4 摩擦力-2025-2026学年科学八年级上册浙教版
2025-12-26
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2份
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普通
资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 科学 |
| 教材版本 | 初中科学浙教版八年级上 |
| 年级 | 八年级 |
| 章节 | 第2节 运动与相互作用 |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-单元练习 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 浙江省 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 15.22 MB |
| 发布时间 | 2025-12-26 |
| 更新时间 | 2025-12-26 |
| 作者 | 元芳科学 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2025-12-26 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/55648657.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
该初中科学摩擦力单元复习讲义通过知识框架系统梳理摩擦力的概念、分类、产生条件及影响因素,用表格对比静摩擦、滑动摩擦、滚动摩擦的定义与实例,结合实验探究流程图呈现滑动摩擦力大小的测量与影响因素,突出二力平衡条件的应用及摩擦力方向判断等重难点。
讲义亮点在于“方法技巧”模块,如用假设法、二力平衡法判断摩擦力方向,结合传送带模型、叠加物体匀速运动等例题(如例5传送带摩擦类型判断),培养科学思维和探究实践素养。基础题巩固概念,综合题提升分析能力,助力分层教学,教师可精准把握学生薄弱点。
内容正文:
摩擦力
一、摩擦力
1、三种摩擦
(1)静摩擦:两个相互接触的物体将要发生而尚未发生相对运动时产生的摩擦,例如手握瓶子静止时,手与瓶子间的摩擦。
(2)滑动摩擦:一个物体在另一个物体表面上滑动时产生的摩擦,例如擦黑板时,黑板擦与黑板之间的摩擦。
(3)滚动摩擦:一个物体在另一个物体上滚动时产生的摩擦,例如滑旱冰时,轮子与地面之间的摩擦。
2、滑动摩擦力
(1)定义: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,这种力叫做滑动摩擦力。
(2)产生原因:相互接触的物体的两个面,有时用肉眼看起来很光滑,但是放到显微镜下观察,就会发现接触面是凹凸不平的。当相互接触的物体发生相对运动时,就会彼此阻碍,产生滑动摩擦力。
(3)产生条件(缺一不可)
①接触面粗糙;②两物体相互接触并相互挤压(有压力);③两物体间发生相对滑动。
(4)滑动摩擦力的作用效果:滑动摩擦力的作用总是阻碍物体相对滑动,“相对滑动”是以相互接触的物体作为参照物的。
【注意】摩擦力不一定是阻力,有时也是动力。例如人走路时,用力向后蹬地,脚相对于地有向后运动的趋势,摩擦力阻碍脚向后运动,而成为人向前运动的动力。
3、摩擦力的作用点
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点取在接触面上,也可以取在物体的重心上。
4、摩擦力的方向:与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反。
5、摩擦力的大小:物体做匀速直线运动或保持静止时受到的摩擦力大小利用二力平衡条件求解。
二、探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关
1、滑动摩擦力的测量
(1)原理:二力平衡。
(2)用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿水平长木板做匀速直线运动。此时弹簧测力计的示数就等于木块与长木板之间的滑动摩擦力的大小。
2、实验:探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关
(1)实验方法
①控制变量法;②转换法:用弹簧测力计示数的大小间接反映滑动摩擦力的大小。
(2)实验步骤
①甲:用弹簧测力计匀速拉动木块,使它沿水平长木板滑动,从而测出木块与长木板之间的滑动摩擦力。
②乙:在木块上加砝码,从而改变木块对长木板的压力,测出此种情况下的滑动摩擦力。
③丙:换用材料相同但表面粗糙的长木板,保持压力不变,测出此种情况下的滑动摩擦力。
(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。
(4)探究滑动摩擦力的大小与物体接触面积的关系
①如图甲、乙所示,分别将木块平放、竖放在长木板上用弹簧测力计水平匀速拉动木块,观察弹簧测力计示数,发现两次实验中弹簧测力计的示数相同,则说明滑动摩擦力的大小与物体的接触面积无关。
②如图丙所示,将木块切去一半,比较甲、丙两次实验,不能得出实验结论,原因是:没有控制压力相同。
(5)改进实验
①改进:弹簧测力计固定不动,木块挂在测力计的挂物上,不拉木块,改为拉动长木板,使木板与木块相对运动。
②优点:不需要匀速拉动木板;弹簧测力计示数较稳定,容易读数。
③增大拉力F,弹簧测力计示数不变。
三、摩擦的利用与防止
1、有益摩擦和有害摩擦
(1)许多情况下摩擦是有用的,人们常常设法增大它。例如,人走路时要利用鞋底与地面间的摩擦。
(2)摩擦在很多情况下又是有害的。例如,机器工作时,运动的部件间要产生摩擦。这种摩擦不但白白消耗动力,而且使机器磨损。这时就要设法减小摩擦。
2、增大有益摩擦和减小有害摩擦的方法
(1)增大有益摩擦的方法
方法
实例
增大压力
刹车时用力捏车闸
增大接触面的粗糙程度
轮胎表面有花纹;汽车车轮装防滑链;体操运动员上器械前在手上涂防滑粉
变滚动为滑动
汽车紧急刹车时,车轮由滚动变为滑动
(2)减小有害摩擦的方法
方法
实例
减小压力
体操运动员握单杠不能握得太紧
减小接触面的粗糙程度
溜冰场冰面光滑;冰壶运动中的扫冰
用滚动代替滑动
用滚木移动巨石;滚动轴承;行李箱装滚轮
使接触面分离
转动部分加润滑油;气垫船;磁悬浮列车
方法技巧1 判断摩擦力方向的三种方法
(1)概念判断法:摩擦力的方向与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反。
(2)假设法:假设接触面光滑无摩擦,分析两物体的相对运动情况,根据摩擦力阻碍物体相对运动确定摩擦力的方向。
(3)根据二力平衡条件:一对平衡力的方向相反,可以通过与摩擦力相互平衡的另一个力的方向来判断摩擦力的方向。
方法技巧2 叠加模型中摩擦力的方向与大小的判断方法
甲、乙所示,在大小相同的水平恒力F=10N的作用下,A、B两物体都保持相对静止,一起沿水平面做匀速直线运动。
以A、B为整体,在水平方向受地面的摩擦f地和拉力F,这两个力相互平衡,则f地=F=10N。A受到地面的摩擦力水平向左。
甲:AB同时向前做匀速直线运动,所以AB之间没有相对运动的趋势,B不受摩擦力的作用。
乙:对B进行分析,B受力平衡,受到水平向右的拉力,所以B还受到A给B的摩擦力f A→B,f A→B=F=10N,方向水平向左。
具体情况如图所示:
方法技巧3 结合运动图像分析摩擦力的大小
若物体静止或做匀速直线运动,则根据二力平衡知识直接解答;若物体做加速运动或减速运动,则物体处于非平衡状态,分析物体间的压力及接触面的粗糙程度是否发生变化,若不变,则滑动摩擦力的大小不变。
例如,先观察丙图,0~2s时,物体静止,此时f=F=2N;4~6s时,物体做匀速直线运动,此时f滑=F=4N;2~4s时,物体做加速运动,此时无法通过二力平衡得出摩擦力,但我们通过4~6s物体做匀速直线运动时,已经求出物体的滑动摩擦力为4N,物体做加速运动时,压力及接触面的粗糙程度均不变,则滑动摩擦力力也不变,因此此时f=4N。
方法技巧4 传送带上物体摩擦力的判断方法
如图所示,传送带顺时针转动,将物体静止放置在水平传送带上。
开始时,物体运动速度较慢,传送带速度较快,物体相对于传送带向左运动,所以传送带给物体的摩擦力方向为水平向右。
一段时间后,物体速度和传送带速度相同,物体和传送带一起向右做匀速直线运动,此时物体不受摩擦力。
【例1】跑步是一种健身方式,人沿水平直道跑步,右脚后蹬时,图中箭头表示右脚受到的摩擦力方向正确的是( )
