内容正文:
第07讲 摩擦力
模块一 思维导图串知识
模块二 基础知识全梳理(吃透教材)
模块三 教材习题学解题
模块四 核心考点精准练(4大考点)
模块五 小试牛刀过关测
1. 能根据生活体验认识摩擦力。
2. 能根据二力平衡的条件用弹簧测力计粗略的测量水平运动物体所受的滑动摩擦力。
3. 经历研究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关的实验过程,知道滑动摩擦力的大小跟接触面所受的压力和接触面的粗糙程度的关系。
4.认识摩擦在生产或生活中的利用与防止,并能正确说出增大或减小摩擦的方法。
1、摩擦力
(1)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。
(2)滑动摩擦力的测量:用弹簧测力计水平匀速拉动木块,根据二力平衡可知,木块所受的滑动摩擦力等于弹簧测力计的示数。
(3)摩擦力的分类:滑动摩擦力、静摩擦力、滚动摩擦力。
(4)摩擦力的方向:平行于接触面,与相对运动(趋势)方向相反。
注:“相对”是指相对于施力物体。
2、探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关
(1)实验思路:只要控制接触面相同,测量不同压力下物体受到的滑动摩擦力,就可以找到滑动摩擦力与压力的关系;同理,控制压力不变,改变接触面的粗糙程度,就可以找到滑动摩擦力与接触面的粗糙程度的关系。(控制变量法)
注:压力大小可以通过在木块上加减砝码来改变;接触面粗糙程度可以通过更换接触面的材料来改变。
(2)实验过程:①用弹簧测力计拉动木块,使它沿水平长木板匀速滑动,测出木块与长木板之间的滑动摩擦力。
②在木块上放不同数量的钩码,改变压力,测量滑动摩擦力。
③换用材料相同但表面粗糙的长木板,保持压力不变,测量滑动摩擦力。
(3)实验结论:滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力有关,接触面受到的压力越大,滑动摩擦力越大:滑动摩擦力的大小还与接触面的粗糙程度有关,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。另外,滑动摩擦力的大小还与接触面的材料有关。
3. 摩擦力的大小
(1)静摩擦力:静摩擦力的大小根据平衡力来求解。
(2)滑动摩擦力:①物体做匀速直线运动时,滑动摩擦力大小根据平衡力来求解;②物体做变速运动时,摩擦力等于匀速直线运动时的摩擦力(压力、接触面的粗糙程度不变)。
4、摩擦的利用和防止
(1)增大摩擦的方法:①增大压力;②增大接触面的粗糙程度;③ 变滑动为滚动。
(2)减小摩擦的方法:①减小压力;②减小接触面的粗糙程度;③ 变滚动为滑动;④ 分离接触面。
教材习题01
北方城市在下大雪后,因为路滑,容易发生交通事故。过去,居民使用的燃料主要是煤,下大雪后,有些居民将煤渣撒在结冰的路面上,你知道这是为什么吗?
解题方法
压力一定时,接触面越粗糙,物体所受摩擦力越大。
……
【答案】下大雪后,人们常常将煤渣撒在结冰的路面上,是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦的。特别是当大量的煤渣被路上往来的车辆压入冰面以下时,摩擦力会更大。
教材习题02
在自行车中有的设计是为了增大摩擦,有的是为了减小摩擦。请各举两例说明是通过什么方法来增大或减小摩擦的。
解题方法
根据影响摩擦力大小的因素,结合自行车的结构进行分析。
……
【答案】轮胎、脚踏板上以及车把上都刻有凹凸不平的花纹,利用了增加接触面的粗糙程度来增大摩擦。刹车时,用力捏紧车闸,是利用增大压力的方法来增大摩擦的。
在轴的位置放置滚珠或轴承,变滑动摩擦为滚动摩擦来减小摩擦;往自行车的转动部分加润滑油使原来接触的表面彼此分离来减小摩擦。
教材习题03
冰壶比赛时,运动员需要不断调节自己的运动情况。如图所示,一名运动员穿的两只鞋的鞋底材质并不相同,蹬冰脚的鞋底为橡胶制成的,而滑行脚的鞋底为塑料制成的。运动员需要滑行时,全身由滑行鞋支撑,蹬冰鞋不与冰面接触;运动员需要停下时,用蹬冰鞋接触冰面进行控制。
请你利用本节知识说明运动员是怎样改变摩擦力大小的?
