧测力计的示数为2N,紧接着增大拉力使木块加速滑动,读出此时弹簧测力计的示数为4N。根据上述实验,小梦得到了“在压力和接触面粗糙程度一定时,物体运动的速度越大,滑动摩擦力越大”的结论。分析操作过程可知小梦的结论是不可信的,原因是 ;
(4)上题中小梦增大拉力使木块加速滑动时,木块所受的摩擦力为 N。
19.为了研究“影响滑动摩擦力大小的因素”,小刚做了如图所示的实验
(1)如图甲乙实验,用水平力F拉动物块A在水平桌面上匀速直线运动,发现图甲中的弹簧测力计示数小于图乙中的弹簧测力计示数。对应的实验的结论为: ;
(2)为了进一步深入研究有关问题,小刚又用一块各侧面光滑程度完全相同的物块C替代物块A,按照如图丙所示的四种方式,用水平力F拉动物块C在水平桌面上做匀速直线运动时,弹簧测力计四次示数分别为垫放毛巾时F1、平放木板表面F2、侧放木板表面F3、垫放铅笔时F4,则 F1 F2 F3 F4 。(选填“>”、“=”或“<”)
20.小明按如下步骤完成探究“影响滑动摩擦力大小的因素”的实验:
A.如图甲所示,将木块A平放在长木板B上,缓缓地匀速拉动木块A,保持弹簧测力计示数稳定,并记录其示数;
B.如图乙所示,将毛巾固定在长木板B上,木块A平放在毛巾上,缓缓地匀速拉动木块A,保持弹簧测力计示数稳定,并记录了其示数;
C.如图丙所示,将木块A平放在长木板B上,并在木块A上放一钩码,缓缓地匀速拉动木块A,保持弹簧测力计示数稳定,并记录了其示数。
(1)由图中 两图可知:当接触面粗糙程度一定时,接触面受到的压力越大,滑动摩擦力越大;
(2)由图中甲、乙两图可知: ;
(3)实验后小组交流讨论时发现:在实验中很难使木块做匀速直线运动,于是小丽设计了如图丁所示的实验装置,该装置的优点是 (选填“需要”或“不需要”)长木板做匀速直线运动。
21.如图所示,三物块A、B、C叠放在水平桌面上,水平拉力F作用于C物体,使A、B、C以相同速度水平向右做匀速直线运动。
(1)桌面对A的摩擦力 (填“大于”“等于”或“小于”)水平拉力F;
(2)在其他条件不变的情况下取走B,A将做 (填“加速”“匀速”或“减速”)运动。
22.如图1所示,水平地面上有一长方体木块。小明用水平推力F把木块向前推动,此过程中,推力F和木块前进的速度v的大小随时间t的变化情况分别如图2甲、乙所示。请在图2丙中画出0∼6秒内木块所受的摩擦力f随时间t变化的图线,并说明各时间段摩擦力变化的理由。
原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!6
学科网(北京)股份有限公司
学科网(北京)股份有限公司
$$
3.6 摩擦力
1.摩擦力:两个相互接触的物体,当它们做相对运动时,在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力叫摩擦力。不仅固体间会产生摩擦,液体和气体之间也会产生摩擦。
2.条件:①两物体必须接触;②接触面粗糙;③接触面间有弹力存在;④两物体向有相对运动或相对运动趋势
3.摩擦力的方向:由于摩擦力是阻碍物体相对运动或相对运动趋势的力,因此摩擦力的方向必定与物体相对运动方向或相对运动趋势方向相反
【注意】摩擦力是物体对物体的作用。根据作用效果知其方向与物体相对运动方向或相对运动趋势方向相反,而不一定与物体运动方向相反。
4. 摩擦力的分类:
(1)滑动摩擦:两个物体之间因相对滑动而产生的摩擦
【影响因素】滑动摩擦力的影响因素:①接触面的粗糙程度(与接触面积无关)②接触面受到的压力
(2)滚动摩擦:两个物体之间因相对滚动而产生的摩擦(滚动摩擦远小于滑动摩擦)
(3)静摩擦:两个具有相对运动趋势,但有相对静止的物体间的摩擦叫做静摩擦。
【注意】静摩擦力是物体相对静止时的摩擦力,故摩擦力的大小等于其受到的力的大小,可以随着其他力的改变而改变,当物体由相对静止变成相对运动时,摩擦力就变成滑动摩擦力。
