内容正文:
第七章 运动和力
第六节 摩擦力
基础知识点内容
1.摩擦力:
(1)定义: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的趋势时,就会在接触面上产生阻碍相对运动的力,这种力就叫做摩擦力。
(2)产生条件:①两物体相接触;②两物体间有压力;③粗糙;④两物体间有相对运动的趋势或者相对运动。
(3)作用点:由于摩擦力产生的部位在接触面上,所以其作用点在接触面上
(4)方向:摩擦力的作用是阻碍相对运动或相对运动趋势的,所以摩擦力的方向与相对运动或相对运动趋势的方向相反
2.(一)实验:测量滑动摩擦力的大小
①测量工具:弹簧测力计
②测量原理:二力平衡
③测量方法:用弹簧测力计水平匀速拉动木块,使它沿木板做匀速直线运动。
④测量结果:F摩就等于弹簧测力计的示数
(二)探究影响滑动摩擦力的大小的因素
猜想影响滑动摩擦力大小的因素:(1)接触面所受压力的大小;(2)接触面的面积的大小;
(3)接触面的粗糙程度
装置
方法
控制变量法、转换法
过程
实验中用弹簧测力计水平匀速拉动木块,目的是使弹簧测力计对木块的拉力与木块受到的摩擦力大小相等(即利用“二力平衡”原理)
结论
滑动摩擦力的大小跟压力大小和接触面的粗糙程度有关。接触面粗糙程度相同时,压力越大,摩擦力越大(对比甲、乙);压力一定时,接触面越粗糙,摩擦力越大(对比甲、丙)
说明
滑动摩擦力的大小与接触面积大小、运动速度大小等无关
实验不足及
改进
不足:实验中木块很难做匀速直线运动且弹簧测力计示数不稳定,原因是
木板粗糙程度不均匀;改进:建议进行如下操作(如图所示):将弹簧测力计挂钩处与木块相连,拉环处固定,拉动长木板进行实验。
此装置的好处是:①弹簧测力计始终静止,便于读数;②长木板可以不做匀速直线运动,便于操作
3.增大和减小摩擦的方法
目的
方法
实例
增大摩擦
增大压力
擦黑板时用力;皮带松了,拉紧;用力捏车闸刹车
使接触面变粗糙
结冰的路面撒炉渣灰;鞋底、轮胎表面制有花纹;装防滑链
减小摩擦
减小压力
雪橇用密度小的材料制作
使接触面变光滑
冰壶比赛中,不断摩擦冰面形成水膜,减小摩擦;锁生锈后向锁孔加铅笔芯粉
变滑动为滚动
滚动轴承;滑旱冰时的旱冰鞋
使接触面分离
加润滑油、气垫船、磁悬浮列车
4.判断摩擦力大小变化的方法
(1)根据二力平衡条件来判断物体的受力大小及摩擦力的大小变化;
(2)根据影响滑动摩擦力大小的因素(压力和接触面的粗糙程度)是否变化来判断 摩擦力的大小变化;
(3)根据摩擦形式的变化(滚动或滑动摩擦)来判断摩擦力的大小变化。
题型练习
一.单选题
1.“低碳环保,绿色出行”已成为共识。自行车是便捷环保的交通工具,以下设计和操作,可以减小摩擦的是( )
A.轮胎表面有凹凸不平的花纹 B.给轴承加润滑油
C.用力捏闸,使车更快地停下来 D.刹车时,使车轮由滚动变为滑动
2.如图所示的四个实例中,目的是为了减小摩擦的是( )