A. B.
C. D.
【例2】在探究影响滑动摩擦力大小的因素的实验装置中,下列说法错误的是( )
A.水平拉动长木板A,可测出木块B所受摩擦力大小
B.拉动长木板A 的速度越大,弹簧测力计示数越大
C.在木块B上增加重物,拉动A 时弹簧测力计示数变大
D.在长木板A上铺毛巾,可探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系
【例3】玻璃窗上趴着一只壁虎,如图所示。水平向右推窗,在壁虎随玻璃窗一起向右匀速移动的过程中,壁虎受到摩擦力的方向是( )
A.竖直向上 B.水平向左 C.斜向右上 D.斜向左下
【例4】建筑工地上常用的夹砖器(取砖工具)如图甲、乙所示。如果用它夹住两块完全相同、质量均为0.5kg的砖,竖直提起后静止在空中,此时两夹片与砖面平行,则( )
A.两砖之间的摩擦力竖直向上
B.两砖之间没有摩擦力和压力
C.夹片对其中一块砖的摩擦力竖直向上,大小为5N
D.夹片对砖的压力越大,砖受到的摩擦力越大
【例5】如图所示是一个传送带,B轮转动带动物体C向右上方匀速运动,物体C没有在皮带上发生滑动,皮带与轮之间不打滑,则有关物体C与皮带之间的摩擦、皮带与B轮之间的摩擦的说法正确的是( )
A.没有摩擦、滚动摩擦 B.静摩擦、滚动摩擦
C.静摩擦、静摩擦 D.滑动摩擦、滚动摩擦
【例6】早晨,小明骑着自行车沿平直的公路驶向学校,强劲的北风迎面吹来,此时地面对车前轮的摩擦力为,对车后轮的摩擦力为。则下列说法中正确的是( )
A.与前进方向相反, B.与前进方向相反,
C.与前进方向相同, D.与前进方向相同,
【例7】如图所示,逆时针转动瓶盖,下列能够正确表示手对瓶盖摩擦力方向的是( )
A.B.C. D.
【例8】在学完运动和力相关知识后,请你用所学知识解决下列问题:
(1)小李以1.5m/s的速度行走,前脚跟刚着地时(如图),它受到摩擦力的方向是
(选填“向前”或“向后”)。
(2)小王将弹簧秤(弹簧秤重力不计)连接在两个完全相同的木块之间,用水平向左10牛的力使整体一起做匀速直线运动,此时测力计的示数为 牛。
【例9】小明练习书法时,将具有一定重量的镇纸放在书写纸张上(如图甲),可使纸张不易滑动,这是通过增大 的方式增大摩擦;手执毛笔竖直悬空静止,若手握笔杆的力增大,手对笔杆的摩擦力将 (填“变大”“变小”或“不变”);写“一”字时发现笔毫向左弯曲,笔对纸张的摩擦力方向向 (选填“左”或“右”)。
【例10】将一袋大米放在匀速向右运动的输送带上,开始米袋与输送带间有一段距离的相对滑动,然后米袋随输送带一起匀速运动。当输送带突然制动时,米袋会继续向前滑动一段距离后停下。(请选填以下合适的字母标号)
A.方向向左 B.方向向右 C.为零
(1)米袋刚放上输送带的瞬间,米袋由静止变为向右运动,米袋所受摩擦力 ;
(2)当米袋随输送带一起匀速运动时,米袋所受的摩擦力 ;
(3)输送带突然制动,米袋将向右减速运动,米袋所受的摩擦力 。
【例11】如图甲所示为消防队员进行爬杆训练的示意图,在某次爬杆训练中,消防员沿杆竖直向上运动的v-t图像如图乙。小科0~6s间受到的摩擦力 (填“大于”“小于”或“等于”)小科受到的重力。在6~15s内,小科受到的摩擦力方向为 。
【例12】自行车是我们熟悉的交通工具,从自行车的结构和使用来看,它涉及到不少有关摩擦的知识。例如:
A.轮胎上刻有花纹 B.车轮做成圆形 C.塑料套紧套在车把手上
D.在转动部分添加润滑油 E.脚踏板凹凸不平 F.刹车时用力捏闸
G.车轴处装有滚珠 H.车的把手上有凹槽
(1)上述各项内容中属于(只填写各选项前的字母):
①通过增大接触面粗糙程度而增大摩擦的是: ;
②通过增大压力而增大摩擦的是: ;
③通过变滑动为滚动而减小摩擦的是: ;
④通过使接触面彼此分离而减小摩擦的是: ;
(2)请你大胆发挥想象:“假如没有摩擦”,自行车会出现什么样的情况?写出两个合理的场景。
① 。
② 。
1、A、B为两块质量分布均匀的铜块,图甲为将它们放置在水平桌面上的情景。现将它们分别按图乙、丙的位置摆放,则针对乙、丙两图中A、B之间的摩擦力,表述正确的是( )
A.乙、丙两图中,A、B之间都不存在摩擦力
B.乙、丙两图中,A、B之间都存在摩擦力
C.乙、丙两图中,A、B之间都可能存在摩擦力
D.乙图中A、B之间一定不存在摩擦力;丙图中A、B之间一定存在摩擦力
2、用水平力推放在水平地面上的木箱,的大小与时间的关系如图甲所示,木箱的运动速度与时间的关系如图乙所示。下列说法正确的( )
A.时,木箱静止,不受摩擦力 B.时,木箱所受的摩擦力为3N
C.时,木箱所受的摩擦力为1N D.在2~8s时间内,物体所受的摩擦力不变
3、如图甲所示,水平路面由三段粗糙程度不同的区域组成。物块在的水平拉力作用下从区域①的最左端由静止开始运动,在刚进入区域③时撤去拉力,物块最终停在区域③的最右端。图乙为物块运动的图像,下列说法正确的是( )
A.区域①比区域②的路面更粗糙
B.物块在区域①路面上所受的摩擦力等于2N
C.物块在区域②路面上所受的摩擦力等于2N
D.区域③物块没停下前受到的合力为零