5.有益摩擦:鞋底花纹、防滑垫、拉弦、皮带轮运货 有害摩擦:滑梯、机器转轴、旱冰鞋
增大有益摩擦的方法:①增加表面的粗糙程度 ②增加压力 ③变滚动为滑动
减小有害摩擦的方法:①降低表面的粗糙程度(添加润滑剂)②减小压力 ③变滑动为滚动 ④使接触面彼此分离(气垫船、磁悬浮)
同步练习
1.如图所示,体重为G的小明爬到竖直的杆上。静止时,所受的摩擦力为f1;后来沿杆匀速下滑,所受的摩擦力为f2,通过受力分析,可以判断出( )
A.静止时,
B.匀速下滑时,
C.静止时的f1等于匀速下滑时的f2
D.静止时的f1大于匀速下滑时的f2
【答案】C
【详解】由题意可知,小明在匀速下滑和静止的过程中,处于平衡状态,所以,摩擦力与重力是一对平衡力,大小均与重力相同,因此
故选C。
2.如图,物体甲在压力F1的作用下静止在竖直墙面上;物体乙在拉力F2的作用下在水平面上做匀速直线运动。若力F1和F2同时增大,则两物体受到的摩擦力大小会( )
A.甲不变,乙不变 B.甲不变,乙增大
C.甲增大,乙不变 D.甲增大,乙增大
【答案】A
【详解】如图,物体甲在压力F1的作用下静止在竖直墙面上,受力平衡,摩擦力等于物体甲的重力,当压力F1增大,仍静止,摩擦力仍等于物体重力,重力不变,摩擦力不变;物体乙在拉力F2的作用下在水平面上做匀速直线运动,受力平衡,摩擦力等于推力F2,若力F2增大,由于滑动摩擦力与压力和接触面的粗糙程度有关,两者都不变,则滑动摩擦力不变,则两物体受到的摩擦力大小会都不变。
故选A。
3.如图所示,物体A在拉力F=30N的作用下以0.1m/s的速度在足够长的物体B表面上做习速直线这动;物体B在水平地面上静止,此时弹簧测力计示数为22N。下列说法正确的是( )
A.物体A对物体B的摩擦力的大小为30N,方向向右
B.地面对物体B的摩擦力的大小为22N,方向向左
C.地面对物体B的摩擦力的大小为8N,方向向右
D.物体B对地面的摩擦力的大小为22N,方向向右
【答案】C
【详解】当两物体发生相对运动时,受到的摩擦力为滑动摩擦力;一般情况下,滑动摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反;物体处于静止状态或匀速直线运动状态时,受平衡力作用,即合力为零。
A.对A受力分析:A受到水平向左的拉力、水平向右的滑动摩擦力的作用,A做匀速直线运动,则拉力和滑动摩擦力是一对平衡力,大小相等,故A受到B的摩擦力为30N,方向水平向右;根据力的相互性可知,A对B的摩擦力为30N,方向水平向左, 故A错误;
BC.对整体分析,整体水平方向上受到水平向左的拉力、水平向右的弹簧测力计的拉力、地面对B的摩擦力,地面对B的摩擦力为
方向水平向右,故C正确,B错误;
D.物体间力的作用时相互的,地面对物体B的摩擦力的大小为8N,物体B对地面的摩擦力的大小为8N,方向水平向左,故D错误。
故选C。
4.如图甲所示,物体在水平拉力F的作用下,由静止沿粗糙水平面向右运动,0~6s内拉力随时间变化的规律如图乙,速度随时间变化的规律如图丙,则在2~4s内,物体克服摩擦力所做的功为( )
A.10J B.15J C.30J D.50J
【答案】C
【详解】由图乙可知,在2~4s内物体受到的拉力
F=3N
由图丙知,在2~4s内,物体在做匀速直线运动,所以,拉力与摩擦力是一对平衡力
f=F=3N
物体移动的距离
在2~4s内,物体克服摩擦力所做的功
W=fs=Fs=3N×10m=30J
故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
5.小景和同学们参加劳动实践活动,在基地种菜的过程中涉及到的有关科学现象,下列分析正确的是( )
A.静止在地面上的桶没有惯性
B.人静止时受到的摩擦力等于重力
C.人受到的重力和人对地面的压力是一对相互作用力
D.静止在水平地面上的桶受到的重力和支持力是一对平衡力
【答案】D