A. B. C. D.
3.如图所示的实例中,目的是为了增大摩擦的是( )
A. 拉杆箱底部装有滚轮
B. 冰壶运动中运动员在冰壶前方刷冰
C. 气垫船利用压缩空气使船体与水面脱离接触
D. 车轮上安装防滑链
4.如图所示,木箱静止在水平地面上,某同学以50N的水平推力推木箱,木箱静止不动;当施加90N的水平推力时,木箱在水平地面上做匀速直线运动。下列说法正确的是( )
A.木箱静止时,同学对木箱的推力小于水平面对物体的摩擦力
B.木箱匀速运动时,同学对木箱的推力大于木箱对同学的推力
C.木箱静止时,受到的支持力与本箱对地面的压力是一对平衡力
D.若改用110N 的水平推力推本箱时,木箱受到的滑动摩擦力大小是90N
5.如图所示,小华通过定滑轮用力F’拉弹簧测力计,另一端通过细绳拉长方体木块A,木块A下面是一长木板B,长木板B放在光滑水平面上,实验时拉着B沿水平地面向左运动,读出弹簧测力计示数即可测出木块A所受摩擦力大小.当拉力F为2N时,弹簧测力计示数为2N,当拉力F变为4N时,下列说法正确的是( )
A.B受到的摩擦力的方向向左 B.A受到的摩擦力大小为4N
C.B受到的合力大小为2N D.弹簧测力计的示数随木块B运动的速度增大而增大
6.如图所示,竖直拿在手中的瓶子处于静止状态,下列说法正确的是( )
A.手对瓶子的压力与瓶子受到的重力相平衡
B.手对瓶子的压力与手对瓶子的摩擦力相平衡
C.增大手对瓶子的压力,手对瓶子的摩擦力增大
D.增大手对瓶子的压力,手对瓶子的摩擦力不变
7.如图所示,物体A重,在水平力F的作用下静止在竖直墙壁上,F=70N。下列说法中正确的是( )
A.物体A受到摩擦力的大小为
B.物体A受到摩擦力的方向为竖直向上
C.若增大水平力F,则物体A受到的摩擦力将增大
D.若物体受到的力全部消失,则物体A将向下运动
8.如图所示,A、B两个物体叠放在水平面上,同时有F=2N的两个水平力分别作用于A、B两物体上,使A、B两个物体处于静止状态,下列分析正确的是( )
A.B受到的摩擦力为2N,方向水平向左 B.A受到的摩擦力为2N,方向水平向左
C.B受到A和地面所施加的摩擦力 D.A不受到摩擦力
9.如图所示,水平桌面足够长,不计托盘和绳的质量以及滑轮与轴的摩擦,物体A重10N,托盘中物体B重3N,物体A刚好向右做匀速直线运动;然后用水平向左的力F拉物体A使其向左沿直线运动。下列说法中正确的是( )
A.物体A向右匀速运动时,A所受重力等于摩擦力
B.物体A向左匀速运动时,它受到的拉力F等于6N
C.物体A向左减速运动时,它受到的滑动摩擦力大于3N
D.物体A向左加速运动时,A对B的拉力大于B对A的拉力
10.如图所示,将完全相同的A、B两物体放在M、N两水平桌面上,分别在F1=3N、F2=5N的水平拉力作用下做匀速直线运动,已知,下列判断正确的是( )
A.物体A对桌面的压力小于物体B
B.物体A受到的摩擦力等于物体B受到的摩擦力
C.桌面N比桌面M更粗糙
D.物体B受到的拉力大于摩擦力
11.图甲是消防队员小王进行爬杆训练图,在爬杆训练中,小王沿杆竖直向上运动的v-t图像如图乙所示,下列判断正确的是( )
A.匀速往上爬,小王受到向上的力大于向下的力
B.6-15s时间内,小王所受摩擦力大小等于重力
C.向上爬时,小王受到的摩擦力方向为竖直向下
D.18s时,小王速度为零,所以没有受到力的作用