解题方法
根据影响摩擦力大小的因素,结合实际进行分析。
……
【答案】相同条件下,橡胶比塑料粗糙,穿橡胶底(蹬冰脚)可以通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力;
滑行脚的鞋底为塑料制成,这样可以通过减小接触面的粗糙程度来减小摩擦力,便于滑行。
教材习题04
如果上课时教室内的摩擦力突然消失10s,我们身边的情景将会发生哪些变化?描述两个可能出现的场景。
解题方法
想想生活中哪些地方应用到了摩擦力,据此分析没有摩擦力会出现的场景。
……
【答案】摩擦在生活中无处不在,我们的很多活动都离不开摩擦,如果没有摩擦力:①圆珠笔无法写字,因为没有摩擦,笔内的滚珠不转动;②眼镜会从鼻梁上滑下来;③橡皮无法使用;④粉笔无法写字;⑤倾斜放置的东西都会滑下;⑥天花板上吊灯会因螺丝滑脱而掉落等。
考点一 摩擦力
1.如果上课时教室内的摩擦力突然消失10s,下列情景可能出现的是( )
A.老师和同学走路更轻盈 B.同学用橡皮擦掉纸上的字
C.老师拿着粉笔在黑板上写字 D.轻轻一吹,书桌上的课本便可飞出去
2.(多选)如图所示,小球M放在光滑的水平面上,与竖直墙面接触,处于静止状态,那么小球受到的力有( )
A.自身的重力 B.墙的弹力 C.地面的摩擦力 D.地面的支持力
3.如图所示,请画出木箱A所受重力和摩擦力的示意图(点A为力的作用点)。
考点二 探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关
4.在探究影响摩擦力大小的因素的实验中,小明用完全相同的木块分别做了如图所示的甲、乙、丙三个实验。
(1)实验时,弹簧测力计必须沿 方向拉动木块做匀速直线运动,此时,弹簧测力计的示数 (选填“大于”、“等于”或“小于”)木块所受摩擦力的大小。
(2)甲、丙两个实验说明滑动摩擦力的大小与 有关; 两个实验说明滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。
(3)为了验证“滑动摩擦力的大小是否跟接触面积有关”,小明在上述甲实验的基础上,将木块沿竖直方向切去一半继续进行实验,这种做法是 (选填“正确”或“错误”)的,理由是 。
(4)实验时,小明发现很难控制木块做匀速运动,于是,他对实验装置进行了如图丁所示的改进:水平向左拉木板,木板相对于地面向左运动,木块A相对于地面保持静止,此时弹簧测力计的示数为0.8N,则木块A受到的滑动摩擦力是 N,方向 (选填“水平向左”或“水平向右”),此过程中木板不必做匀速直线运动。
考点三 摩擦力的大小
5.(多选)如图甲所示,放在水平地面上的物块,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间的关系图象如图乙所示,物体运动速度v与时间t的关系图象如图丙所示。下列有关说法正确的是( )
A.1s时物体没有运动是因为推力小于摩擦力
B.0~6s内,物体始终受到平衡力的作用
C.2~6s内,物体受到的摩擦力的大小不变
D.t=3s时,物体受到的摩擦力为2N
6.如图所示,一个物体重10N,用30N的力F垂直于墙壁压住物体使其静止,则物体受到的摩擦力大小是 N;若压力增大到50N时物体仍然静止,则物体受到的摩擦力将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
7.如图所示,木板B在的水平拉力作用下,沿水平方向做匀速直线运动,此时弹簧测力计的示数是4N,则木块A受到的滑动摩擦力是 N;物体B受到地面的摩擦力是 N。
8.如图甲所示,完全相同的木块A和B叠放在水平桌面上,每个木块重10N,在12N的水平拉力F1作用下,A、B一起做匀速直线运动,此时木块B所受的摩擦力为 N,若将A、B紧靠着放在水平桌面上,用水平力F2推A使它们一起匀速运动(如图乙所示),则推力F2= N。
考点四 摩擦的利用和防止
9.下列做法能增大摩擦力的是( )
A.用力握紧球拍 B.滚动轴承
C.行李箱底部装轮子 D.给机器加润滑油
10.教室的门关不紧,常被风吹开。热心为班级做贡献的小明同学在门与门框之间垫上一块硬纸片,门就不易被风吹开了。下列解释合理的是( )
A.垫硬纸片前,门被风吹开是因为门没有受到摩擦力的作用
B.垫硬纸片前,门被风吹开是因为风吹门的力小于门受到的摩擦力
C.垫硬纸片后,门没被风吹开是因为风吹门的力大于门受到的摩擦力
D.垫硬纸片后,门没被风吹开是因为通过增大压力增大了门受到的摩擦力
一、单选题
1.小明观看亚运会比赛时,看到以下场景,其中属于减小摩擦的是( )
A.滑板运动员的滑板装有轮子 B.自行车运动员刹车时用力捏闸
C.体操运动员在手上涂防滑粉 D.长跑运动员鞋底有粗糙的花纹
2.如图所示的四个实例中,目的是为了增大摩擦的是( )
A.气垫船在水面上行驶
B.给木箱上装轮子
C.给合页加润滑剂
D.自行车把手上有花纹
3.为了提升队伍综合应急救援实战能力,消防大队严密组织开展爬绳爬杆训练。消防战士沿竖直的杆匀速向上爬时,他所受到的摩擦力为f1,当他匀速滑下时,所受到的摩擦力为f2,则下列说法正确的是( )
A.f1>f2 B.f1<f2
C.f1方向为竖直向上 D.f2方向为竖直向下
4.如图所示,水平地面上的小车在拉力F的作用下做加速运动,在拉力逐渐减小至零的过程中,小车所受的摩擦力将( )
A.逐渐减小 B.先增大,后减小
C.不变 D.先减小,后增大
5.如图所示,物块A重20N,用50N的水平压力F将它紧压在竖直的墙面上。当物块静止后将压力F撤去,物块沿墙面下滑时,物块与墙面间的摩擦力( )
A.大于20N B.小于20N
C.等于20N D.等于0
6.如图甲所示,水平地面上的一物体,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系和物体的速度v与时间t的关系如图乙所示,以下说法正确的是( )
A.0~2秒,物体没有推动,是因为推力小于摩擦力
B.2~4秒物体做匀速直线运动
C.2~4秒物体受到的摩擦力是3N
D.4~6秒,物体受到的摩擦力与水平推力是一对平衡力
7.现有A、B两个物体,A的重力为10N,B的重力为20N。如图甲所示,A、B两物体粗糙程度一样,在的推力作用下,以相同的速度v一起向右做匀速直线运动;然后将A、B平放,如图乙,在相同水平面上用推着AB以v做匀速直线运动。下列说法中正确的是( )
A.图甲中,物体A受摩擦力,方向水平向右
B.图甲中,B对地面的压力为20N
C.采用图乙方式推AB时,A、B总摩擦力为30N