【详解】A.任何物体任何情况都有惯性,静止在地面上的桶有惯性,故A错误;
B.人静止时没有受到摩擦力,摩擦力的大小为零,人静止时受到的摩擦力不等于重力,故B错误;
C.人受到的重力和人对地面的压力方向相同,不是一对相互作用力,故B错误;
D.静止在水平地面上的桶受到的重力和支持力大小相等,方向相反,作用在一条直线上,作用在同一物体上,是一对平衡力,故D正确。
故选D。
6.在水平桌面上从左往右放置了甲乙丙丁四个完全相同的木块,现对四个木块施加不同的水平方向上的拉力,木块均静止不动,如图所示。则受到向左的摩擦力且最大的是木块( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
【答案】A
【详解】在水平桌面上从左往右放置了甲乙丙丁四个完全相同的木块,现对四个木块施加不同的水平方向上的拉力,木块均静止不动, 说明其水平方向和竖直方向都平衡;甲中受到向左的摩擦力3N;乙受到向右的摩擦力5N;丙受到向右的摩擦力3N;丁受到向左的摩擦力2N;所以则受到向左的摩擦力且最大的是木块是甲,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
7.如图所示,一铁块吸附在竖直放置的足够长的磁性平板上,在竖直向上拉力F的作用下,铁块以速度v竖直向上做匀速直线运动。下列说法正确的是( )
A.磁性平板对铁块的吸引力和铁块对磁性平板的吸引力是一对平衡力
B.拉力和磁性平板对铁块的摩擦力是一对平衡力
C.若铁块所受的吸引力突然消失,则它也不受摩擦力
D.若铁块以速度2v竖直向上做匀速直线运动,则拉力将变大
【答案】C
【详解】A.磁性平板对铁块的吸引力作用在铁块上,铁块对磁性平板的吸引力作用在平板上,大小相等、方向相反、作用在同一直线上,是一对相互作用力,故A错误;
B.铁块竖直方向受到竖直向上的拉力和竖直向下重力、磁性平板对铁块的摩擦力(方向竖直向下)作用处于平衡状态,则拉力F和磁性平板对铁块的摩擦力大小不相等,不是一对平衡力,故B错误;
C.滑动摩擦力的大小与压力的大小有关,若铁块所受的吸引力突然消失,即此时压力为零,则它受到的摩擦力也消失,故C正确;
D.铁块竖直向上做匀速直线运动时,处于平衡状态,铁块受到的拉力大小等于重力和摩擦力之和。若铁块以速度2v竖直向上做匀速直线运动,接触面的粗糙程度和铁块与磁性平板之间的压力不变,受到的摩擦力不变,铁块受到的重力也不变,则拉力F将不变,故D错误。
故选C。
8.如图所示,同一木块在同一粗糙水平地面上,先后以不同的速度被匀速拉动。图甲中速度为v1,图乙中速度为v2,图丙中木块上叠放一重物,共同速度为v3,且v1<v2<v3,匀速拉动该木块所需的水平拉力分别为F甲、F乙和F丙。下列关系正确的是( )
A.F甲<F乙<F丙 B.F甲>F乙>F丙
C.F甲=F乙<F丙 D.F甲<F乙=F丙
【答案】C
【详解】同一木块在同一粗糙水平地面上,先后以不同的速度被匀速拉动。匀速运动时,水平方向上摩擦力和拉力是一对平衡力,因为滑动摩擦力和压力的大小以及接触面的粗糙程度有关,与速度无关,故甲乙摩擦力相同,拉力也相同,即F甲=F乙,接触面越粗糙相同时,压力越大,摩擦力越大,故F乙<F丙,即F甲=F乙<F丙,故ABD错误,C正确。
故选C。
9.自助餐厅食品传送带上的餐盘向左运动(忽略空气阻力),如图所示,则下列情形中,餐盘在水平方向的受力情况是( )
A.传送带和餐盘一起向左匀速运动,餐盘受到的牵引力等于摩擦力
B.传送带向左逐渐加快时,餐盘只受到向左的摩擦力
C.传送带向左逐渐减慢时,餐盘受到向左的牵引力小于向右的摩擦力
D.传送带匀速运动中突然停止后,餐盘将不受任何力;一直以速度v运动下去
【答案】B
【详解】A.传送带和餐盘一起匀速运动,餐盘水平方向合力为零,不受摩擦力,A不符合题意;
B.向左加速,盘子由于惯性要保持原来的运动速度,所以有相对传送带向右的运动趋势,故受向左的摩擦力,B符合题意;
