内容正文:
第3节 摩擦力
【题型导航】
【重难题型讲解】 1
题型1 摩擦力 1
题型2 探究影响摩擦力大小因素实验 5
题型3 摩擦力的利用和防止 9
【能力培优练】 12
【链接中考】 23
【重难题型讲解】
题型1 摩擦力
1、摩擦力产生的条件:物体之间产生摩擦力必须要具备以下四个条件:第一两物体相互接触且有挤压;第二接触面粗糙;第三两物体发生相对运动或相对运动趋势。
★特别提醒
这三个条件必须同时满足才能产生摩擦力。摩擦力可以是静摩擦力或滑动摩擦力,具体类型取决于物体的运动状态。静摩擦力发生在物体有相对运动的趋势但实际并未运动时,而滑动摩擦力则发生在物体实际发生相对运动时。
2、影响摩擦力大小的因素:压力大小和接触面的粗糙程度。
(1)接触面粗糙程度一定时,压力越大摩擦力越大,例如当自行车车胎气不足的时候,骑起来更费力一些。
(2)压力一定时,接触面越粗糙,摩擦力越大。
3、静摩擦大小:物体受到静摩擦力时,物体处于平衡状态(静止),受到的力是平衡力,静摩擦力大小等于静摩擦力作用线上的外力大小(比如推石头推不动,静摩擦力大小等于推力大小,推力如果改变,静摩擦力也随之改变)。
4、摩擦力的种类:在中学物理中,摩擦力分为“滑动摩擦力”、“静摩擦力”、“滚动摩擦力”。
(1)静摩擦力:当相互接触的两个物体相对静止,但是存在着相对运动的趋势时,在接触面之间会产生一个阻碍相对运动的力,这个力就是静摩擦力。
(2)滑动摩擦力:一个物体在另一个物体表面上滑动时产生的摩擦力叫滑动摩擦力。
(3)滚动摩擦力:一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦力叫滚动摩擦力。
5、摩擦力的方向:摩擦力的性质是阻碍相互接触的两个物体间的相对运动或相对运动趋势,所以研究摩擦力的方向时一定要取与研究对象接触的那个物体为参照物,并判断研究对象与参照物之间是否存在相对运动或相对运动趋势;若有,则被研究物体所受的摩擦力一定与此相对运动或相对运动趋势方向相反。
★特别提醒
摩擦力的方向与物体实际运动方向是没有任何关系的。
6、静摩擦力的方向判断:滑动摩擦力的方向很容易,而静摩擦力的方向,除了利用定义还可以采用下面的方法进行判断:
(1)假设法:产生静摩擦力的条件是物体间有相对滑动的趋势,静摩擦力的方向则与物体间相对滑动趋势的方向相反.因此要确定静摩擦力的方向,必须先要判断物体间相对滑动的趋势的方向。
★特别提醒
所谓假设法就是假设接触面是光滑的,确定两物体的相对滑动方向,从而确定静摩擦力的方向。
(2)用平衡条件判断:有些物体间的相对滑动趋势不明显,用假设法也不易判断静摩擦力的方向,但如果物体处于平衡状态,则可用物体平衡条件来判断物体是否受静摩擦力,其方向如何。
(3)由运动状态判断:有些静摩擦力的方向与物体的运动状态紧密相关,因此只有由物体的运动状态来判断物体所受的摩擦力的方向。
(4)有两种可能的静摩擦力方向的判断:有些静摩擦力在同一问题中有两种可能的方向,处理这类问题有两种方法:一是分两个方向进行讨论,二是用绝对值不等式求解。
【探究归纳】摩擦力是相互接触的物体发生相对运动或有相对运动趋势时产生的阻碍力,分静摩擦、滑动摩擦。
【典例1-1】如图,A、B两物体被压力F作用在墙面上,保持静止,它们重力都为10N。下列说法正确的是( )
A.墙面可能是光滑的
B.墙面对A的摩擦力为20N
C.B对A的摩擦力竖直向上
D.当压力变大时,A与墙面之间的摩擦力变大
【答案】B
【详解】AB.将A、B看作一个整体进行受力分析。整体在竖直方向上受到总重力,方向竖直向下。因为物体保持静止,处于平衡状态,所以竖直方向上必然受到一个竖直向上的力来平衡总重力,这个力就是墙面对A的静摩擦力,大小为20N,如果墙面是光滑的,则没有摩擦力,物体会向下滑动,不能保持静止,故A错误,B正确;
C.对物体B进行受力分析,B处于静止状态,受力平衡。在竖直方向上,B受到竖直向下的重力, 和A对B的静摩擦力。根据二力平衡条件,A对B的摩擦力的大小等于B的重力,方向竖直向上。根据力的作用是相互的,B对A的摩擦力与A对B的摩擦力是一对相互作用力,大小相等,方向相反,所以B对A的摩擦力方向竖直向下,故C错误;
D.当压力F变大时,只要物体A、B仍然保持静止,它们在竖直方向上的受力情况不变。墙面对A的静摩擦力始终等于A和B的总重力,即20N,故D错误。