D.图乙中,若增大,A、B所受总摩擦力不变
8.如图所示,同一木块在同一粗糙水平面上,先后以不同的速度被匀速拉动。甲图中速度为v1,乙图中速度为v2,丙图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.小枫同学用弹簧测力计水平拉着木块向右运动时,做了三次实验,木块三次的速度与时间关系图象如图2所示,三次接触面粗糙程度均相同,则弹簧测力计三次示数F1、F2、F3的大小关系为( )
A.F1=F2<F3 B.F1<F2<F3 C.F1=F2=F3 D.F1<F2=F3
10.如图,M、N两个物体叠放在水平面上保持静止,同时有F=10N的两个水平力分别作用于M、N两物体上,下列分析正确的是( )
A.M和N之间摩擦力为20N
B.地面对N的摩擦力为0N
C.地面对N的摩擦力为10N,方向水平向左
D.地面对N的摩擦力为10N,方向水平向右
二、填空题
11.如图所示,用手握住重为3N的水杯静止,杯子因受到方向 的摩擦力而不会掉下来,杯子受到的摩擦力为 N;当拿着杯子匀速向上移动时,杯子受到的摩擦力为 N。当增大握杯子的力时,杯子所受的摩擦力将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
12.书法是中华优秀传统文化的重要组成部分,校园书法传承蔚然成风。如图,小明在练习书法时,手执毛笔竖直悬空静止,若手握笔杆的力增大,笔受到的摩擦力将 (选填“增大”、“减小”或“不变”);在纸上从左向右写一横,笔运行中笔毫向左弯曲,此时笔毫所受摩擦力的方向 (选填“向左”或“向右”),下方的白纸 (选填“会”或“不会”)受到毛笔对它的摩擦力作用。
三、作图题
13.冰壶比赛中,推出去的冰壶最终会慢慢停下来。如图是正在水平向右运动的冰壶,请画出此时冰壶的受力示意图。
14.如图所示,带支架的小车沿水平面向右运动,小球A用细线悬挂于支架上,物块B在表面粗糙的小车上与小车保持相对静止,当小球A的状态如图所示时,请画出此时物块B的受力示意图。
四、实验题
15.小明在“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中,提出以下猜想:
猜想一:滑动摩擦力的大小与压力大小有关;
猜想二:滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。
为了验证猜想,小明设计了如图所示的实验。实验中小明用到了一个弹簧测力计、一块木块、一个砝码、一块长木板和一条毛巾。
(1)测量前小明观察弹簧测力计,发现指针并没有对准零刻度线,为了准确测量滑动摩擦力,实验前应该先在 (选填“水平”或“竖直”)方向对弹簧测力计调零;
(2)如图甲所示,小明把木块平放在长木板上,用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动木块,由图甲可知木块此时受到的滑动摩擦力大小为 N;
(3)通过比较分析图甲、乙两次实验,可得结论:在接触面粗糙程度相同时, 越大,滑动摩擦力越大;
(4)小明为了进一步探究猜想二,进行如图丙所示的实验。由于所用的弹簧测力计量程较小,当弹簧测力计的示数达到最大值时仍没拉动木块,为了用现有的实验器材顺利完成此实验探究,可采取的办法是: ;
(5)在图甲实验中,若沿水平方向拉着木块以比原来更大的速度匀速运动,你认为木块受到滑动摩擦力的大小将 (选填“变大”“变小”或“不变”),理由是 。
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第07讲 摩擦力
模块一 思维导图串知识
模块二 基础知识全梳理(吃透教材)
模块三 教材习题学解题
模块四 核心考点精准练(4大考点)
模块五 小试牛刀过关测
1. 能根据生活体验认识摩擦力。
2. 能根据二力平衡的条件用弹簧测力计粗略的测量水平运动物体所受的滑动摩擦力。
3. 经历研究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关的实验过程,知道滑动摩擦力的大小跟接触面所受的压力和接触面的粗糙程度的关系。
4.认识摩擦在生产或生活中的利用与防止,并能正确说出增大或减小摩擦的方法。
1、摩擦力
(1)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。
(2)滑动摩擦力的测量:用弹簧测力计水平匀速拉动木块,根据二力平衡可知,木块所受的滑动摩擦力等于弹簧测力计的示数。
(3)摩擦力的分类:滑动摩擦力、静摩擦力、滚动摩擦力。
(4)摩擦力的方向:平行于接触面,与相对运动(趋势)方向相反。
注:“相对”是指相对于施力物体。
2、探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关
(1)实验思路:只要控制接触面相同,测量不同压力下物体受到的滑动摩擦力,就可以找到滑动摩擦力与压力的关系;同理,控制压力不变,改变接触面的粗糙程度,就可以找到滑动摩擦力与接触面的粗糙程度的关系。(控制变量法)
注:压力大小可以通过在木块上加减砝码来改变;接触面粗糙程度可以通过更换接触面的材料来改变。
(2)实验过程:①用弹簧测力计拉动木块,使它沿水平长木板匀速滑动,测出木块与长木板之间的滑动摩擦力。
②在木块上放不同数量的钩码,改变压力,测量滑动摩擦力。
③换用材料相同但表面粗糙的长木板,保持压力不变,测量滑动摩擦力。
(3)实验结论:滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力有关,接触面受到的压力越大,滑动摩擦力越大:滑动摩擦力的大小还与接触面的粗糙程度有关,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。另外,滑动摩擦力的大小还与接触面的材料有关。
3. 摩擦力的大小
(1)静摩擦力:静摩擦力的大小根据平衡力来求解。
(2)滑动摩擦力:①物体做匀速直线运动时,滑动摩擦力大小根据平衡力来求解;②物体做变速运动时,摩擦力等于匀速直线运动时的摩擦力(压力、接触面的粗糙程度不变)。
4、摩擦的利用和防止
(1)增大摩擦的方法:①增大压力;②增大接触面的粗糙程度;③ 变滑动为滚动。
(2)减小摩擦的方法:①减小压力;②减小接触面的粗糙程度;③ 变滚动为滑动;④ 分离接触面。
教材习题01
北方城市在下大雪后,因为路滑,容易发生交通事故。过去,居民使用的燃料主要是煤,下大雪后,有些居民将煤渣撒在结冰的路面上,你知道这是为什么吗?
