第八章第三节摩擦力同步讲解+例题 ----2024-2025学年人教版物理八年级下学期

第八章 运动和力 第3节 摩擦力 知识梳理 知识点一 摩擦力 1.概念：两个互相接触的物体，当它们做相对运动(或要发生相对运动)时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力，这种力称为摩擦力。一般用符号 f 表示。 2.产生条件： (1)两个物体相互接触； (2)两个物体相互挤压，发生形变，有弹力； (3)两个物体做相对运动(或要发生相对运动)； (4)两个物体接触面粗糙。 四个条件缺一不可。 3.作用效果：阻碍物体间的相对运动。 4.方向：与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反。 5.作用点：实际上摩擦力是作用在整个接触面上的，但为了研究方便，可把摩擦力的作用等效到一个点上，可以把这个等效的点取在接触面上，也可以取在物体的重心上。 6.种类: (1)静摩擦力：两个互相接触的物体，当它们要发生而尚未发生相对运动时，在接触面上产生的摩擦力，叫做静摩擦力； (2)滑动摩擦力：一个物体在另一个物体表面上滑动时，在接触面上产生的摩擦力，叫做滑动摩擦力； (3)滚动摩擦力：一个物体在另一个物体表面上滚动时，在接触面上产生的摩擦力，叫做滚动摩擦力。 温馨提示：不能把摩擦力的方向理解为与物体运动方向相反，也就是说，摩擦力有时阻碍运动，有时有利于运动，但无论哪种情况，必与相对运动(或相对运动的趋势)方向相反。例如人走路时，有向后运动的趋势，所以地面给鞋底的摩擦力方向是与人运动的方向相同的。 例1（多选）．如下图所示，各物体受摩擦力的是（　　） A． B． C． D． 解析解： A、图中物体静止在水平地面上，与地面之间没有相对运动趋势，故物体不受摩擦力；故A错误。 B、图中物体受到水平向右的拉力，但静止在水平地面上，物体有相对运动趋势，故物体受摩擦力，方向向左，其大小等于拉力；故B正确。 C、图中物体静止在斜面上，由于受重力作用有向下运动的趋势，故物体受摩擦力，方向沿斜面向上；故C正确。 D、图中物体在水平向右的拉力的作用下，在水平地面上做匀速直线运动，处于平衡状态，故物体受摩擦力，方向向左，其大小等于拉力；故D正确。 故选：BCD。 例2（多选）．一个工件随着传送带一起匀速向右运动，这时工件（　　） A．受到向右的摩擦力 B．受到向左的摩擦力 C．不受摩擦力的作用 D．物体处于二力平衡 解析解：工件随着传送带一起匀速向右运动，工件受平衡力作用，竖直方向上重力和支持力是一对平衡力。 在水平方向上，工件相对于传送带没有发生相对运动，也没有相对运动趋势，所以，不受摩擦力的作用，即在水平方向上不受力。 故AB错误，CD正确。 故选：CD。 知识点二 探究影响滑动摩擦力大小的因素 实验探究：影响滑动摩擦力大小的因素。 提出问题：滑动摩擦力的大小与哪些因素有关? 猜想与假设：当你推地面上的箱子时，箱子越重，推起来越费力；地面越粗糙，推起来也越费力。由此我们猜想：滑动摩擦力的大小可能与接触面所受的压力和接触面的粗糙程度有关。 设计实验与制订计划： 因为影响滑动摩擦力大小的因素较多，所以，在探究过程中要用控制变量法。例如：在探究压力对滑动摩擦力大小的影响时，要保持接触面粗糙程度等因素不变；而在探究接触面粗糙程度对滑动摩擦力大小的影响时，则应控制压力的大小等因素不变。 实验器材：弹簧测力计、带钩的长方体木块、表面较光滑的木板、表面较粗糙的木板、桌面、砝码(或其他小重物)。 实验过程： (1)把木块放在较光滑的木板上，用弹簧测力计沿直线水平匀速拉动木块，记下弹簧测力计的示数 F₁，如图甲所示。 (2)把木块放在较光滑的木板上，再在木块上放一个砝码，用弹簧测力计沿直线水平匀速拉动木块，记下弹簧测力计的示数F₂，如图乙所示。 (3)把木块放在一块较粗糙的木板上，用弹簧测力计沿直线水平匀速拉动木块，记下弹簧测力计的示数F₃，如图丙所示。 (4)将实验数据填入下表。 实验 序号 实验条件 弹簧测力计 示数 F/N 压力情况 接触面情况 甲 一个木块 较光滑木板 2.4 乙 一个木块和 一个砝码 较光滑木板 2.8 丙 一个木块 较粗糙木板 2.6 分析论证： (1)比较甲、乙两次实验，接触面的粗糙程度相同，而压力不同，乙实验中弹簧测力计示数较大，说明在接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大； (2)比较甲、丙两次实验，压力相同，接触面的粗糙程度不同，丙实验中弹簧测力计示数较大，说明压力相 同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。 得出结论：滑动摩擦力的大小与相互接触的两个物体间压力的大小和接触面的粗糙程度有关。在接触面的粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大；在压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。 温馨提示：实验时应用弹簧测力计水平拉木块做匀速直线运动，只有这样，拉力的大小才等于摩擦力的大小。这是因为根据二力平衡知识可知，木块做匀速直线运动，受到的水平拉力和摩擦力是一对平衡力，所以只要测出拉力的大小也就知道了摩擦力的大小，这里运用了转换法。 知识拓展： 用弹簧测力计拉着物体运动时，很难做到匀速，并且读取弹簧测力计示数时也会存在很大的误差。 此实验的改进方法 改进：拉动木块下面的长木板运动，保持A相对于地面不动。如图所示。 改进后的优点：拉动长木板时，即使长木板没有匀速运动，只要木块A静止，对实验就没有影响，实验更容易操作，而且弹簧测力计相对操作者静止，可使读数更准确。 例3．某物理小组在探究“滑动摩擦力的大小与什么因素有关”的实验时，用同一个木块分别做了如图所示的甲、乙、丙三次实验。请回答下列问题： （1）三次实验中均以相同速度沿水平方向匀速直线拉动木块，根据二力平衡知识，弹簧测力计对木块的拉力大小 　等于　滑动摩擦力的大小（选填“大于”“等于”或“小于”）； （2）通过对比可知：甲、乙两次实验是为了探究滑动摩擦力大小与 　压力大小　的关系； （3）物理小组的同学还利用如图丁所示的实验装置继续探究“滑动摩擦力的大小与速度的关系”。改变拉动木板B的速度，进行实验，记录的实验数据如表： 实验次数 1 2 3 4 运动速度（m/s） 0.3 0.4 0.5 0.6 测力计的示数（N） 1.2 1.2 1.2 1.2 分析实验数据可知：滑动摩擦力的大小与物体运动的速度 　无关　（选填“有关”或“无关”）。 解析解：（1）实验时，用弹簧测力计水平拉动木块，使其在水平桌面上做匀速直线运动，木块处于平衡状态，在水平方向上受到拉力和滑动摩擦力的作用，根据二力平衡知识，拉力的大小等于滑动滑动摩擦力的大小； （2）由甲、乙两次实验可知，两次实验中接触面的粗糙程度相同，压力大小不同，根据控制变量法，甲、乙两次实验是为了探究滑动摩擦力大小与压力大小的关系； （3）影响摩擦力的因素有两个：压力大小和接触面的粗糙程度，与其他因素无关，分析实验数据可知，改变运动速度，滑动摩擦力不变，故滑动摩擦力的大小与物体运动的速度无关。 