C.向左减慢,盘子由于惯性要保持原来的运动速度,所以有相对传送带向左的运动趋势,故受向右的摩擦力,不受牵引力,故C不符合题意;
D.传送带匀速运动中突然停止后,盘子由于惯性要保持原来的运动速度,所以有相对传送带向左的运动趋势,故受水平方向受向右的摩擦力。
故选B。
10.用皮带带动的机器,工人师傅在机器的转轴处加些润滑油,而在皮带上打一些皮带蜡,关于这两种做法,下列说法正确的是( )
A.前者是为了增大摩擦,后者是为了减小摩擦
B.前者是为了减小摩擦,后者是为了增大摩擦
C.两者都是为了增大摩擦
D.两者都是为了减小摩擦
【答案】B
【详解】用皮带转动的机器时,工人师傅在机器的转轴处加润滑油,目的是使接触面变光滑,以减小摩擦;在皮带上打一些皮带蜡,目的是使接触面变粗糙,达到增大摩擦力,防止打滑的目的,故B正确,ACD错误。
故选B。
11.粗糙水平面上一木箱重200N,当用50N的水平推力推木箱时,木箱静止不动,此时木箱受到水平方向的摩擦力为 N;当用100N的水平推力推木箱时,木箱恰能做匀速直线运动,木箱受到水平方向的摩擦力为 N;当用150N的水平推力推木箱时,木箱受到水平方向的摩擦力为 N。
【答案】 50 100 100
【详解】[1]木箱受到50N的推力,木箱处于静止状态,木箱水平方向上受到水平向前的推力和水平向后的静摩擦力作用,这两个力是平衡力,大小相等,推力是50N,静摩擦力是50N。
[2]木箱受到100N水平推力时,木箱恰好做匀速直线运动,木箱水平方向上受到水平向前的推力和水平向后的滑动摩擦力作用,这两个力是平衡力,大小相等,推力是100N,滑动摩擦力是100N。
[3]作用在木箱上的水平推力为150N,木箱运动时,没有改变压力大小和接触面粗糙程度,滑动摩擦力保持100N不变。
12.完全相同的A、B两物块叠放在水平地面上,用的水平力按如图甲所示作用在B物块上,A、B一起向右做匀速直线运动,此时B物块所受的摩擦力为 ;若将的水平力按如图乙所示作用在A物块上,它们仍一起向右做直线运动,乙图中A物块受到地面的摩擦力 。
【答案】 30 30
【详解】[1]甲图中推力在B上,以B为研究对象,B做匀速直线运动,所以其受到的推力F1与摩擦力平衡,B物块所受的摩擦力为30N。以AB为研究对象,AB一起匀速直线运动,A物块受桌面的摩擦力为30N。
[2]乙图中推力作用在A上,此时接触的粗糙程度不变,压力也不变,因此摩擦力也不变,所以A所受的摩擦力仍为30N。
13.如图,在两个大小相等的力F1和F2的作用下,质量为m的木块可在两长板之间以v的速度匀速向下滑落,如果保持力F1和F2的大小、方向不变,使木块以3v的速度匀速向上滑动,那么木块向上的推力应是 。
【答案】2mg
【详解】木块的受到的重力为:,在竖直方向,当木块在两个力的作用下匀速下滑时,由二力平衡条件可知:重力和摩擦力是平衡力,所以,木块受到的摩擦力大小为
方向为竖直向上;
当木块在两个力的作用下匀速上升时,由二力平衡条件可知:向上的推力与物体向下的重力、向下摩擦力的合力是平衡力,
由影响滑动摩擦大小的因素可知:匀速向上和匀速向下运动时,两个对物体的压力、接触面的粗糙程度不变;所以′,则
14.如图所示,在两块相同的竖直木板间,有质量均为m的四块相同的砖,用两个大小均为F的水平力压木板,使砖静止不动,则左边木板对第一块砖的摩擦力为 ,第二块砖对第三块砖的摩擦力为 。
【答案】 2mg 0
【详解】[1][2]先把四块砖看作一个整体:四块砖的总重力是4mg,两边的压力F相同,两边受到的摩擦力也相同,根据平衡力知识,向下的重力4mg与两边的摩擦力之和相等;故两边的砖块1和4各受到2mg的摩擦力作用,且方向竖直向上;对于第一块砖(1号):受到木板A向上的摩擦力作用,大小为2mg;自身向下的重力作用,大小为mg;根据平衡力知识,它(1号)还受到2号砖对它向下的摩擦力作用,大小为mg;根据力的作用是相互的,1号砖对2号砖的摩擦力大小为mg,方向向上;对于第二块砖(2号):已经受到了两个力的作用,分别是:自身向下的重力mg、1号砖对它(2号)的向上的摩擦力mg,这两个力正好是一对平衡力;故2号砖不再受其它力,即2号砖和3号砖之间没有力的作用;第二块砖对第三块砖的摩擦力大小也就为0。