解题方法
压力一定时,接触面越粗糙,物体所受摩擦力越大。
……
【答案】下大雪后,人们常常将煤渣撒在结冰的路面上,是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦的。特别是当大量的煤渣被路上往来的车辆压入冰面以下时,摩擦力会更大。
教材习题02
在自行车中有的设计是为了增大摩擦,有的是为了减小摩擦。请各举两例说明是通过什么方法来增大或减小摩擦的。
解题方法
根据影响摩擦力大小的因素,结合自行车的结构进行分析。
……
【答案】轮胎、脚踏板上以及车把上都刻有凹凸不平的花纹,利用了增加接触面的粗糙程度来增大摩擦。刹车时,用力捏紧车闸,是利用增大压力的方法来增大摩擦的。
在轴的位置放置滚珠或轴承,变滑动摩擦为滚动摩擦来减小摩擦;往自行车的转动部分加润滑油使原来接触的表面彼此分离来减小摩擦。
教材习题03
冰壶比赛时,运动员需要不断调节自己的运动情况。如图所示,一名运动员穿的两只鞋的鞋底材质并不相同,蹬冰脚的鞋底为橡胶制成的,而滑行脚的鞋底为塑料制成的。运动员需要滑行时,全身由滑行鞋支撑,蹬冰鞋不与冰面接触;运动员需要停下时,用蹬冰鞋接触冰面进行控制。
请你利用本节知识说明运动员是怎样改变摩擦力大小的?
解题方法
根据影响摩擦力大小的因素,结合实际进行分析。
……
【答案】相同条件下,橡胶比塑料粗糙,穿橡胶底(蹬冰脚)可以通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力;
滑行脚的鞋底为塑料制成,这样可以通过减小接触面的粗糙程度来减小摩擦力,便于滑行。
教材习题04
如果上课时教室内的摩擦力突然消失10s,我们身边的情景将会发生哪些变化?描述两个可能出现的场景。
解题方法
想想生活中哪些地方应用到了摩擦力,据此分析没有摩擦力会出现的场景。
……
【答案】摩擦在生活中无处不在,我们的很多活动都离不开摩擦,如果没有摩擦力:①圆珠笔无法写字,因为没有摩擦,笔内的滚珠不转动;②眼镜会从鼻梁上滑下来;③橡皮无法使用;④粉笔无法写字;⑤倾斜放置的东西都会滑下;⑥天花板上吊灯会因螺丝滑脱而掉落等。
考点一 摩擦力
1.如果上课时教室内的摩擦力突然消失10s,下列情景可能出现的是( )
A.老师和同学走路更轻盈 B.同学用橡皮擦掉纸上的字
C.老师拿着粉笔在黑板上写字 D.轻轻一吹,书桌上的课本便可飞出去
【答案】D
【详解】A.没有摩擦力时,老师和同学走路会在地面上打滑,无法前行,故A不符合题意;
B.橡皮擦掉纸上的字,利用的是摩擦力,没有摩擦力时,橡皮无法擦掉纸上的字,故B不符合题意;
C.老师拿粉笔在黑板上写字依靠的是摩擦力,没有没有摩擦力时,粉笔无法在黑板上写字,故C不符合题意;
D.教室内的摩擦力突然消失,轻轻一吹,书桌上的课本在力的作用下由静止变为运动,且此时课本在水平方向不受到力的作用,课本将保持匀速直线运动,故D符合题意。
故选D。
2.(多选)如图所示,小球M放在光滑的水平面上,与竖直墙面接触,处于静止状态,那么小球受到的力有( )
A.自身的重力 B.墙的弹力 C.地面的摩擦力 D.地面的支持力
【答案】AD
【详解】以小球为研究对象,小球一共受到两个力作用:重力,地面对支持力,墙壁对小球没有弹力,因为小球与墙壁尽管接触,但没有挤压,不存在弹性形变。故AD符合题意,BC不符合题意。
故选AD。
3.如图所示,请画出木箱A所受重力和摩擦力的示意图(点A为力的作用点)。
【答案】
【详解】过物体的重心作沿斜面向上的力,即摩擦力f;过此点作竖直向下的力,即为重力G。如图所示∶
考点二 探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关
4.在探究影响摩擦力大小的因素的实验中,小明用完全相同的木块分别做了如图所示的甲、乙、丙三个实验。
(1)实验时,弹簧测力计必须沿 方向拉动木块做匀速直线运动,此时,弹簧测力计的示数 (选填“大于”、“等于”或“小于”)木块所受摩擦力的大小。
(2)甲、丙两个实验说明滑动摩擦力的大小与 有关; 两个实验说明滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。
(3)为了验证“滑动摩擦力的大小是否跟接触面积有关”,小明在上述甲实验的基础上,将木块沿竖直方向切去一半继续进行实验,这种做法是 (选填“正确”或“错误”)的,理由是 。
(4)实验时,小明发现很难控制木块做匀速运动,于是,他对实验装置进行了如图丁所示的改进:水平向左拉木板,木板相对于地面向左运动,木块A相对于地面保持静止,此时弹簧测力计的示数为0.8N,则木块A受到的滑动摩擦力是 N,方向 (选填“水平向左”或“水平向右”),此过程中木板不必做匀速直线运动。
【答案】(1) 水平 等于
(2) 压力大小 甲、乙
(3) 错误 没有保持压力大小相等
(4) 0.8 水平向左