4、如图,拉力F的大小为8N,叠放在一起的物体A和B在拉力F的作用下沿水平方向做匀速直线运动,则下列结论正确的是( )
A.甲、乙两图中物体A受到地面对它的摩擦力大小均为8N
B.甲、乙两图中物体B受到的摩擦力大小均为8N
C.甲图中物体A受到地面对它的摩擦力为0N,物体B受到的摩擦力大小为8N
D.乙图中物体A受到地面对它的摩擦力大小为8N,物体B受到的摩擦力为0N
5、如图所示,物体甲、乙叠放在物体丙上,丙置于水平地面上,水平力F作用于乙,使甲、乙、丙一起做匀速直线运动,则各接触面间摩擦力的情况是( )
A.乙对丙有向左的摩擦力 B.丙对甲有向左的摩擦力
C.物体丙受到三个摩擦力作用 D.丙对地面有向右的摩擦力
6、如图所示,A、B、C三木块依次叠放,恒力F作用在木块B上,使三者一起向右做匀速直线运动。以下说法正确的是( )
A.木块A和木块B之间不存在摩擦力
B.木块B对木块C的摩擦力水平向左
C.恒力F和地面摩擦力大小不相等
D.木块B、C间的摩擦力和地面处的摩擦力都是静摩擦力
7、如图所示,狗拉着雪橇在水平雪地上做匀速直线运动,它对雪橇的水平拉力为100牛。
(1)以地面为参照物,雪橇处于 (填“静止状态”或“运动状态”)。
(2)货物和雪橇保持相对静止且两者的接触面水平,不计空气阻力,则雪橇对货物的摩擦力为 N。
8、自行车是人们出行常用的交通工具,结构简单,方便实用。
(1)小明在骑行过程中,先后用大小相同的力F1、F2踏脚踏板(如图甲所示),F1能使脚踏板运动,而F2却不能,这说明影响力作用效果的因素是 ;
(2)在骑行过沙地时,观察到图乙中所示情境;据此推测后轮受到的摩擦力方向,并说明判断的理由 。
9、如图甲所示,重为40N的物体在60N的水平力F作用下,静止在竖直的墙上。
(1)此时物体所受的摩擦力为 N;
(2)当力F逐渐减小时(F始终大于零),物体与墙面的摩擦力f与时间t的关系如图乙所示,请说明f变化的原因
。
10、若人不“扫刷”冰面时,可认为水平冰面的粗糙程度不变,如图所示,人用水平向右大小不同的力F推动冰壶从A运动到D,冰壶运动到D点后,人不再施力,冰壶继续向前运动。
(1)在AC段推力,冰壶做匀速直线运动。AC段冰壶受到的摩擦力为 N。在CD段,推力减小为4N,冰壶受到的摩擦力为 N。
(2)冰壶运动到D点后继续向前运动若适当“扫刷”冰面,冰壶能够运动更长的距离,这是利用 的方法减小摩擦力。
(3)推理可知:如果冰壶运动时不受阻力,它将 。(选填“保持静止”、“保持匀速直线运动”或“保持静止或匀速直线运动”)
11、如图所示,在水平面上叠放着A、B两个木块,A木块用一根细绳拴在固定的墙面上。这时用力F1=7N向左拉动B,使它以2m/s的速度做匀速直线运动,绳的拉力为F2=3N,则A木块所受到的摩擦力大小为 N,B木块与地面之间的摩擦力大小为 N。若增大拉力F1,则木块B受到地面的摩擦力 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
12、小永同学在学习了摩擦力后,对“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”产生了浓厚的兴趣,他猜想影响滑动摩擦力的因素有:①接触面所受的压力大小;②接触面的粗糙程度;③接触面积的大小。为此他设计了下列实验进行探究,如图所示。
【实验器材】:长方体木块(长方体木块上表面是棉布面,侧面和下表面是面积不同而粗糙程度相同的木板面)、弹簧测力计、长木板等。
【实验过程】:小永同学选择不同的接触面,通过增减砝码改变木块对木板的压力,依次水平向右拉动长木板。
【实验数据】:实验测得木块受到的滑动摩擦力如下表所示。
实验序号
木块与木板的接触面
压力
测力计示数
1
下表面与木板面
2.5N
1.2N
2
下表面与木板面
5.0N
2.4N
3
下表面与木板面
7.5N
3.6N
4
侧面与木板面
2.5N
1.2N
5
上表面与木板面
2.5N
1.8N
6
上表面与木板面
5.0N
(1)当小永水平向右拉动长木板时,木块受到的滑动摩擦力方向是 ;
(2)实验序号 研究滑动摩擦力与接触面积的关系。由数据可知:滑动摩擦力大小与接触面积无关;
(3)由实验1、2、3可知, ;
(4)当用4.5N的力拉动长木板时,弹簧测力计的示数为2.5N,则木块与长木板之间的摩擦力为 N。
13、小科家有个罐头(如图甲),瓶盖因太紧而拧不开,于是小科在瓶盖外包上毛巾,再用力拧,毛巾打滑,瓶盖还是没动。爸爸让他换一条湿毛巾试试,果然湿毛巾不再打滑,瓶盖打开了,由此他觉得水有助于增大摩擦力,但为什么许多公共场合的地面在用水清扫过后会摆放“小心地滑”的牌子(如图乙所示)。水到底是增大摩擦力还是减小摩擦力呢?为了解决困惑,小科设计了如图丙所示的实验:在水平桌面上放置一块玻璃板,在玻璃板上滴不同滴数的水并涂匀,立即用弹簧测力计拉着木块在玻璃板上做匀速直线运动,读出弹簧测力计的示数,并记录数据如表所示:
实验次序
1
2
3
4
5
6
7
8
9
水的滴数
4
8
12
16
20
24
28
32
36
拉力/N
3.3
3.4
3.8
4.0
3.1
2.8
2.6
?