12.如图甲所示,放在水平地面上的物体,受到水平拉力F的作用,F的大小与时间t的关系如图乙所示。已知:在0~2s内,物体的运动速度逐渐增大;在2~6s内,物体以2m/s的速度做匀速直线运动。则下列判断正确的是( )
A.在0~2s内,物体所受摩擦力为30N B.在2~6s内,物体所受摩擦力为30N
C.在0~2s内,物体受力平衡 D.在4~6s内,物体受力平衡
13.小明沿水平方向推箱子前行,推箱子过程中,其F~t和v~t图像分别如图甲、乙所示。则下列判断正确的是( )
A.0~3s内,箱子受到地面的摩擦力为3N
B.t=5s时,箱子受到地面的摩擦力为9N
C.t=8s时,箱子受到的推力和摩擦力是一对平衡力
D.若在t=12s时松手,箱子将做匀速直线运动
14.如图甲所示,物体放在表面粗糙程度都相同的水平桌面上。0~1s物体受到水平推力F的作用由静止开始加速运动,调整推力F的大小使物体做匀速直线运动,然后撤去推力F,物体在2~3s减速滑行,一段时间后静止在水平桌面上。推力F的大小与时间t的关系图像如图乙所示,则在图中物体受到滑动摩擦力f与时间t的关系图像正确的是( )
A
B
C
D
二.多选题
1.(多选)图12中的物体A重5N,物体B重4N。用细绳将两物体通过定滑轮连接,放手后,物体A恰能沿着水平桌面向右做匀速直线运动。不计绳重和滑轮轴摩擦,下列分析正确的是( )
图12
A.物体A受到的拉力大小为4N
B.物体A受到桌面给它的摩擦力大小为5N
C.物体A受到桌面给它的支持力大小为5N
D.细绳断开时,B自由下落,A会立刻静止
2.如图甲所示的是一木块放在由同种材料制成粗糙程度均匀的水平台面上。木块受到水平向右拉力F的作用,F的大小与时间t的关系如图乙所示,物体运动速度v的大小与时间t的关系如图丙所示。6s时撤去力F,同时木块从台面滑出。忽略空气阻力,下列说法中正确的是( )
A.0~2s,由于木块静止,其所受摩擦力为4N
B.2s~4s,由于木块加速运动,其所受滑动摩擦力为12N
C.4s~6s,木块做匀速直线运动,其所受滑动摩擦力为8N
D.木块离开水平台面后,由于具有惯性继续做匀速直线运动
3.物块A静止在粗糙程度均匀的水平桌面上,如图甲所示,物块A受到水平拉力F作用,拉力F随时间t的变化关系如图乙所示。小丽从t=0开始,每隔2s记录物块A的位置(用“•”表示物块A),如图丙所示。下列说法正确的是( )
A.0~2s内,物块所受摩擦力等于1N
B.10~12s内,物块所受摩擦力等于3N
C.14~16s内,物块所受摩擦力等于2N
D.若18s时撤去F,物块将做匀速直线运动
4.如图甲所示,用水平拉力F向右拉放在粗糙程度相同的水平地面上的A物体,拉力F的大小与时间的关系和物体运动速度与时间的关系如图乙所示。下列正确的是( )
A. 物体在3~6s内的合力增大
B. 物体在6~9s内的合力为0
C. 物体在9~12s内不受摩擦力的作用
D. 物体在3~9s内受到的摩擦力始终为6N
5.如图甲所示,小车在水平方向受到两个拉力F1和F2的作用。拉力F1和F2的大小随时间变化的图象如图乙和丙,小车的运动状态随时间变化的图象如图丁,根据图象,下列分析正确的是( )
A.t=1s时,小车受到的摩擦力大小是1N,摩擦力的方向水平向左
B.t=3s时,小车受到的摩擦力大小是1.5N,摩擦力方向水平向右
C.在4s到6s这个时间段,若桌面变得绝对光滑,小车将做匀速直线运动
D.t=7s时,小车受到的合力大小是5.5N,合力方向水平向右
三.实验填空题