故选B。
【典例1-2】期中考试过程中,小明用圆珠笔在试卷上答题时,笔尖中的钢珠与纸面之间的摩擦为 摩擦;小明用铅笔在试卷上作图时,笔尖与纸面之间摩擦为 摩擦;答题时,手与笔之间的摩擦为 摩擦。
【答案】 滚动 滑动 静
【详解】[1]笔头里的小钢珠在纸面写字时不停地滚动,所以两者之间的摩擦为滚动摩擦。
[2]小明用铅笔在试卷上作图时,笔尖与纸面之间发生了滑动,所以两者之间的摩擦为滑动摩擦。
[3]答题时,手与笔之间保持相对静止,两者之间的摩擦为静摩擦。
跟踪训练1如图所示,木块竖立在小车上,随表面粗糙的小车一起向右做匀速直线运动(不考虑空气阻力),下列分析正确的是( )
A.木块受到小车对它向右的摩擦力
B.小车运动速度越大,其惯性也越大
C.木块对小车的压力与小车对木块的支持力是一对平衡力
D.小车对地面的压力与地面对小车的支持力是一对相互作用力
【答案】D
【详解】A.由于木块随小车一起以相同的速度向右做匀速直线运动,不具备摩擦力产生的条件,所以它没有受到摩擦力的作用,故A错误;
B.物体的运动速度不影响惯性,惯性大小只与物体的质量有关,故B错误;
C.木块对小车的压力与小车对木块的支持力分别作用在不同物体上,所以,不是一对平衡力,故C错误;
D.小车对地面的压力与地面对小车的支持力分别作用在地面和小车上,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D正确。
故选D。
跟踪训练2 用如图所示装置测物体B的摩擦力。拉力F水平向左,不计弹簧测力计重,所用弹簧测力计已调零。完成下列问题:
(1)当F=5N时物体A保持静止,弹簧测力计示数为零,此时物体B受到的摩擦力为 ;
(2)当F=20N时,物体A水平向左运动,弹簧测力计示数为3N且保持不变,此时物体B受到的摩擦力方向为 ,B物体受到的合力等于 。
【答案】(1)0N
(2) 水平向左 0N
【详解】(1)当F=5N时物体A保持静止,弹簧测力计示数为零。对物体B进行受力分析,因为弹簧测力计示数为零,说明物体B在水平方向上没有受到弹簧测力计的拉力,同时物体B也没有相对运动的趋势,根据摩擦力产生的条件,此时物体B受到的摩擦力为0N。
(2)[1]当F=20N时,物体A水平向左运动,弹簧测力计示数为3N且保持不变。以物体B为研究对象,物体A向左运动,物体B相对于物体A向右运动,根据摩擦力的方向与相对运动方向相反,所以物体B受到的摩擦力方向为水平向左。
[2]当物体处于静止状态或匀速直线运动状态时,我们说物体处于平衡状态。处于平衡状态的物体受到平衡力的作用,而平衡力的合力为零。 此时B相对于地面静止,说明它处于平衡状态,受到平衡力的作用。所以B物体受到的合力等于0N。
题型2 探究影响摩擦力大小因素实验
1、实验目的、原理、方法
(1)实验目的:探究影响滑动摩擦力大小的因素。
(2)实验原理:二力平衡的条件;
(3)实验方法:控制变量法、转换法。
2、实验器材:木块(有拉环)、弹簧测力计、长木板、毛巾、砝码、水平桌面。
3、器材作用及图像
(1)长木板和毛巾:改变接触面粗糙程度。
(2)木块(有拉环):实验对象。
(3)弹簧测力计:拉动木块匀速运动。
(4)砝码:改变木块对水平桌面的压力。
4、实验步骤
步骤①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。
步骤②在木块上面放一个砝码,改变木块对长木板的压力,测出此种情况下的摩擦力。
步骤③把毛巾铺在长木板上面,保持木块上的砝码不变,测出此种情况下的摩擦力。
5、实验结论及应用
(1)滑动摩擦力的大小跟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。
(2)滑动摩擦力的大小还跟接触面的粗糙程度有关,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
★特别提醒
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,研究与其中一个因素的关系时,要控制另外一个因素不变。
【探究归纳】用控制变量法探究,摩擦力大小与压力大小、接触面粗糙程度有关,与接触面积无关。