2.6
(1)请你推断:当水的滴数为32时,摩擦力大小为 N。
(2)实验时用弹簧测力计拉着木块很难做到匀速,在不更换实验装置的情况下,小科想到另一种测摩擦力的方法:用弹簧测力计拉着木块保持不动, (填具体操作方法),即可通过弹簧测力计的示数读出摩擦力大小。
(3)根据实验数据得出的结论是: 。
(4)请解释人走在湿滑的地面上时容易向后摔倒的原因:
。
1
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摩擦力
一、摩擦力
1、三种摩擦
(1)静摩擦:两个相互接触的物体将要发生而尚未发生相对运动时产生的摩擦,例如手握瓶子静止时,手与瓶子间的摩擦。
(2)滑动摩擦:一个物体在另一个物体表面上滑动时产生的摩擦,例如擦黑板时,黑板擦与黑板之间的摩擦。
(3)滚动摩擦:一个物体在另一个物体上滚动时产生的摩擦,例如滑旱冰时,轮子与地面之间的摩擦。
2、滑动摩擦力
(1)定义: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,这种力叫做滑动摩擦力。
(2)产生原因:相互接触的物体的两个面,有时用肉眼看起来很光滑,但是放到显微镜下观察,就会发现接触面是凹凸不平的。当相互接触的物体发生相对运动时,就会彼此阻碍,产生滑动摩擦力。
(3)产生条件(缺一不可)
①接触面粗糙;②两物体相互接触并相互挤压(有压力);③两物体间发生相对滑动。
(4)滑动摩擦力的作用效果:滑动摩擦力的作用总是阻碍物体相对滑动,“相对滑动”是以相互接触的物体作为参照物的。
【注意】摩擦力不一定是阻力,有时也是动力。例如人走路时,用力向后蹬地,脚相对于地有向后运动的趋势,摩擦力阻碍脚向后运动,而成为人向前运动的动力。
3、摩擦力的作用点
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点取在接触面上,也可以取在物体的重心上。
4、摩擦力的方向:与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反。
5、摩擦力的大小:物体做匀速直线运动或保持静止时受到的摩擦力大小利用二力平衡条件求解。
二、探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关
1、滑动摩擦力的测量
(1)原理:二力平衡。
(2)用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿水平长木板做匀速直线运动。此时弹簧测力计的示数就等于木块与长木板之间的滑动摩擦力的大小。
2、实验:探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关
(1)实验方法
①控制变量法;②转换法:用弹簧测力计示数的大小间接反映滑动摩擦力的大小。
(2)实验步骤
①甲:用弹簧测力计匀速拉动木块,使它沿水平长木板滑动,从而测出木块与长木板之间的滑动摩擦力。
②乙:在木块上加砝码,从而改变木块对长木板的压力,测出此种情况下的滑动摩擦力。
③丙:换用材料相同但表面粗糙的长木板,保持压力不变,测出此种情况下的滑动摩擦力。
(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。
(4)探究滑动摩擦力的大小与物体接触面积的关系
①如图甲、乙所示,分别将木块平放、竖放在长木板上用弹簧测力计水平匀速拉动木块,观察弹簧测力计示数,发现两次实验中弹簧测力计的示数相同,则说明滑动摩擦力的大小与物体的接触面积无关。
②如图丙所示,将木块切去一半,比较甲、丙两次实验,不能得出实验结论,原因是:没有控制压力相同。
(5)改进实验
①改进:弹簧测力计固定不动,木块挂在测力计的挂物上,不拉木块,改为拉动长木板,使木板与木块相对运动。
②优点:不需要匀速拉动木板;弹簧测力计示数较稳定,容易读数。
③增大拉力F,弹簧测力计示数不变。
三、摩擦的利用与防止
1、有益摩擦和有害摩擦
(1)许多情况下摩擦是有用的,人们常常设法增大它。例如,人走路时要利用鞋底与地面间的摩擦。
(2)摩擦在很多情况下又是有害的。例如,机器工作时,运动的部件间要产生摩擦。这种摩擦不但白白消耗动力,而且使机器磨损。这时就要设法减小摩擦。
2、增大有益摩擦和减小有害摩擦的方法
(1)增大有益摩擦的方法
方法
实例
增大压力
刹车时用力捏车闸
增大接触面的粗糙程度
轮胎表面有花纹;汽车车轮装防滑链;体操运动员上器械前在手上涂防滑粉
变滚动为滑动
汽车紧急刹车时,车轮由滚动变为滑动
(2)减小有害摩擦的方法
方法
实例
减小压力
体操运动员握单杠不能握得太紧
减小接触面的粗糙程度
溜冰场冰面光滑;冰壶运动中的扫冰
用滚动代替滑动
用滚木移动巨石;滚动轴承;行李箱装滚轮
使接触面分离
转动部分加润滑油;气垫船;磁悬浮列车
方法技巧1 判断摩擦力方向的三种方法
(1)概念判断法:摩擦力的方向与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反。
(2)假设法:假设接触面光滑无摩擦,分析两物体的相对运动情况,根据摩擦力阻碍物体相对运动确定摩擦力的方向。
(3)根据二力平衡条件:一对平衡力的方向相反,可以通过与摩擦力相互平衡的另一个力的方向来判断摩擦力的方向。
方法技巧2 叠加模型中摩擦力的方向与大小的判断方法
甲、乙所示,在大小相同的水平恒力F=10N的作用下,A、B两物体都保持相对静止,一起沿水平面做匀速直线运动。
以A、B为整体,在水平方向受地面的摩擦f地和拉力F,这两个力相互平衡,则f地=F=10N。A受到地面的摩擦力水平向左。
甲:AB同时向前做匀速直线运动,所以AB之间没有相对运动的趋势,B不受摩擦力的作用。
乙:对B进行分析,B受力平衡,受到水平向右的拉力,所以B还受到A给B的摩擦力f A→B,f A→B=F=10N,方向水平向左。
具体情况如图所示:
方法技巧3 结合运动图像分析摩擦力的大小
若物体静止或做匀速直线运动,则根据二力平衡知识直接解答;若物体做加速运动或减速运动,则物体处于非平衡状态,分析物体间的压力及接触面的粗糙程度是否发生变化,若不变,则滑动摩擦力的大小不变。
例如,先观察丙图,0~2s时,物体静止,此时f=F=2N;4~6s时,物体做匀速直线运动,此时f滑=F=4N;2~4s时,物体做加速运动,此时无法通过二力平衡得出摩擦力,但我们通过4~6s物体做匀速直线运动时,已经求出物体的滑动摩擦力为4N,物体做加速运动时,压力及接触面的粗糙程度均不变,则滑动摩擦力力也不变,因此此时f=4N。