15.小车子大学问。自行车是同学们生活中出行的好伙伴,它的构造和使用的过程中,都蕴含着许多科学知识。
(1)自行车骑行时,是依靠地面对轮子的摩擦力前进的, 正常前进时前轮受到的摩擦力方向是向 ;(填“前”或“后”)
(2)自行车一般装有前轮刹车、后轮刹车,当人骑自行车快速前进时,若遇紧急情况,一般应先捏紧 刹车,这样做的目的是防止急刹时车子由于惯性向前翻。
(3)根据所学,请分析自行车上其他构造方面的设计目的及相关科学知识 (至少答出两方面)。
【答案】 后 后轮 车把手、脚踏板、车轮胎表面做的粗糙,是为了增大摩擦;链条与齿轮之间添加润滑油,是为了减小摩擦;车座宽大,用力捏刹车,车尾灯等均可
【详解】(1)自行车骑行时,是依靠地面对轮子的摩擦力前进的, 正常前进时前轮相对地面向前运动,那么它受到的摩擦力方向与其相反,应该是向后的。
(2)自行车一般装有前轮刹车、后轮刹车,当人骑自行车快速前进时,若遇紧急情况,一般应先捏紧后轮刹车,这样做的目的是防止急刹时车子由于惯性向前翻。
(3)自行车上其他构造方面的设计目的及相关科学知识:
①车把手、脚踏板、车轮胎表面做的粗糙,是为了增大摩擦;
②链条与齿轮之间添加润滑油,是为了减小摩擦;
③车座宽大,是通过增大受力面积的方式减小压强;
④用力捏刹车是通过增大压力的方式增大摩擦;
⑤自行车的后尾灯利用反射保护自行车的安全。
16.小明用如图甲、乙、丙的步骤探究摩擦力的大小与哪些因素有关。
(1)实验中,他应将弹簧测力计沿 方向拉动木块,使木块在水平面上做 运动,并记下弹簧测力计的示数;
(2)比较步骤 可得:摩擦力的大小跟作用在物体表面上的压力有关,且压力越大,摩擦力越大。比较步骤甲与丙可得:摩擦力的大小跟接触面的 有关,且接触面越 ,摩擦力越大;
(3)小明在实验中还发现:在木块还没有被拉动的情况下,弹簧测力计仍然有示数,且示数逐渐增大,直到拉动木块为止。该现象表明:物体在静止时也可能受到 力的作用,且该力的大小与 力的大小有关;
(4)上学路上,小明看见一辆汽车陷进了泥坑里,司机将一些稻草塞进后轮底下,汽车很快就爬上来了,这是利用增大 的方法增大摩擦力。
【答案】 水平 匀速直线 甲、乙 粗糙程度 粗糙 摩擦 拉 接触面粗糙程度
【详解】(1)[1][2]用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动木块时,木块受到的拉力和摩擦力是平衡力,根据二力平衡条件可知,弹簧测力计的示数等于摩擦力大小。
(2)[3]比较步骤甲与乙知道,滑动摩擦力的大小跟作用在物体表面上的压力有关,且压力越大,滑动摩擦力越大。
[4][5]甲、丙两图中,压力相等,接触面的粗糙的不同,丙图中接触面比较粗糙,弹簧测力计的示数较大,摩擦力较大,可以得到摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关,接触面越粗糙,摩擦力越大。
(3)[6][7]在木块还没有被拉动的情况下,弹簧测力计仍然有示数,且示数逐渐增大,因为物体虽然处于静止状态,但有运动趋势,受到静摩擦力的作用,物体受平衡力,静摩擦力与弹簧测力计的拉力相等,且随拉力的增大而增大。
(4)[8]在车轮下垫稻草是增大了接触面的粗糙程度,从而增大了摩擦力。
17.小舟骑自行车时发现,在不同的路面上,停止踩脚踏板,车都能继续运动一段距离。于是小舟作出了以下猜想。
猜想一:车运动的距离可能与路面的粗糙程度有关;猜想二:车运动的距离可能与车速有关。
为验证猜想,他用毛巾、棉布、小车、斜面和长木板进行模拟实验,如图所示。