1.如图所示,磁性收纳盒静止吸附在竖直黑板面上,此时收纳盒受到的摩擦力为f1;小聪同学从收纳盒中取出黑板擦擦黑板时,收纳盒仍静止吸附在竖直黑板面上,此时收纳盒受到的摩擦力为f2。则f1_____ f2(选填“>”“<”或“=”)。
2.小明同学设计了如图所示的实验步骤(甲、乙、丙),进行探究“影响滑动摩擦力大小的因素”,图中物体A为长方体且各表面粗糙程度相同。
(1)实验中,小明同学用弹簧测力计 _________ 拉着物体A做匀速直线运动,目的是:____________ ;
(2)由实验步骤 ________ 可知:滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关;
(3)小明在实验中发现,使物体A做匀速直线运动的操作比较困难。于是小明将同一物体A如丁图所示的装置进行改进(图中长木板B的表面粗糙程度与甲、乙中的木板表面相同),该装置中长木板B ________ (选填“需要”或“不需要”)做匀速直线运动。
(4)在实验过程中,有的同学认为:物体A在长木板B上运动时,所受滑动摩擦力大小跟接触面积大小有关。请你利用图丁中的器材设计一个实验方案(可以画图辅助说明),验证此猜想是否正确并画出实验数据记录表格。
3.小阳探究“影响滑动摩擦力大小的因素”的实验过程如图所示,通过向木块上加砝码和更换接触面做了4次实验,记录结果如下表所示。
序号
接触面情况
压力/N
滑动摩擦力/N
①
木块与木板
4
0.8
②
木块与木板
5
1.0
③
木块与木板
6
1.2
④
木块与棉布
5
2.0
(1)实验中用弹簧测力计拉动木块在水平方向做_____,根据_____的原理可知,滑动摩擦力大小与弹簧测力计的示数相等。
(2)比较①②③得到结论:_____。
(3)为了探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的是否有关,选择①和④两次实验正确吗?_____(选填“正确”或“不正确”),理由是_____。
4.小明在探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关时,用弹簧测力计沿水平方向拉着长方体木块在水平桌面上做匀速直线运动,如图甲所示;将砝码放在木块上,再次用弹簧测力计水平拉动木块,使木块和砝码沿同一水平桌面做匀速直线运动,如图乙所示。请回答下列问题:
(1)甲、乙两次测力计的示数F甲<F乙,小明可以得到的结论;___________ 。
(2)将木块沿竖直方向切去一半,用弹簧测力计沿水平方向拉着剩余的木块在同一水平桌面上做匀速直线运动,如图丙所示。比较甲、丙两次实验,发现弹簧测力计的示数不相等,由此他得出结论:滑动摩擦力大小与接触面积的大小有关。你认为他的结论是___________ (选填“正确”或“错误”)的,理由是___________ 。
(3)实验后,小明与同学们交流讨论,又设计了如图丁所示的实验装置,弹簧测力计一端固定,另一端钩住木块,木块下面垫一块长木板A。请说明利用该装置如何测出木块与长木板A之间的滑动摩擦力。
5.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)实验中,用力F拉动木板B在水平桌面上运动,物块A相对桌面保持静止时,绳对A的拉力与A受到的滑动摩擦力是________.(填“平衡力”或“相互作用力”)
(2)实验中发现,图甲、乙中的弹簧测力计示数不同.由此可知:滑动摩擦力与________的大小有关.