【典例2-1】小海家的旧沙发垫容易滑落,为此妈妈更换了一块背面有防滑颗粒的同材质新沙发垫。如图所示,小海用新、旧沙发垫探究影响滑动摩擦力大小的因素,用弹簧测力计分别水平匀速拉动同一木块。下列说法正确的是( )
A.实验开始时,弹簧测力计水平拉动木块后即可读数
B.木块在新沙发垫上受到的滑动摩擦力为
C.实验结果说明滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关
D.继续在木块上放本字典,可以探究滑动摩擦力的大小与受力面积的关系
【答案】C
【详解】A.实验开始时,弹簧测力计必须水平拉动木块做匀速直线运动,此时木块处于平衡状态,滑动摩擦力与拉力大小相等,才能准确读数。若未匀速拉动或未稳定时读数,会导致测量结果不准确,故A错误;
B.弹簧测力计分度值为,故木块在新沙发垫上受到的滑动摩擦力为,故B错误;
C.实验中新旧沙发垫材质相同但表面粗糙程度不同,木块在两者上匀速拉动时,弹簧测力计示数的差异反映了滑动摩擦力随接触面粗糙程度的变化,说明接触面越粗糙,滑动摩擦力越大,故C正确;
D.在木块上放字典增大了压力,但未改变受力面积。此时实验探究的是滑动摩擦力与压力的关系,而非受力面积的影响。若要探究受力面积的影响,需控制压力和粗糙程度相同,仅改变接触面积大小,故D错误。
故选C。
【典例2-2】某实验小组在“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中,所用器材如下:长方体木块(各表面粗糙程度相同)、砝码、弹簧测力计、长木板和表面固定有棉布的长木板等。
(1)实验中用弹簧测力计沿水平方向拉动放置在长木板上的木块,使其做 运动,此时弹簧测力计的示数等于木块所受滑动摩擦力的大小;
(2)如图是为了完成本实验设计的操作方案,得到的实验数据如下表中所示。该实验设计主要运用了 法;
实验情形
甲
乙
丙
丁
测力计示数/N
1.50
1.50
2.10
2.50
(3)比较甲、乙两次实验可知,滑动摩擦力大小与接触面积的大小 ;比较 两次实验可知,在接触面粗糙程度相同的情况下,压力越小,滑动摩擦力越小;
(4)拔河比赛时队员要穿鞋底带有花纹的运动鞋参赛,这是应用了 、 两次实验得出的结论。
【答案】(1)匀速直线
(2)控制变量
(3) 无关 甲、丙
(4) 甲 丁
【详解】(1)在实验中,应让物块做匀速直线运动,此时木块在水平方向上的拉力和摩擦力是一对平衡力,大小相等,则弹簧测力计的示数等于摩擦力的大小。
(2)滑动摩擦力的大小与多个因素有关,由图可知,在实验过程中,只让一个量变化,其它量保持不变,这是运用了控制变量法。
(3)[1]由图可知,甲、乙两次实验中,木块与木板接触面的粗糙程度相同、压力相同,接触面积的大小不同,但测力计的示数相同,即木块所受的摩擦力相同,所以滑动摩擦力的大小与接触面积的大小无关。
[2]在甲、丙两次实验中,木块与木板的接触面相同,但压力不同,甲中木块对木板的压力比乙的小,测力计的示数甲的比丙的小,所以压力越小,滑动摩擦力越小。
(4)[1][2]鞋底的花纹是在压力相同时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力的。由图可知,实验甲、丁的木块对接触面的压力相同,但丁中接触面的粗糙程度大,测力计的示数大,即木块所受的摩擦力大,所以是利用甲、丁两次的实验结论。
跟踪训练1使用弹簧测力计测量力的大小;
(1)使用弹簧测力计前,要观察弹簧测力计的测量范围和 。
(2)若测量物体所受重力的大小,应该在竖直方向校零,在物体 时读数,此时弹簧测力计的示数即为物体的重力大小。
(3)若测量物体所受滑动摩擦力的大小,应该在 方向校零,水平拉动物体做 运动时读数,如图所示,物体所受滑动摩擦力为 N。
(4)以上两个测量过程的原理是 。
【答案】(1)分度值
(2)静止
(3) 水平 匀速直线 2.2
(4)二力平衡
【详解】(1)使用弹簧测力计前,必须观察其测量范围即量程,防止超过量程损坏仪器,还要观察分度值,确保读数精确到最小刻度。
(2)测量重力时,在竖直方向校零后,需在物体静止时读数,此时物体处于平衡状态,竖直方向上满足二力平衡,即弹簧测力计的拉力与重力大小相等。
(3)[1]测量滑动摩擦力时,应在水平方向校零,以消除弹簧自重对水平拉力的影响。
[2]必须水平拉动物体做匀速直线运动,此时物体在水平方向上满足二力平衡,即摩擦力与拉力大小相等。