【详解】(1)[1][2]弹簧测力计拉动木块时,弹簧测力计显示拉力大小,木块水平方向上受到水平向左的滑动摩擦力和水平向右的拉力,木块进行匀速直线运动时,这两个力是一对平衡力,大小相等,所以其目的是使滑动摩擦力等于弹簧测力计示数。
(2)[1]甲、丙两图接触面粗糙程度相同,压力不同、弹簧测力计的示数不同,滑动摩擦力大小不相同,可探究滑动摩擦力大小跟压力大小的关系。
[2]比较甲、乙两图中的测力计示数,压力相同,接触面的粗糙程度不同,乙表面粗糙程度较大,乙中弹簧测力计的示数大于甲中弹簧测力计的示数,所以乙的滑动摩擦力更大,由此说明滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。
(3)[1][2]研究滑动摩擦力的大小可能跟接触面的面积有关,要控制压力和接触面粗糙程度相同,将木块沿竖直方向切去一半继续进行实验,此时压力大小改变了,接触面面积大小也改变了,这种做法是错误的,理由是没有控制压力大小相同。
(4)[1][2]将实验装置改成如图丁所示,木块相对地面处于静止状态,受到弹簧测力计的拉力与木块受到的摩擦力为一对平衡力,此时弹簧测力计的示数等于木块受到的摩擦力,弹簧测力计示数0.8N,故摩擦力为0.8N;方向是与弹簧测力计的拉力方向相反,即水平向左。
考点三 摩擦力的大小
5.(多选)如图甲所示,放在水平地面上的物块,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间的关系图象如图乙所示,物体运动速度v与时间t的关系图象如图丙所示。下列有关说法正确的是( )
A.1s时物体没有运动是因为推力小于摩擦力
B.0~6s内,物体始终受到平衡力的作用
C.2~6s内,物体受到的摩擦力的大小不变
D.t=3s时,物体受到的摩擦力为2N
【答案】CD
【详解】A.据乙图可知,时间1s时物质受到水平向右的推力为1N,据丙图可知,物体当前静止,处于平衡状态,受到的推力和摩擦力是一对平衡力,大小相等,故A错误;
B.由图丙可知,0~6s内,其中2-4s物体在做加速运动,不处于平衡状态,不受平衡力的作用,故B错误;
C.2~6s内,物体运动,产生的摩擦力是滑动摩擦力,由于压力和接触面的粗糙程度不变,则摩擦力不变,故C正确;
D.t=3s时,物体做加速运动,受到的摩擦力属于滑动摩擦力,据丙图可知,4-6s内物体做匀速直线运动,受平衡力的作用,此时摩擦力与推力大小相等,根据乙图可知为2N,物体在运动过程中压力和接触面的粗糙程度不变,则摩擦力不变,因此t=3s时,物体受到的摩擦力也为2N,故D正确。
故选CD。
6.如图所示,一个物体重10N,用30N的力F垂直于墙壁压住物体使其静止,则物体受到的摩擦力大小是 N;若压力增大到50N时物体仍然静止,则物体受到的摩擦力将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】 10 不变
【详解】[1]用30N的力F垂直于墙壁压住物体使其静止,处于平衡状态,受平衡力作用,即物体在竖直方向上受竖直向下的重力和竖直向上静摩擦力的作用,故摩擦力为
f=G=10N
[2]若压力增大到50N时物体仍然静止时,物体仍平衡,受到的重力不变,与之平衡的摩擦力不变,即摩擦力仍为10N。
7.如图所示,木板B在的水平拉力作用下,沿水平方向做匀速直线运动,此时弹簧测力计的示数是4N,则木块A受到的滑动摩擦力是 N;物体B受到地面的摩擦力是 N。
【答案】 4 6
【详解】[1]木块A在弹簧测力计的拉力和木板B对它的滑动摩擦力的作用下处于静止状态,弹簧测力计的拉力和木板B对它的滑动摩擦力是一对平衡力,大小相等,此时弹簧测力计的示数是4N,则木块A受到的滑动摩擦力是4N。
[2]木板B在的水平拉力作用下,沿水平方向做匀速直线运动,则在水平方向上,它受到的拉力、A对它向左的滑动摩擦力、地面对它向左的滑动摩擦力,三个力平衡,由相互作用力大小相等可知,A对木板B向左的滑动摩擦力大小为4N。所以,物体B受到地面的摩擦力是
8.如图甲所示,完全相同的木块A和B叠放在水平桌面上,每个木块重10N,在12N的水平拉力F1作用下,A、B一起做匀速直线运动,此时木块B所受的摩擦力为 N,若将A、B紧靠着放在水平桌面上,用水平力F2推A使它们一起匀速运动(如图乙所示),则推力F2= N。
【答案】 0 12
【详解】[1]在12N的水平拉力F1作用下,A、B一起做匀速直线运动,因此,A、B都受平衡力作用,在水平方向B不受拉力,因此B受到的摩擦力为0N。
[2]若将A、B紧靠着放在水平桌面上,接触面的粗糙程度不变,压力也不变,因此摩擦力也不变,它们一起做匀速直线运动时,仍处于平衡状态,受到的推力等于摩擦力,故需要的推力F2=12N。
考点四 摩擦的利用和防止
9.下列做法能增大摩擦力的是( )
A.用力握紧球拍 B.滚动轴承
C.行李箱底部装轮子 D.给机器加润滑油
【答案】A
【详解】A.用力握紧球拍,是在接触面粗糙程度相同的情况下,通过增大压力的方法增大摩擦力,故A符合题意;