(1)为验证猜想一,应分别将毛巾、棉布铺在 (选填“斜面”“长木板”或“斜面和长木板”)上,并完成实验;
(2)在上述实验中,小车完全停止后,它在水平面上克服阻力所做的功 ;
A.在毛巾上更多 B.在棉布上更多
C.在木板上更多 D.三者一样多
(3)请用所给的器材,设计一个验证猜想二的实验方案,请简要叙述实验步骤。 。
【答案】 长木板 D 见详解
【详解】(1)[1]探究车运动的距离可能与路面的粗糙程度的关系,需要改变水平接触面的粗糙程度,应将毛巾、棉布铺在长木板上。
(2)[2]实验中消耗小车的机械能客克服阻力做功,由于小车具有的机械能相同,因此小车完全停止后,它在水平面上克服阻力所做的功相同,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
(3)[3]要探究车运动的距离与车速之前的关系,需要改变车运动的速度,即改变小车在斜面上下滑的高度。实验步骤:将同一辆小车从同一斜面的不同高度静止释放,记录并比较每次小车在水平面上滑过的距离。
18.小梦在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”时,作了如下猜想:
A.可能与接触面的粗糙程度有关;B.可能与压力的大小有关。
接着她按图所示的步骤进行实验:
(1)步骤①和②是为了验证猜想 (选填“A”或“B”);
(2)小梦接着按步骤①和③探究另一猜想。你认为步骤③能否测出摩擦力?
(3)小梦想:滑动摩擦力的大小是否与物体运动的速度有关呢?她用①的装置进行实验:先水平拉动木块匀速滑动,读出弹簧测力计的示数为2N,紧接着增大拉力使木块加速滑动,读出此时弹簧测力计的示数为4N。根据上述实验,小梦得到了“在压力和接触面粗糙程度一定时,物体运动的速度越大,滑动摩擦力越大”的结论。分析操作过程可知小梦的结论是不可信的,原因是 ;
(4)上题中小梦增大拉力使木块加速滑动时,木块所受的摩擦力为 N。
【答案】 A 不能 见解析 2
【详解】(1)[1]比较①②两图,接触面材料不同,压力相同,说明滑动摩擦力与接触面的粗糙程度有关,验证了猜想A。
(2)[2]图③中,沿斜上方拉木块,而木块受到的摩擦力与木块运动的方向相反,即沿水平方向左,因两个力不在同一直线上,不符合二力平衡的条件,故摩擦力与拉力不是平衡力,两个力大小不相等,故不能测出摩擦力。
(3)[3]用弹簧测力计拉动木块做匀速直线运动时,弹簧测力计显示拉力大小;木块做加速直线运动,拉力大于滑动摩擦力,所以弹簧测力计示数大于滑动摩擦力大小,所以小梦的结论不可信,原因是:没有控制木块做匀速直线运动,弹簧测力计示数不等于滑动摩擦力大小。
(4)[4]水平拉动木块匀速滑动,读出弹簧测力计的示数为2N,此时摩擦力的大小是2N,因影响滑动摩擦力大小因素有两个:压力大小和接触面的粗糙程度都不变,故小梦增大拉力使木块加速滑动时,木块所受的摩擦力为2N。
19.为了研究“影响滑动摩擦力大小的因素”,小刚做了如图所示的实验
(1)如图甲乙实验,用水平力F拉动物块A在水平桌面上匀速直线运动,发现图甲中的弹簧测力计示数小于图乙中的弹簧测力计示数。对应的实验的结论为: ;
(2)为了进一步深入研究有关问题,小刚又用一块各侧面光滑程度完全相同的物块C替代物块A,按照如图丙所示的四种方式,用水平力F拉动物块C在水平桌面上做匀速直线运动时,弹簧测力计四次示数分别为垫放毛巾时F1、平放木板表面F2、侧放木板表面F3、垫放铅笔时F4,则 F1 F2 F3 F4 。(选填“>”、“=”或“<”)
【答案】 接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大 > = >
【详解】(1)[1]甲、乙实验,接触面的粗糙程度相同,压力不同,且图甲中的弹簧测力计示数小于图乙中的弹簧测力计示数,所以得出的结论是:当接触面的粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大。