(3)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,按照如图所示的三种方式,将物块C放在木板B上进行三次实验.当木板B在水平桌面上运动,且物块C相对桌面保持静止时,弹簧测力计三次示数分别为F1、F2、F3,则F1________F2________F3.(选填“>”、“=”或“<”)
6.小华和小芳一起做“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验,实验装置如图所示。
他们的实验过程如下:
①如图甲所示,用弹簧测力计沿着水平方向拉动木块A在水平桌面上匀速向右运动,记录弹簧测力计的示数F1=0.8N;
②如图乙所示,把两个完全相同的木块A和B叠放在一起,再用弹簧测力计拉着它们在水平桌面上匀速向右运动,记录弹簧测力计的示数F2=1.6N;
③如图丙所示,把木块A和B固定在一起,再用弹簧测力计拉着它们在水平桌面上匀速向右运动,记录弹簧测力计的示数F3=1.6N。请你回答下列问题:
(1)由F1=0.8N可知,木块A在水平桌面上运动时受到的滑动摩擦力为______N;
(2)由F2> F1可知,滑动摩擦力的大小与水平桌面受到的______有关;
(3)由F3=F2可知,滑动摩擦力的大小与接触面积______关;(选填“有”或“无”)
(4)结合影响滑动摩擦力大小的因素,分析F3仍为1.6N的原因是______。
7.在学习了摩擦力知识后,小兰和君君想用所学的知识进一步探究运动鞋的鞋底防滑效果,他们带来了洗干净的运动鞋,又准备了一张练习立定跳远用的橡胶垫,一个弹簧测力计和细线。
(1)为了准确地测量滑动摩擦力的大小,小兰认为应该水平拉动运动鞋沿水平方向做匀速直线运动,这样做的目的是_________;
(2)小兰将自己的运动鞋放在水平桌面的橡胶垫上,按正确的方法拉动,读出弹簧测力计的示数如图甲所示为________N;若实际拉动过程中没有做到匀速直线运动,则鞋子受到的摩擦力是________(选填“变化”或“不变”)的;
(3)君君经过思考改进了小兰的实验,让弹簧测力计和鞋保持静止,拉动鞋下的橡胶垫进行测量(如图乙所示),此时鞋底受到________(选填“静”或“滑动”)摩擦力。第一次匀速拉动橡胶垫,弹簧测力计示数为,第二次加速拉出橡胶垫,示数为,则________(选填“>”“=”或“<”);
(4)若要探究不同品牌运动鞋的防滑性能,实验时应该选用质量相同的不同品牌运动鞋,这是为了保证运动鞋和接触面之间的________保持不变,这里用到了________的实验方法。
8.“探究滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度是否有关”时,小华使用了如图所示实验装置和材料相同目数不同的两种砂纸(砂纸的目数代表砂纸的粗糙程度,目数越小,砂纸越粗糙,目数越大,砂纸越细腻)。他进行的实验步骤如下:
①将某一目数的砂纸铺在水平木板上,木板放在底板上,将物块放在砂纸上,用细线拴在物块的挂钩并穿过滑轮与弹簧测力计连接,用电动机拉动木板在底板上水平运动,记录砂纸的目数n、弹簧测力计的示数F,根据得到滑动摩擦力大小并记录。
②换不同目数的另一张砂纸,仿照步骤①再次实验,记录砂纸的目数n、弹簧测力计的示数F,根据得到滑动摩擦力大小并记录。
③分析实验数据发现,可以得出的实验结论是______。
(1)请写出实验结论;
(2)画出实验数据记录表格。
答案:
一.1.B 2.D 3.D 4.D 5.C 6.D 7.B 8.A 9.B 10.C 11.B
12.D 13.A 14.C
二.1.AC 2.AC 3.AC 4.BD 5.BD
三.1.>
2.(1) ①. 匀速直线 ②. 使木块所受的滑动摩擦力等于拉力大小
(2)乙、丙 (3)不需要
(4)
实验序号
压力/N
接触面
木块放置方式
木块运动快慢
弹簧测力计的示数/N
1
2
3
3.(1)匀速直线运动 二力平衡 (2)接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大 (3)不正确 没有控制压力大小相同
4.(1)当接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大
(2) ①. 错误 ②. 没有控制压力大小不变 (3)长方体木块相对于地面来说处于静止状态,在水平方向受到测力计向左的拉力和A对木块向右的摩擦力是一对平衡力,大小相等,方向相反。
5.(1)平衡力 (2)压力 (3)= >
6.(1)0.8 ②压力 (3)无 (4)滑动摩擦力的大小与压力的大小和接触面的粗糙程度有关,比较图乙和图丙,木块A和B整体对桌面的压力不变,接触面粗糙程度不变,所以木块A和B整体在水平桌面运动时受到的滑动摩擦力不变,拉力与滑动摩擦力是一对平衡力,大小相等,则F3与F2相等,仍为1.6N。
7.(1)使弹簧测力计示数等于滑动摩擦力 (2) ①. 2.6 ②. 不变
(3)滑动 = (4)压力大小 控制变量
8.(1)当压力一定时,摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关 (2)
砂纸的目数n
弹簧测力计的示数F/N
摩擦力大小f/N
1
2
3
1
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