故答案为：（1）等于；（2）压力大小；（3）无关。 知识点三 摩擦的利用与防止 1.从影响摩擦力大小的两个因素，我们自然会想到增大有益摩擦的方法： (1)增大压力(如我们用力用橡皮擦去错误的字)； (2)增加接触面的粗糙程度(如我们的鞋底上有凸凹不平的花纹)； (3)变滚动摩擦为滑动摩擦(如刹车时)。 2.与此相反，可以想到减小有害摩擦可采取的方法： (1)减小压力; (2)减小接触面的粗糙程度； (3)变滑动摩擦为滚动摩擦(如垫滚木等)； (4)使两个互相接触的摩擦面彼此离开(如润滑剂、利用气垫、磁悬浮)。 温馨提示：摩擦与人们的生活、生产密切相关，人们时时刻刻都离不开它。摩擦有时是有益的，不可缺少的；但有时也是有害的，会给人增添麻烦。对于有益的摩擦，我们要想办法增大它，加以利用；对于有害的摩擦，我们就要想办法减小它，进行防止。 例4．下列属于有害摩擦的是（　　） A．自行车车轴与轴承之间的摩擦 B．自行车脚踏板与鞋之间的摩擦 C．自行车刹车时，刹车闸与车轮间的摩擦 D．自行车把手与手之间的摩擦 解析解：A、采用滚动代替滑动的方法，减小车轴与轴承之间的摩擦，车轴与轴承之间的摩擦是有害摩擦。符合题意。 B、车踏板上，利用橡胶，并且在橡胶上刻有花纹，增大粗糙程度来增大摩擦力，鞋和成踏板之间的摩擦是有益摩擦。不符合题意。 C、刹车时，用力刹闸，增大了闸皮和车轮之间的摩擦，防止发生交通事故。不符合题意。 D、自行车把手上刻有花纹，是为了增大手和车把之间的摩擦，防止打滑。不符合题意。 故选：A。 例5（多选）．下列各种情况中，摩擦有益的是（　　） A．人走路时鞋底与地面之间的摩 B．雪橇与雪地之间的摩擦 C．自行车紧急刹车时，车轮与地面之间的摩擦 D．皮带传动中，皮带与带轮之间的摩擦 解析解：A、走路时鞋子和地面之间的摩擦能使人行走，属于有益摩擦，符合题意； B、雪橇在雪地上前进时，与雪地的摩擦力是雪橇前进的阻力，因此是有害的摩擦，不符合题意； C、自行车紧急刹车时，车轮与地面之间的摩擦，能够使车子很快停下来，因此属于有益摩擦，符合题意； D、皮带传动中，皮带与带轮之间的摩擦，它能使带轮转动，因此属于有害摩擦，符合题意。 故选：ACD。 课堂检测 1．如图，在光滑的水平面叠放着甲、乙两个木块，甲木块用一根细绳拴在左边固定的竖直板上，现在用力把木块乙从右端匀速地抽出来，所用的力F＝15N，则甲、乙两木块所受的摩擦力是（　　） A．甲为零，乙受向右的15N的力 B．甲和乙都受向右15N的力 C．甲和乙都受向左15N的力 D．甲和乙都是15N，甲受向右的力，乙受向左的力 2．物A重5N，物B重10N，现用对A施加一水平推力F＝100N，将A、B压在竖直墙壁上静止，如图所示，则B的左表面所受的静摩擦力大小和方向为（　　） A．5N、竖直向上 B．5N、竖直向下 C．10N、竖直向上 D．10N、竖直向下 3．如图所示，一物体在水平压力F作用下，静止在竖直的墙上，现将压力F逐渐减小的过程中，物体静止一段时间后，向下运动，则在这过程中，物体所受摩擦力f随时间t变化的关系，在下列图线中描述正确的是（　　） A． B． C． D． （多选）4．如图所示，皮带运输机将物体匀速地送往高处，下列结论正确的是（　　） A．物体受到与运动方向相同的摩擦力作用 B．传送的速度越大，物体受到的摩擦力越大 C．物体所受的摩擦力与传送的速度无关 D．若匀速向下传送货物，物体所受的摩擦力沿皮带向下 5．如图所示，物体重15N，被水平向右的力F压在竖直墙壁上，当F＝60N时，物体在墙壁上保持静止，此时物体受到的摩擦力是 　15　N，当F＝40N时，物体沿竖直墙壁匀速下滑，这时物体受到的摩擦力是 　15　N。 