方法技巧4 传送带上物体摩擦力的判断方法
如图所示,传送带顺时针转动,将物体静止放置在水平传送带上。
开始时,物体运动速度较慢,传送带速度较快,物体相对于传送带向左运动,所以传送带给物体的摩擦力方向为水平向右。
一段时间后,物体速度和传送带速度相同,物体和传送带一起向右做匀速直线运动,此时物体不受摩擦力。
【例1】跑步是一种健身方式,人沿水平直道跑步,右脚后蹬时,图中箭头表示右脚受到的摩擦力方向正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】因为摩擦力的方向总是与物体相对运动或相对运动的趋势的方向相反,人沿水平直道跑步,右脚后蹬时,右脚相对于地面有向后运动的趋势,摩擦力阻碍右脚向后滑动,因此左脚受到的摩擦力方向与人的运动方向相同,故C正确、ABD错误。故选C。
【例2】在探究影响滑动摩擦力大小的因素的实验装置中,下列说法错误的是( )
A.水平拉动长木板A,可测出木块B所受摩擦力大小
B.拉动长木板A 的速度越大,弹簧测力计示数越大
C.在木块B上增加重物,拉动A 时弹簧测力计示数变大
D.在长木板A上铺毛巾,可探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系
【答案】B
【解析】A.实验时水平拉动长木板A,AB两个物体之间发生相对运动,有滑动摩擦力,而木块B相对于地面始终静止,受力平衡,弹簧测力计的示数等于木块B所受摩擦力大小,故A正确,不符合题意;
B.拉动长木板A的速度越大,B始终静止,受力平衡,压力和接触面积的粗糙程度不变,滑动摩擦力大小不变,则弹簧测力计示数不变,故B错误,符合题意;
C.在木块B上增加重物,压力增大,接触面粗糙程度不变,则滑动摩擦力增大,拉动长木板A时弹簧测力计示数变大,故C正确,不符合题意;
D.在长木板A上铺毛巾,压力不变,接触面的粗糙程度增加,由控制变量法可知,可探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系,故D正确,不符合题意。故选B。
【例3】玻璃窗上趴着一只壁虎,如图所示。水平向右推窗,在壁虎随玻璃窗一起向右匀速移动的过程中,壁虎受到摩擦力的方向是( )
A.竖直向上 B.水平向左 C.斜向右上 D.斜向左下
【答案】A
【解析】当壁虎随窗玻璃一起向右匀速移动的过程中,壁虎和玻璃之间是相对静止的,壁虎水平方向受到平衡力的作用;竖直方向上壁虎受到重力和摩擦力的作用,重力的方向竖直向下,则摩擦力的方向竖直向上。故BCD不符合题意,A符合题意。故选A。
【例4】建筑工地上常用的夹砖器(取砖工具)如图甲、乙所示。如果用它夹住两块完全相同、质量均为0.5kg的砖,竖直提起后静止在空中,此时两夹片与砖面平行,则( )
A.两砖之间的摩擦力竖直向上
B.两砖之间没有摩擦力和压力
C.夹片对其中一块砖的摩擦力竖直向上,大小为5N
D.夹片对砖的压力越大,砖受到的摩擦力越大
【答案】C
【解析】AB.两块砖之间存在压力,两块砖静止,竖直方向上受到竖直向下的重力、夹子对砖竖直向上的摩擦力的作用,两块砖之间没有发生相对运动的趋势,不存在摩擦力,故AB不符合题意;
C.夹片对其中一块砖的摩擦力方向竖直向上,大小等于砖的重力为G=mg=0.5kg×10N/kg=5N,故C符合题意;
D.夹片对砖的压力变大,砖受力平衡,摩擦力等于砖的重力,重力不变,摩擦力不变,故D不符合题意。故选C。
【例5】如图所示是一个传送带,B轮转动带动物体C向右上方匀速运动,物体C没有在皮带上发生滑动,皮带与轮之间不打滑,则有关物体C与皮带之间的摩擦、皮带与B轮之间的摩擦的说法正确的是( )
A.没有摩擦、滚动摩擦 B.静摩擦、滚动摩擦
C.静摩擦、静摩擦 D.滑动摩擦、滚动摩擦
【答案】C
【解析】物体C没有在皮带上发生滑动,但物体C相对于传送带有向下运动的趋势,所以物体C要受到传送带对它的静摩擦力;已知皮带与B轮之间不打滑,无滑动,也无滚动,但它们之间也有相对运动的趋势,所以皮带与B之间的摩擦也是静摩擦,故C正确,ABD错误。 故选C。
【例6】早晨,小明骑着自行车沿平直的公路驶向学校,强劲的北风迎面吹来,此时地面对车前轮的摩擦力为,对车后轮的摩擦力为。则下列说法中正确的是( )
A.与前进方向相反, B.与前进方向相反,
C.与前进方向相同, D.与前进方向相同,
【答案】A
【解析】骑车前进时,后轮是主动轮,在它与地面接触处有相对地面向后滑的趋势,故受向前的摩擦力;前轮是从动轮,它在与地面接触处有相对于地面向前滚动的趋势,故受向后的摩擦力。强劲的北风迎面吹来,为了克服风产生的摩擦使车前进,必须使人的动力主要作用在后轮上,后轮的动力与前轮及风阻力平衡,因此可解出后轮的摩擦力大于前轮,所以f1<f2,故A正确,BCD错误。故选A。
【例7】如图所示,逆时针转动瓶盖,下列能够正确表示手对瓶盖摩擦力方向的是( )
A.B.C. D.
【答案】C
【解析】当逆时针打开矿泉水瓶盖时,手指受到顺时针方向的摩擦力,由于力的作用是相互的,所以瓶盖受到手对瓶盖的摩擦力方向为逆时针方向,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
【例8】在学完运动和力相关知识后,请你用所学知识解决下列问题:
(1)小李以1.5m/s的速度行走,前脚跟刚着地时(如图),它受到摩擦力的方向是
(选填“向前”或“向后”)。
(2)小王将弹簧秤(弹簧秤重力不计)连接在两个完全相同的木块之间,用水平向左10牛的力使整体一起做匀速直线运动,此时测力计的示数为 牛。
【答案】(1)向后(2)5
【解析】(1)小李的前脚跟刚着地时,脚向前蹭地,由于力的作用是相互的,所以地面也给脚一个向后的反作用力,这个力就是脚底受到的摩擦力,因此其受到摩擦力的方向是向后。
(2)用水平向左10牛的力使整体一起做匀速直线运动,整体在水平方向上受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,根据二力平衡的条件可知整体受到的摩擦力f总=F=10N
因A、B两个木块对水平面的压力相同,且接触面的粗糙程度相同,所以两个木块受到的摩擦力fA、fB相等,即。