BC.滚动轴承和行李箱底部装轮子,把滑动摩擦改为滚动摩擦,属于减小摩擦,故BC不符合题意;
D.车轴加润滑油是通过使接触面分离的方法减小摩擦,故D不符合题意。
故选A。
10.教室的门关不紧,常被风吹开。热心为班级做贡献的小明同学在门与门框之间垫上一块硬纸片,门就不易被风吹开了。下列解释合理的是( )
A.垫硬纸片前,门被风吹开是因为门没有受到摩擦力的作用
B.垫硬纸片前,门被风吹开是因为风吹门的力小于门受到的摩擦力
C.垫硬纸片后,门没被风吹开是因为风吹门的力大于门受到的摩擦力
D.垫硬纸片后,门没被风吹开是因为通过增大压力增大了门受到的摩擦力
【答案】D
【详解】A.垫硬纸片前,被风吹开是因为门受到的滑动摩擦力很小,风很容易克服摩擦将门吹开,故A不符合题意;
B.垫硬纸片前,门被风吹开是因为风吹门的力大于门受到的摩擦力,故B不符合题意;
C.垫硬纸片后,门没被吹开,说明门处于静止状态,是因为风吹门的力等于门受到的摩擦力,故C不符合题意;
D.垫硬纸片后,使门与门框之间的压力增大,因此是通过增大压力来增大门受到的摩擦力,故D符合题意。
故选D。
一、单选题
1.小明观看亚运会比赛时,看到以下场景,其中属于减小摩擦的是( )
A.滑板运动员的滑板装有轮子 B.自行车运动员刹车时用力捏闸
C.体操运动员在手上涂防滑粉 D.长跑运动员鞋底有粗糙的花纹
【答案】A
【详解】A.滑板运动员的滑板装有轮子,通过变滑动为滚动来减小摩擦力,故A符合题意;
B.自行车刹车时用力捏紧车闸,是在接触面粗糙程度一定时,通过增大压力来增大摩擦力,故B不符合题意;
C.体操运动员在手上涂防滑粉,是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力的,故C不符合题意;
D.长跑运动员鞋底有粗糙的花纹,是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力的,故D不符合题意。
故选A。
2.如图所示的四个实例中,目的是为了增大摩擦的是( )
A.气垫船在水面上行驶
B.给木箱上装轮子
C.给合页加润滑剂
D.自行车把手上有花纹
【答案】D
【详解】A.气垫船在水面上行驶,是通过使接触面分离来减小摩擦,故A不符合题意;
B.给木箱上装轮子,是通过变滑动摩擦为滚动摩擦来减小摩擦,故B不符合题意;
C.给合页加润滑剂,是通过使接触面分离来减小摩擦,故C不符合题意;
D.自行车把手上有花纹,是通过增大接触面粗糙程度来增大摩擦,故D符合题意。
故选D。
3.为了提升队伍综合应急救援实战能力,消防大队严密组织开展爬绳爬杆训练。消防战士沿竖直的杆匀速向上爬时,他所受到的摩擦力为f1,当他匀速滑下时,所受到的摩擦力为f2,则下列说法正确的是( )
A.f1>f2 B.f1<f2
C.f1方向为竖直向上 D.f2方向为竖直向下
【答案】C
【详解】匀速向上爬杆时,在竖直方向受到平衡力的作用,即重力和摩擦力,由二力平衡的条件知:所受重力和摩擦力的大小相等,方向相反,则所受摩擦力方向是竖直向上的,且f1=G;匀速滑下时,在竖直方向仍然受到平衡力的作用,即重力和摩擦力,由二力平衡的条件知:所受的重力和摩擦力的大小相等,方向相反,则所受摩擦力方向是竖直向上的,且f2=G;综上分析可知,f1和f2的方向都是竖直向上,且f1=f2,故C正确,ABD错误。
故选C。
4.如图所示,水平地面上的小车在拉力F的作用下做加速运动,在拉力逐渐减小至零的过程中,小车所受的摩擦力将( )
A.逐渐减小 B.先增大,后减小
C.不变 D.先减小,后增大
【答案】C
【详解】在拉力逐渐减小至零的过程中,由于接触面的粗糙程度和小车对地面的压力不变,所以小车所受的摩擦力不变。
故选C。
5.如图所示,物块A重20N,用50N的水平压力F将它紧压在竖直的墙面上。当物块静止后将压力F撤去,物块沿墙面下滑时,物块与墙面间的摩擦力( )
A.大于20N B.小于20N
C.等于20N D.等于0
【答案】D
【详解】物块沿墙面下滑时,如果物体受摩擦力,则摩擦力类型为滑动摩擦力,滑动摩擦力的影响因素是压力和接触面的粗糙程度,当撤去压力F后,由于物体和墙面间不存在压力,故物体和墙面间不会产生摩擦力,所以此时的摩擦力为0,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
6.如图甲所示,水平地面上的一物体,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系和物体的速度v与时间t的关系如图乙所示,以下说法正确的是( )
A.0~2秒,物体没有推动,是因为推力小于摩擦力
B.2~4秒物体做匀速直线运动
C.2~4秒物体受到的摩擦力是3N
D.4~6秒,物体受到的摩擦力与水平推力是一对平衡力
【答案】D
【详解】A.0~2秒时,F=1N,物体的运动速度为0,即处于静止状态,则推力F与摩擦力是一对平衡力,大小相等,故A错误;