6．两个完全相同的物体A和B叠放在一起，在F＝12N的水平推力作用下，在水平面上一起做匀速直线运动，此时物体A受到地面的摩擦力大小为 　12　N；物体B受到的摩擦力大小为 　0　N。 7．如图所示，水平面上用20N的力推一个物体，物体未推动，则摩擦力 　等于　20N（选填“大于”、“小于”或“等于”）。当推力为25N时，物体做匀速直线运动，则摩擦力为 　25　N。 8．如图，三个相同的物体叠放在一起，当B受到5N的水平拉力时，三个物体一起向右匀速运动，则A与B之间、B与C之间的摩擦力分别为　0　N和　5　N。 9．如图甲所示，两个重20N的相同的物块A、B叠放在一起，受到10N的水平推力F1的作用，在水平地面上一起做匀速直线运动，则此时物体B受到摩擦力大小是　0　N；若将B与A并列，并让它们一起在同一水平地面上匀速前进，那么需要的水平推力F2　＝　F1（填“＞”“＝”或“＜”）。 10．小宇用如图甲所示的装置“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验中，用弹簧测力计沿水平方向拉动木块，使其做匀速直线运动，小华记录的部分实验数据如下表： 序号 木块放置情况 接触面情况 接触面所受压力F压/N 弹簧测力计示数F拉/N 1 平放 木板 4 1.2 2 平放 木板 6 1.8 3 平放 木板 8 2.4 4 平放 棉布 6 2.4 5 平放 毛巾 6 2.8 （1）在实验操作中，用弹簧测力计沿水平方向拉动木块，使其做匀速直线运动，这样做的目的是　 　； （2）分析序号为1、2、3的三组实验数据可得：滑动摩擦力f的大小与接触面所受压力F压大小的关系式是　 　； （3）通过分析序号为　 　的三组实验数据可得：滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度有关； （4）某次实验中拉动木块由静止到匀速直线运动的过程中，弹簧测力计对木块的拉力F随时间t的变化图像如图乙所示，其中0﹣3s木块处于静止状态，分析图像可知：要使木块由静止开始运动，至少要用　 　N的水平拉力拉木块；如果实验时木块受的拉力是1.8N，下列对木块所处状态的判断，正确的是　 　； A．始终静止 B．始终做匀速直线运动 C．静止或匀速直线运动 D．条件不足，无法判断 （5）实验过程中，弹簧测力计的示数不容易稳定，可能的原因是　 　。 答案解析 1.解析解：（1）由题干中木块乙向右端匀速运动可以得知，木块乙处于平衡状态，故受平衡力的作用，其中在水平方向受拉力F和甲对其向左的摩擦力作用，根据二力平衡的条件可以判断，乙木块受到的摩擦力为15牛，方向水平向左。 （2）如图所示，木块甲静止，木块甲处于平衡状态，所以甲受平衡力的作用，在水平方向受细绳对其向左的拉力与乙对其向右的摩擦力作用，摩擦力的大小为15N．故D正确。 故选：D。 2.解析解：A在竖直方向上受重力、摩擦力而处于静止状态，故A所受摩擦力应等于重力，即Ff＝GA＝5N，A所受摩擦力方向向上；因A对B的作用力与B对A的作用力为大小相等，方向相反，故B所受摩擦力为5N，方向相下； 故选：B。 3.解析解：①对物体进行受力分析：物体竖直方向受重力和摩擦力，因为物体静止，所以这两个力是一对平衡力，故摩擦力等于重力；②当F减小时，物体所受的压力减小，摩擦力减小，故摩擦力小于重力，所以在重力的作用下物体会下滑。故ACD错误，B正确。 故选：B。 4.