【例9】小明练习书法时,将具有一定重量的镇纸放在书写纸张上(如图甲),可使纸张不易滑动,这是通过增大 的方式增大摩擦;手执毛笔竖直悬空静止,若手握笔杆的力增大,手对笔杆的摩擦力将 (填“变大”“变小”或“不变”);写“一”字时发现笔毫向左弯曲,笔对纸张的摩擦力方向向 (选填“左”或“右”)。
【答案】压力 不变 右
【解析】将具有一定重量的镇纸放在书写纸张上,通过增大压力,从而增大摩擦力,使纸张不易滑动。手执毛笔竖直悬空静止,若手握笔杆的力增大,笔仍然处于静止状态,受到的摩擦力与重力是一对平衡力,即笔受到手竖直向上的摩擦力始终等于毛笔的重力,毛笔的重力不变,所以受到的摩擦力不变。在纸上写字,笔运行中受到纸面的摩擦力,笔毫向左弯曲,说明笔毫向右运动,此时摩擦力的方向与相对运动方向相反,故笔毫所受摩擦力的方向向左。笔对纸张的摩擦力与纸张对笔的摩擦力是一对相互作用力,方向相反,故笔对纸张的摩擦力方向向右。
【例10】将一袋大米放在匀速向右运动的输送带上,开始米袋与输送带间有一段距离的相对滑动,然后米袋随输送带一起匀速运动。当输送带突然制动时,米袋会继续向前滑动一段距离后停下。(请选填以下合适的字母标号)
A.方向向左 B.方向向右 C.为零
(1)米袋刚放上输送带的瞬间,米袋由静止变为向右运动,米袋所受摩擦力 ;
(2)当米袋随输送带一起匀速运动时,米袋所受的摩擦力 ;
(3)输送带突然制动,米袋将向右减速运动,米袋所受的摩擦力 。
【答案】(1)B(2)C(3)A
【解析】(1)输送带是向右匀速运动的,米袋刚放上时,由静止变为向右运动,但米袋相对于输送带向左滑动,水平方向没有其他拉力或推力,所以只受向右的摩擦力,故选B。
(2)物体匀速直线运动时,或者不受力,或者受平衡力。米袋向右匀速运动时,水平方向上如果受摩擦力,一定有另一个力与它平衡,因为没有其他力,所以不受力,摩擦力为零,故选C。
(3)输送带制动时,米袋由向右运动变成减速,只有摩擦力方向向左,才能阻止米袋继续向右运动,故选A。
【例11】如图甲所示为消防队员进行爬杆训练的示意图,在某次爬杆训练中,消防员沿杆竖直向上运动的v-t图像如图乙。小科0~6s间受到的摩擦力 (填“大于”“小于”或“等于”)小科受到的重力。在6~15s内,小科受到的摩擦力方向为 。
【答案】大于 竖直向上
【解析】由图象可知0~6s时间内,消防员小科沿杆加速向上运动,此阶段他受到竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力,因此摩擦力大于重力。由图象可知6~15s时间内,消防员小科沿杆匀速向上运动,此阶段他受到的摩擦力和重力是一对平衡力,摩擦力的方向与重力方向相反,因此摩擦力的方向是竖直向上。
【例12】自行车是我们熟悉的交通工具,从自行车的结构和使用来看,它涉及到不少有关摩擦的知识。例如:
A.轮胎上刻有花纹 B.车轮做成圆形 C.塑料套紧套在车把手上
D.在转动部分添加润滑油 E.脚踏板凹凸不平 F.刹车时用力捏闸
G.车轴处装有滚珠 H.车的把手上有凹槽
(1)上述各项内容中属于(只填写各选项前的字母):
①通过增大接触面粗糙程度而增大摩擦的是: ;
②通过增大压力而增大摩擦的是: ;
③通过变滑动为滚动而减小摩擦的是: ;
④通过使接触面彼此分离而减小摩擦的是: ;
(2)请你大胆发挥想象:“假如没有摩擦”,自行车会出现什么样的情况?写出两个合理的场景。
① 。
② 。
【答案】(1)AEH CF BG D(2)自行车刹车失灵 自行车在原地打滑,不能行驶
【解析】(1)①A轮胎上刻有花纹,和E脚踏板凹凸不平,H车的把手上有凹槽,都是通过在压力一定时,增大接触面的粗糙程度来增大摩擦。②C塑料套紧套在车把手上,和F刹车时用力捏闸,是通过在接触面粗糙程度一定时,增大压力来增大摩擦。③B车轮做成圆形,和G车轴处装有滚珠,是通过变滑动为滚动而减小摩擦。④D在转动部分添加润滑油是通过使接触面彼此分离而减小摩擦。
(2)自行车靠地面对它的摩擦力前进,我们握住把手也需要摩擦,刹车需要摩擦,如果没有摩擦,那么自行车刹车失灵,自行车在原地打滑,不能行驶。
1、A、B为两块质量分布均匀的铜块,图甲为将它们放置在水平桌面上的情景。现将它们分别按图乙、丙的位置摆放,则针对乙、丙两图中A、B之间的摩擦力,表述正确的是( )
A.乙、丙两图中,A、B之间都不存在摩擦力
B.乙、丙两图中,A、B之间都存在摩擦力
C.乙、丙两图中,A、B之间都可能存在摩擦力
D.乙图中A、B之间一定不存在摩擦力;丙图中A、B之间一定存在摩擦力
【答案】D
【解析】在乙图中,A、B 两铜块虽然接触,但没有相对运动的趋势,所以不存在摩擦力;在丙图中,A 铜块有沿 B 铜块斜面下滑的趋势,所以 A、B 之间存在摩擦力,故D正确,ABC错误。故选D。
2、用水平力推放在水平地面上的木箱,的大小与时间的关系如图甲所示,木箱的运动速度与时间的关系如图乙所示。下列说法正确的( )
A.时,木箱静止,不受摩擦力 B.时,木箱所受的摩擦力为3N
C.时,木箱所受的摩擦力为1N D.在2~8s时间内,物体所受的摩擦力不变
【答案】D
【解析】A.据乙图中图像可知,时,物体静止,此时物体具有运动趋势,产生静摩擦力,故A错误;
BC.据乙图中图像可知,时间为4s~6s内,物体做匀速直线运动,产生的摩擦力为滑动摩擦力,且滑动摩擦力与推力大小相等,由乙图图像可知,摩擦力为2N;当时间为3s或7s时,物体均运动,产生的摩擦力为滑动摩擦力,且该过程中,与4s~6s内的压力和接触面的粗糙程度相同,因此摩擦力大小相等,均为2N,故BC错误;
D.在2~8s时间内,物体运动,产生的摩擦力为滑动摩擦力,且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,故D正确。故选D。
3、如图甲所示,水平路面由三段粗糙程度不同的区域组成。物块在的水平拉力作用下从区域①的最左端由静止开始运动,在刚进入区域③时撤去拉力,物块最终停在区域③的最右端。图乙为物块运动的图像,下列说法正确的是( )
A.区域①比区域②的路面更粗糙
B.物块在区域①路面上所受的摩擦力等于2N
C.物块在区域②路面上所受的摩擦力等于2N
D.区域③物块没停下前受到的合力为零
【答案】C
【解析】A.由乙图可知,区域①是加速运动(F>f①),区域②是匀速运动(F=f②),所以f①<f②。摩擦力的大小与压力和接触面粗糙程度有关(压力不变时,接触面越粗糙,摩擦力越大)。因为,且物块对路面的压力不变(自身重力不变),所以区域①的路面比区域②更光滑,故A错误;
B.物块在区域①做加速直线运动,拉力,根据牛顿第二定律可知