BCD.4~6秒时,推力F=2N,物体做匀速直线运动,故物体受到的摩擦力与水平推力是一对平衡力,大小为2N,2~4秒时,物体在水平面上滑动,压力大小和接触面的粗糙程度与4~6秒相同,摩擦力也相同,为2N,故C错误,D正确。
故选D。
7.现有A、B两个物体,A的重力为10N,B的重力为20N。如图甲所示,A、B两物体粗糙程度一样,在的推力作用下,以相同的速度v一起向右做匀速直线运动;然后将A、B平放,如图乙,在相同水平面上用推着AB以v做匀速直线运动。下列说法中正确的是( )
A.图甲中,物体A受摩擦力,方向水平向右
B.图甲中,B对地面的压力为20N
C.采用图乙方式推AB时,A、B总摩擦力为30N
D.图乙中,若增大,A、B所受总摩擦力不变
【答案】D
【详解】A.图甲中,A、B两物体一起做匀速直线运动,物体A没有相对于B滑动的趋势也没有相对滑动,不受摩擦力,故A错误;
B.图甲中,B对地面的压力等于A和B的重力之和,为30N,故B错误;
C.采用图甲方式推AB时,两物体一起做匀速直线运动,它们受到的推力和水平面对它们的摩擦力是一对平衡力,大小相等,则它们受到的摩擦力为10N;采用图乙方式推AB时,它们对水平面的压力及接触面粗糙程度不变,则它们受到的摩擦力不变,所以,A、B总摩擦力为10N,故C错误;
D.图乙中,若增大,它们对水平面的压力及接触面粗糙程度不变,A、B所受总摩擦力不变,故D正确。
故选D。
8.如图所示,同一木块在同一粗糙水平面上,先后以不同的速度被匀速拉动。甲图中速度为v1,乙图中速度为v2,丙图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】滑动摩擦力与接触面的粗糙程度和压力大小有关,与速度大小无关;由题意和图示知道,甲、乙、丙三图中接触面的粗糙程度相同,甲、乙对水平面的压力相同,丙对水平面的压力较大(木块上叠放一重物),故摩擦力的大小关系为
f甲=f乙<f丙
因为三图中木块都在做匀速直线运动,所以由二力平衡条件知道,拉力F=f,则拉力的大小关系为
F甲=F乙<F丙
故C正确,ABD错误。
故选C。
9.小枫同学用弹簧测力计水平拉着木块向右运动时,做了三次实验,木块三次的速度与时间关系图象如图2所示,三次接触面粗糙程度均相同,则弹簧测力计三次示数F1、F2、F3的大小关系为( )
A.F1=F2<F3 B.F1<F2<F3 C.F1=F2=F3 D.F1<F2=F3
【答案】A
【详解】由图2可知,物块第1次和第2次做匀速直线运动,处于平衡状态,木块受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,两个力大小相等,此时,弹簧测力计的示数等于摩擦力的大小;木块第3次做加速运动,受到的拉力大于摩擦力,此时,弹簧测力计的示数大于摩擦力的大小。三次接触面粗糙程度均相同,即木块受到的摩擦力相同,则弹簧测力计三次示数F1、F2、F3的大小关系为
F1=F2<F3
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
10.如图,M、N两个物体叠放在水平面上保持静止,同时有F=10N的两个水平力分别作用于M、N两物体上,下列分析正确的是( )
A.M和N之间摩擦力为20N
B.地面对N的摩擦力为0N
C.地面对N的摩擦力为10N,方向水平向左
D.地面对N的摩擦力为10N,方向水平向右
【答案】B
【详解】A.M处于静止状态,M在水平方向上受水平向左的拉力F和N对M向右的静摩擦力fNM,M在水平方向上受到的这两个力大小相等、方向相反,是一对平衡力,所以M和N之间摩擦力为
fNM=F=10N
故A错误;
BCD.把MN看成一个整体,处于静止状态,受到平衡力的作用,在水平方向上受向左的拉力F和向右的拉力F,由于两个拉力大小相等,所以整体在水平方向上只受两个拉力,则地面对N没有摩擦力,故B正确,CD错误。
故选B。
二、填空题
11.如图所示,用手握住重为3N的水杯静止,杯子因受到方向 的摩擦力而不会掉下来,杯子受到的摩擦力为 N;当拿着杯子匀速向上移动时,杯子受到的摩擦力为 N。当增大握杯子的力时,杯子所受的摩擦力将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】 竖直向上 3 3 不变
【详解】[1][2]手握水杯静止在空中,水杯处于平衡状态,受的重力和摩擦力是一对平衡力,大小相等,方向相反,所以水杯受到的摩擦力的大小等于重力,为3N,方向竖直向上。
[3]拿着杯子匀速向上移动时,杯子处于平衡状态,受的重力和摩擦力是一对平衡力,大小相等,方向相反,所以受到的摩擦力为3N。
[4]增大手握杯子的力时,水杯依然保持静止,竖直方向上重力和静摩擦力依然平衡,静摩擦力还是等于重力,所以手对水杯的摩擦力不变。