解析解：A、运送过程中，物体相对于传送带有向下运动的趋势，物体所受摩擦力方向向上，故A正确 B、物体匀速上升由平衡条件可知摩擦力的大小等于物体所受重力沿斜面下滑的分量，与传送速度无关，故B错误C正确 D、无论把物体匀速运往高处还是匀速运往地面，物体在重力的作用下，都有沿皮带向下的运动趋势，物体都会受到沿皮带向上的摩擦力，故D错误 故选：AC。 5.解析解：用60N的压力把物体重15N的物体压在竖直墙壁上，物体在墙壁上保持静止，则物体处于平衡状态，物体受平衡力作用， 则物体在竖直方向上受重力和静摩擦力作用，二力平衡，大小相等，故静摩擦力大小为15N； 当F＝40N时，物体恰好沿竖直墙壁匀速下滑，则物体处于平衡状态，物体受平衡力作用，则物体在竖直方向上受重力和滑动摩擦力的作用，二力平衡，大小相等，故滑动摩擦力大小为15N。 故答案为：15；15。 6.解析解：两个完全相同的物体A和B叠放在一起，在F＝12N的水平推力作用下，在水平面上一起做匀速直线运动，此时物体A受滑动摩擦力和水平推力，二力平衡，物体A受到的滑动摩擦力大小为12N；B相对于A来说，没有发生相对运动的趋势，所以A和B之间是没有摩擦力的，即物体B受到的摩擦力大小为0N。 故答案为：12；0。 7.解析解：物体受到20N的推力，物体处于静止状态，物体水平方向上受到的推力和摩擦力作用，这两个力是平衡力，大小相等，所以摩擦力等于20N； 物体受到25N水平推力时，物体恰好做匀速直线运动，物体水平方向上受到的推力和滑动摩擦力作用，这两个力是平衡力，大小相等，滑动摩擦力是25N。 故答案为：等于；25。 8.解析解：对A受力分析，A受竖直方向的重力和B对A的支持力，三个物体一起向右匀速运动，A与B相对静止，故AB之间不受摩擦力，摩擦力为0N； 同理对AB整体进行受力分析，受重力、C对BA的支持力，水平的拉力，以及C对B的摩擦力，由于三个物体一起向右匀速运动，处于平衡状态，BC之间的摩擦力等于拉力，fBC＝F＝5N。 故答案为：0；5。 9.解析解：两个重20N的相同物块A、B叠放在一起：A和B是同向同速运动的，即保持相对静止状态，所以A和B之间是没有摩擦力的； 不论是叠放还是平放，我们都把它们看做一个整体，叠放和平放时对水平面的压力是相等的，与地面的接触面的粗糙程度也是一定的，所以摩擦力相等。而这两次物体都是做匀速直线运动，这说明两种情况下的推力都等于摩擦力，摩擦力相等，所以推力也是相等的。 故答案为：0；＝。 10.解析解：（1）在实验操作中，用弹簧测力计沿水平方向拉动木块，使其做匀速直线运动，此时拉力与摩擦力平衡，根据二力平衡知识，滑动摩擦力等于测力计的拉力，读出拉力就测量出了摩擦力； （2）通过分析实验1、2、3可知，在接触面的粗糙程度相同时，滑动摩擦力f的大小与接触面所受压力F压成正比，比值为0.3，用关系式表达为：f＝0.3F压； （3）要探究滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度的关系，需要保持压力的大小不变，改变接触面的粗糙程度，因此应该分析序号2、4、5的三组实验数据； （4）分析图乙可知，要使木块由静止开始运动，至少要用2.0N的力； 当木块受到的拉力是1.8N时，木块可能静止（还没拉动），也可能匀速直线运动（已经拉动了，且由乙图可知滑动摩擦力等于1.8N），故C正确； （5）如果没有拉着物体做匀速直线运动或接触面的粗糙程度不均匀，会造成弹簧测力计的示数不稳定，从而影响摩擦力的测量结果。 故答案为： （1）木块在水平方向上受力平衡，摩擦力等于弹簧测力计的拉力；（2）f＝0.3F压；（3）2、4、5；（4）2.0；C；（5）没有拉着物体做匀速直线运动（或接触面粗糙程度不均匀）。 学科网（北京）股份有限公司 $$