(2)[2][3][4]影响滑动摩擦力大小的因素是接触面的粗糙程度以及压力的大小,垫放毛巾时F1与平放木板表面F2压力相同,接触面的粗糙程度不同,故
F1>F2
平放木板表面F2与侧放木板表面F3压力相同,接触面的粗糙程度相同,故
F2=F3
垫放铅笔时F4属于滚动摩擦,滚动摩擦力小于滑动摩擦力的大小,故
F1>F2=F3>F4
20.小明按如下步骤完成探究“影响滑动摩擦力大小的因素”的实验:
A.如图甲所示,将木块A平放在长木板B上,缓缓地匀速拉动木块A,保持弹簧测力计示数稳定,并记录其示数;
B.如图乙所示,将毛巾固定在长木板B上,木块A平放在毛巾上,缓缓地匀速拉动木块A,保持弹簧测力计示数稳定,并记录了其示数;
C.如图丙所示,将木块A平放在长木板B上,并在木块A上放一钩码,缓缓地匀速拉动木块A,保持弹簧测力计示数稳定,并记录了其示数。
(1)由图中 两图可知:当接触面粗糙程度一定时,接触面受到的压力越大,滑动摩擦力越大;
(2)由图中甲、乙两图可知: ;
(3)实验后小组交流讨论时发现:在实验中很难使木块做匀速直线运动,于是小丽设计了如图丁所示的实验装置,该装置的优点是 (选填“需要”或“不需要”)长木板做匀速直线运动。
【答案】 甲、丙 见解析 不需要
【详解】(1)[1]探究滑动摩擦力与压力的关系,保持接触面的粗糙程度不变,改变压力大小,选择图甲和图丙进行实验;由图中甲、丙两图可知:当接触面粗糙程度一定时,接触面受到的压力越大,滑动摩擦力越大。
(2)[2]由图中甲、乙两图可知:压力的大小是相同的,乙图中接触面比较粗糙,弹簧测力计的示数较大,摩擦力较大,可以得到当接触面受到的压力一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
(3)[3]如图中丁图所示的实验装置,A相对于地面静止,受到摩擦力和测力计的拉力为一对平衡力,大小相等,不需要长木板做匀速直线运动。
21.如图所示,三物块A、B、C叠放在水平桌面上,水平拉力F作用于C物体,使A、B、C以相同速度水平向右做匀速直线运动。
(1)桌面对A的摩擦力 (填“大于”“等于”或“小于”)水平拉力F;
(2)在其他条件不变的情况下取走B,A将做 (填“加速”“匀速”或“减速”)运动。
【答案】 等于 加速
【详解】(1)[1]B随A一起做速直线运动,既没有相对运动,也没有相对运动的趋势,B与A之间不存在摩擦力,故B不受摩擦力;以C为研究对象,C做速直线运动水平方向的拉力F与A对C的静摩擦力fc是对平衡力,大小相等,故;以整体为研究对象,A、B、C以共同速度向右做匀速直线运动,水平方向受到桌面对A的摩擦力f和拉力F是一对平衡力,其大小相等,故。
(2)[2]在其他条件不变的情况下取走B,A对桌面的压力变小,则桌面对 A摩擦力变小,以A、C整体为研究对象,桌面对A、C整体的摩擦力小于拉力F,故A、C将做加速运动。
22.如图1所示,水平地面上有一长方体木块。小明用水平推力F把木块向前推动,此过程中,推力F和木块前进的速度v的大小随时间t的变化情况分别如图2甲、乙所示。请在图2丙中画出0∼6秒内木块所受的摩擦力f随时间t变化的图线,并说明各时间段摩擦力变化的理由。
【答案】见解析
【详解】0~1秒,木块处于静止状态,摩擦力等于水平推力100N。
3~5秒,木块做匀速直线运动,受到的滑动摩擦力等于推力200N。
1~3秒,木块做加速运动,5~6秒,木块做减速运动,受到的摩擦力均为滑动摩擦力,而滑动摩擦力与推力大小无关,物体间接触面粗糙程度和物体间的压力不变,物体受到的滑动摩擦力不变,等于200N。如图所示:
原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!6
学科网(北京)股份有限公司
学科网(北京)股份有限公司
$$