12.书法是中华优秀传统文化的重要组成部分,校园书法传承蔚然成风。如图,小明在练习书法时,手执毛笔竖直悬空静止,若手握笔杆的力增大,笔受到的摩擦力将 (选填“增大”、“减小”或“不变”);在纸上从左向右写一横,笔运行中笔毫向左弯曲,此时笔毫所受摩擦力的方向 (选填“向左”或“向右”),下方的白纸 (选填“会”或“不会”)受到毛笔对它的摩擦力作用。
【答案】 不变 向左 会
【详解】[1]手执毛笔竖直悬空静止,对毛笔进行受力分析,毛笔受自身竖直向下的重力和手对它竖直向上的摩擦力,摩擦力与重力是平衡力,若手握笔杆的力增大,重力不变,故笔受到的摩擦力的大小不变。
[2][3]在纸上从左向右写一横,笔毫相对于纸向右运动,则受到向左的摩擦力;因为力的作用是相互的,所以下方的白纸也会受到毛笔对它的摩擦力作用。
三、作图题
13.冰壶比赛中,推出去的冰壶最终会慢慢停下来。如图是正在水平向右运动的冰壶,请画出此时冰壶的受力示意图。
【答案】
【详解】冰壶比赛中正在水平向右运动,其在竖直方向受力平衡,受到竖直向下的重力,和地面对其竖直向上的支持力;在水平方向,被推出去的冰壶由于惯性继续向前运动,因此只受到水平向左的摩擦力,如图所示:
14.如图所示,带支架的小车沿水平面向右运动,小球A用细线悬挂于支架上,物块B在表面粗糙的小车上与小车保持相对静止,当小球A的状态如图所示时,请画出此时物块B的受力示意图。
【答案】
【详解】由图中小球A的状态可判断出,小车沿水平面向右做加速运动,处于非平衡状态,且物块B在表面粗糙的小车上,则物块B相对小车有向左运动的趋势或向左运动,则它受到水平向右的摩擦力;又物块B在竖直方向上受力平衡,则它所受重力与支持力大小相等,方向相反,如下图所示:
四、实验题
15.小明在“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中,提出以下猜想:
猜想一:滑动摩擦力的大小与压力大小有关;
猜想二:滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。
为了验证猜想,小明设计了如图所示的实验。实验中小明用到了一个弹簧测力计、一块木块、一个砝码、一块长木板和一条毛巾。
(1)测量前小明观察弹簧测力计,发现指针并没有对准零刻度线,为了准确测量滑动摩擦力,实验前应该先在 (选填“水平”或“竖直”)方向对弹簧测力计调零;
(2)如图甲所示,小明把木块平放在长木板上,用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动木块,由图甲可知木块此时受到的滑动摩擦力大小为 N;
(3)通过比较分析图甲、乙两次实验,可得结论:在接触面粗糙程度相同时, 越大,滑动摩擦力越大;
(4)小明为了进一步探究猜想二,进行如图丙所示的实验。由于所用的弹簧测力计量程较小,当弹簧测力计的示数达到最大值时仍没拉动木块,为了用现有的实验器材顺利完成此实验探究,可采取的办法是: ;
(5)在图甲实验中,若沿水平方向拉着木块以比原来更大的速度匀速运动,你认为木块受到滑动摩擦力的大小将 (选填“变大”“变小”或“不变”),理由是 。
【答案】(1)水平
(2)4.2
(3)压力
(4)将丙图中木块上的砝码取下,测出滑动摩擦力,再和甲实验进行比较
(5) 不变 摩擦力的大小与接触面受到的压力,接触面的粗糙程度有关,与物体运动的速度无关,木块对接触面的压力,接触面粗糙程度不变,木块受到滑动摩擦力的大小将不变
【详解】(1)测量前观察弹簧测力计,发现指针并没有对准零刻度线,在水平方向拉测力计时,弹簧自身的重力不会对读数产生影响,不需要在竖直方向调零;为了准确测量滑动摩擦力,实验前应该先在水平方向对弹簧测力计调零。
(2)在实验中,小明用弹簧测力计在水平方向上匀速直线拉动木块,此时拉力与摩擦力是一对平衡力,大小相等,由图甲知,测力计的分度值为0.2N,所以其示数为4.2N,所以摩擦力为4.2N。
(3)由甲、乙两图可知,接触面的粗糙程度相同,压力大小不同,测力计的示数不同,可得结论:在接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大。
(4)丙是为了探究摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系,需使压力大小相同,接触面的粗糙程度不同,由于摩擦力较大,测力计量程不够,可使丙图的压力与甲图的压力相同进行探究,所以可以将丙图木块上的砝码取下,测出滑动摩擦力,再和甲实验进行比较。
(5)[1][2]在图甲实验中,若沿水平方向拉着木块以比原来更大的速度匀速运动,此时木块仍处于平衡状态,木块受到的拉力等于摩擦力;摩擦力的大小与接触面受到的压力,接触面的粗糙程度有关,与物体运动的速度无关,实验中木块对接触面的压力,接触面粗糙程度不变,木块受到滑动摩擦力的大小将不变。
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