由图像知,则,故B错误;
C.由乙图可知,物块在区域②做匀速直线运动,根据平衡条件可知,因为,所以,故C正确;
D.区域③中物块做减速运动(速度从2m/s减到0),说明运动状态在改变,受力不平衡,合力不为零(此时撤去拉力,只有摩擦力,合力等于摩擦力),故D错误。故选C。
4、如图,拉力F的大小为8N,叠放在一起的物体A和B在拉力F的作用下沿水平方向做匀速直线运动,则下列结论正确的是( )
A.甲、乙两图中物体A受到地面对它的摩擦力大小均为8N
B.甲、乙两图中物体B受到的摩擦力大小均为8N
C.甲图中物体A受到地面对它的摩擦力为0N,物体B受到的摩擦力大小为8N
D.乙图中物体A受到地面对它的摩擦力大小为8N,物体B受到的摩擦力为0N
【答案】A
【解析】BC.由图甲可知,物体A和B在大小为F的恒力作用下沿水平地面向右做匀速直线运动,所以物体A和B(看做一个整体)在水平方向受到平衡力作用,即A受到地面施加的水平向左的摩擦力f和拉力F平衡,所以因A、B一起做匀速直线运动,所以A、B相对静止,但A与B之间不存在摩擦力的作用,故BC错误;
AD.由图乙可知,物体A和B在大小为F的恒力作用下沿水平地面向右做匀速直线运动,所以物体A和B(看做一个整体)在水平方向受到平衡力作用,即A受到地面施加的水平向左的摩擦力f和拉力F平衡,所以由乙图可知,因A、B一起做匀速直线运动,B受力平衡,受到拉力与A对B的摩擦力,是平衡力,故物体B受到的摩擦力大小不等于0,故A正确,D错误。故选A。
5、如图所示,物体甲、乙叠放在物体丙上,丙置于水平地面上,水平力F作用于乙,使甲、乙、丙一起做匀速直线运动,则各接触面间摩擦力的情况是( )
A.乙对丙有向左的摩擦力 B.丙对甲有向左的摩擦力
C.物体丙受到三个摩擦力作用 D.丙对地面有向右的摩擦力
【答案】D
【解析】A.以乙为研究对象,乙水平方向受到向右的拉力F作用,由于乙做匀速直线运动,根据二力平衡条件可知,丙对乙有向左的静摩擦力,且此静摩擦力与F平衡;由于力的作用是相互的,所以乙对丙有向右的静摩擦力,故A错误;
B.对甲进行受力分析,甲做匀速直线运动,处于平衡状态,若甲受到丙对它的摩擦力,则甲受力不平衡,无法做匀速直线运动,所以丙对甲没有摩擦力,故B错误;
C.以整体为研究对象,甲、乙、丙整体做匀速直线运动,水平方向受到向右的拉力F,根据二力平衡可知,地面对丙有向左的滑动摩擦力;由于乙对丙有向右的静摩擦力,则丙受到乙对其向右的摩擦力和地面对其向左的摩擦力,共两个摩擦力,故C错误;
D.根据力的作用是相互的,地面对丙有向左的滑动摩擦力,那么丙对地面有向右的滑动摩擦力,故D正确。故选D。
6、如图所示,A、B、C三木块依次叠放,恒力F作用在木块B上,使三者一起向右做匀速直线运动。以下说法正确的是( )
A.木块A和木块B之间不存在摩擦力
B.木块B对木块C的摩擦力水平向左
C.恒力F和地面摩擦力大小不相等
D.木块B、C间的摩擦力和地面处的摩擦力都是静摩擦力
【答案】A
【解析】A.在恒力F的拉力作用下,A、B、C一起做匀速直线运动,因此,A、B、C都受平衡力,木块A在水平方向不受拉力,因此A所受的摩擦力为0,B不会对A产生摩擦力,故A正确;
C.以A、B、C三木块整体为研究对象,由于三者一起向右做匀速直线运动,即处于平衡态,故整体受到的是平衡力,即水平方向受到的恒力F和地面作用在C上的滑动摩擦力是一对平衡力,大小相等,方向相反,故C错误;
B.以C为研究对象,由于做匀速直线运动,即处于平衡状态,水平方向受到地面向左的滑动摩擦力和B对C水平向右的静摩擦力,且此二力平衡,故B错误;
D.根据题意知道,B、C间的摩擦力是静摩擦力,地面处的摩擦力为滑动摩擦力,故D错误。故选A。
7、如图所示,狗拉着雪橇在水平雪地上做匀速直线运动,它对雪橇的水平拉力为100牛。
(1)以地面为参照物,雪橇处于 (填“静止状态”或“运动状态”)。
(2)货物和雪橇保持相对静止且两者的接触面水平,不计空气阻力,则雪橇对货物的摩擦力为 N。
【答案】(1)运动状态(2)0
【解析】(1)狗拉着雪橇在水平雪地上做匀速直线运动,以地面为参照物,雪橇相对地面的位置发生了变化,雪橇处于运动状态。
(2)滑动摩擦力产生的条件:两接触面粗糙,且相互挤压,有相对运动的趋势或相对运动。货物和雪橇保持相对静止,且两者的接触面水平,货物和雪橇之间没有相对运动的趋势,不计空气阻力,则雪橇对货物的摩擦力为0N。
8、自行车是人们出行常用的交通工具,结构简单,方便实用。
(1)小明在骑行过程中,先后用大小相同的力F1、F2踏脚踏板(如图甲所示),F1能使脚踏板运动,而F2却不能,这说明影响力作用效果的因素是 ;
(2)在骑行过沙地时,观察到图乙中所示情境;据此推测后轮受到的摩擦力方向,并说明判断的理由 。
【答案】(1)力的方向(2)车行驶过程中,沙子向左运动,说明后轮向后运动,则后轮受到地面向前的摩擦力
【解析】(1)由题意和图示可知,F1、F2的大小相同,作用点也相同,力的方向不同,F1能使脚踏板运动,而F2却不能,即力的作用效果也不同,所以说明影响力作用效果的因素是力的方向。
(2)由图乙可知,车行驶过程中,沙子向左运动,说明后轮向后运动,由于摩擦力的方向与物体运动的方向相反,所以后轮受到地面向前的摩擦力。
9、如图甲所示,重为40N的物体在60N的水平力F作用下,静止在竖直的墙上。
(1)此时物体所受的摩擦力为 N;
(2)当力F逐渐减小时(F始终大于零),物体与墙面的摩擦力f与时间t的关系如图乙所示,请说明f变化的原因
。
【答案】40 见解析
【解析】(1)重为40N的物体在60N的水平力F作用下,静止在竖直的墙上,受力平衡,竖直方向的重力与摩擦力平衡,故此时物体所受的摩擦力f=G=40N
(2)当物体静止时,物体受到摩擦力,此时摩擦力大小等于重力大小,所以摩擦力保持不变。当压力逐渐减小,物体开始滑动,物体受到滑动摩擦力,此时摩擦力大小与压力大小和接触面粗糙程度有关,压力越小,滑动摩擦力越小。
10、若人不“扫刷”冰面时,可认为水平冰面的粗糙程度不变,如图所示,人用水平向右大小不同的力F推动冰壶从A运动到D,冰壶运动到D点后,人不再施力,冰壶继续向前运动。
(1)在AC段推力,冰壶做匀速直线运动。AC段冰壶受到的摩擦力为 N。在CD段,推力减小为4N,冰壶受到的摩擦力为 N。
(2)冰壶运动到D点后继续向前运动若适当“扫刷”冰面,冰壶能够运动更长的距离,这是利用 的方法减小摩擦力。
(3)推理可知:如果冰壶运动时不受阻力,它将 。(选填“保持静止”、“保持匀速直线运动”或“保持静止或匀速直线运动”)
【答案】(1)5 5(2)减小接触面粗糙程度(3)保持匀速直线运动
【解析】(1)在AC段推力,冰壶做匀速直线运动,故受力平衡,推力与滑动摩擦力是一对平衡力,大小相等,摩擦力为5N,在CD段,推力减小为4N,但压力大小和接触面的粗糙程度没变,故滑动摩擦力大小也不变,仍为5N。
(2)由题意知,用毛刷刷冰可以改变水平冰面的粗糙程度,减小了冰壶与冰面之间的摩擦力,从而使冰壶能够运动更长的距离。
(3)由实验可以看出,冰壶所受的阻力减小,向前滑行的距离变大,速度减小变慢,据此推理可知,如果冰壶运动时不受阻力,它将运动的无穷远,速度大小不变,即做匀速直线运动。
11、如图所示,在水平面上叠放着A、B两个木块,A木块用一根细绳拴在固定的墙面上。这时用力F1=7N向左拉动B,使它以2m/s的速度做匀速直线运动,绳的拉力为F2=3N,则A木块所受到的摩擦力大小为 N,B木块与地面之间的摩擦力大小为 N。若增大拉力F1,则木块B受到地面的摩擦力 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
【答案】3 4 不变
【解析】如图所示,木块A静止,木块A处于平衡状态,所以木块A受平衡力作用,在水平方向受细绳对其向右的拉力与B对其向左的摩擦力作用,大小相等,已知绳的拉力为F2=3N,所以A木块所受到的摩擦力大小为,由于力的作用是相互的,B对A向左的摩擦力为3N,则A对B向右的摩擦力为3N,由于B做匀速直线运动,故B处于平衡状态,受平衡力作用,水平方向受到地面向右的摩擦力为滑动摩擦受压力与接触面粗糙程度影响,增大拉力F,压力与接触面粗糙程度不变,所以木块B受到地面的摩擦力大小不变。
12、小永同学在学习了摩擦力后,对“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”产生了浓厚的兴趣,他猜想影响滑动摩擦力的因素有:①接触面所受的压力大小;②接触面的粗糙程度;③接触面积的大小。为此他设计了下列实验进行探究,如图所示。
【实验器材】:长方体木块(长方体木块上表面是棉布面,侧面和下表面是面积不同而粗糙程度相同的木板面)、弹簧测力计、长木板等。
【实验过程】:小永同学选择不同的接触面,通过增减砝码改变木块对木板的压力,依次水平向右拉动长木板。
【实验数据】:实验测得木块受到的滑动摩擦力如下表所示。
实验序号
木块与木板的接触面
压力
测力计示数
1
下表面与木板面
2.5N
1.2N
2
下表面与木板面
5.0N
2.4N
3
下表面与木板面
7.5N
3.6N
4
侧面与木板面
2.5N
1.2N
5
上表面与木板面
2.5N
1.8N
6
上表面与木板面
5.0N
(1)当小永水平向右拉动长木板时,木块受到的滑动摩擦力方向是 ;
(2)实验序号 研究滑动摩擦力与接触面积的关系。由数据可知:滑动摩擦力大小与接触面积无关;
(3)由实验1、2、3可知, ;
(4)当用4.5N的力拉动长木板时,弹簧测力计的示数为2.5N,则木块与长木板之间的摩擦力为 N。
【答案】水平向右 1、4 当接触面的粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大 2.5
【解析】(1)摩擦力是阻碍物体运动的力,当小永水平向右拉动长木板时,木块给木板的摩擦力水平向左,因为力的作用是相互的,木块受到的摩擦力水平向右。
(2)要研究滑动摩擦力与接触面积的关系,需要控制压力和接触面的粗糙程度相同,只改变接触面积的大小,所以选用1、4两次实验。
(3)由实验1、2、3可知,接触面的粗糙程度相同时,压力越大,产生的滑动摩擦力越大,因此结论为:当接触面的粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大。
(4)无论长木板是否做匀速直线运动,木块始终相对于地面静止,处于平衡状态,此时木块与木板间的摩擦力等于弹簧测力计的示数,所以为2.5N。
13、小科家有个罐头(如图甲),瓶盖因太紧而拧不开,于是小科在瓶盖外包上毛巾,再用力拧,毛巾打滑,瓶盖还是没动。爸爸让他换一条湿毛巾试试,果然湿毛巾不再打滑,瓶盖打开了,由此他觉得水有助于增大摩擦力,但为什么许多公共场合的地面在用水清扫过后会摆放“小心地滑”的牌子(如图乙所示)。水到底是增大摩擦力还是减小摩擦力呢?为了解决困惑,小科设计了如图丙所示的实验:在水平桌面上放置一块玻璃板,在玻璃板上滴不同滴数的水并涂匀,立即用弹簧测力计拉着木块在玻璃板上做匀速直线运动,读出弹簧测力计的示数,并记录数据如表所示:
实验次序
1
2
3
4
5
6
7
8
9
水的滴数
4
8
12
16
20
24
28
32
36
拉力/N
3.3
3.4
3.8
4.0
3.1
2.8
2.6
?
2.6
(1)请你推断:当水的滴数为32时,摩擦力大小为 N。
(2)实验时用弹簧测力计拉着木块很难做到匀速,在不更换实验装置的情况下,小科想到另一种测摩擦力的方法:用弹簧测力计拉着木块保持不动, (填具体操作方法),即可通过弹簧测力计的示数读出摩擦力大小。
(3)根据实验数据得出的结论是: 。
(4)请解释人走在湿滑的地面上时容易向后摔倒的原因:
。
【答案】(1)2.6(2)拉动下面的玻璃板(3)见解析(4)见解析
【解析】(1)实验中用弹簧测力计拉着木块在玻璃板上做匀速直线运动,拉力和摩擦力是平衡力,大小相等,根据表格数据分析可知,第7、9实验数据,水滴为28、36时,拉力大小不变,此时摩擦力不变;第8次实验,当水的滴数为32时,测力计的拉力也应为2.6N,由二力平衡条件可知,摩擦力大小为2.6N。
(2)当拉动下面的玻璃板时,无论玻璃板是否做匀速直线运动,上面的木块对它的压力和接触面的粗糙程度不变,因此受到的摩擦力不变,所以,用弹簧测力计拉着木块保持不动,用力拉玻璃板,弹簧测力计的示数会变得稳定。
(3)由表格数据可知,前4次实验过程中,水滴数增加,摩擦力增大,第5次实验后,水滴数增加,摩擦力变小且趋于平稳,故能得出的结论:水量在一定范围内会增大物体之间的摩擦力,超过一定范围后会减小物体之间的摩擦力,直至稳定不变。
(4)人走在湿滑的地面上时容易向后摔倒,是由于湿滑的地面水多,摩擦力突然减小,行人的脚运动速度会增大,但上半身具有惯性,仍保持原来的运动状态,所以容易向后摔倒。
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