[3]根据图中弹簧测力计示数(分度值为0.2N,指针指在2.2N位置),物体所受滑动摩擦力为2.2N。
(4)重力与滑动摩擦力的测量均基于二力平衡原理:当物体静止或匀速直线运动时,所受合力为零,弹簧测力计的示数等于被测力的大小。
跟踪训练2 在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中,小明按照图甲、乙、丙三种情况进行了实验,其中A为木块、B为重物。
(1)实验中,小明应该沿水平方向拉动木块做 运动;
(2)比较 (填实验序号)两图的实验,可探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系;
(3)甲、乙两实验可以得出的结论是:接触面粗糙程度相同时, ;
(4)小明又设计了丁图的实验方案,若水平拉力F=3.5N,弹簧测力计稳定后的示数为1.5N,现增大拉力F,弹簧测力计的示数 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】(1)匀速直线
(2)甲丙
(3)压力越大,滑动摩擦力越大
(4)不变
【详解】(1)小明沿水平方向拉动木块做匀速直线运动时,木块处于平衡态,则有弹簧测力计示数等于木块受到的摩擦力。
(2)比较甲、丙两实验,压力的大小相同,丙中接触面为毛巾更粗糙,弹簧测力计的示数大于甲中弹簧测力计的示数,故可知接触面压力一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
(3)甲、乙两图实验中,接触面粗糙程度相同,压力不同,且乙图中压力大,乙图中拉力大,说明滑动摩擦力大,则可得出结论:接触面粗糙程度相同,压力越大,滑动摩擦力越大。
(4)增大拉力F,木块和长木板之间的接触面粗糙程度和接触面压力都不变,所以木块和长木板之间的滑动摩擦力大小不变,则弹簧测力计的示数不变。
题型3 摩擦力的利用和防止
1、有害摩擦和有利摩擦:有害摩擦是指产生有害不利后果的摩擦比如阻挡我们前进前行的摩擦力,有利摩擦是指能够有利于我们帮助我们的摩擦比如走路行车的时候是摩擦帮助我们前进,这是有利摩擦。
2、增大有益摩擦的方法
(1)增大接触面的粗糙程度,如汽车轮胎做上花纹。
(2)增大压力,如骑自行车捏闸的力越大,摩擦力越大。
(3)变滚动为滑动,如汽车急刹车时车只滑不滚。
(4)变湿摩擦为干摩擦。
3、减小有害摩擦的方法
(1)使接触面变光滑。
(2)减小压力。
(3)用滚动代替滑动。
(4)使接触面分离。
(5)变干摩擦为湿摩擦。
★解题方法点拨
解答此类题目时,分析操作前后的摩擦力变化即可.例如,锁生锈不好开时,将少量食用油注入锁孔就易开了,起初开锁难说明摩擦力大;操作后,开锁容易说明摩擦力减小.前后对比说明注入食油使摩擦力减小了,或者,直接分析操作符合增大或减小摩擦的哪一项,这需要我们熟练应用增大或减小摩擦的方法与途径。
【探究归纳】生活中增大有益摩擦(如轮胎花纹)、减小有害摩擦(如加润滑油),以满足生产生活需求。
【典例3-1】下列关于滑动摩擦力的说法,正确的是( )
A.滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度无关
B.滑动摩擦力的方向总是与物体运动方向相反
C.增大压力可以增大滑动摩擦力
D.物体速度越大,滑动摩擦力越大
【答案】C
【详解】A.滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大,故A错误;
B.滑动摩擦力的方向是与物体相对运动的方向相反,而不是“与物体运动方向相反”。例如,若物体向右运动但接触面相对它向左运动更快,摩擦力可能与运动方向相同。故B错误;
C.滑动摩擦力的公式是 ,是接触面的动摩擦因数,N是压力,当不变时,增大压力N ,滑动摩擦力f会增大,故C正确;
D.滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关,只要接触面粗糙程度和压力不变,速度变化不会影响滑动摩擦力,故D错误。
故选C。
【典例3-2】摩擦力无处不在,它体现在人们生活的各个领域,下列常见摩擦现象:①走路时鞋底与地面之间的摩擦;②汽车行驶时,汽车与空气之间的摩擦;③骑自行车时,车轮与轴之间的摩擦;④写字时笔尖与纸张之间的摩擦;⑤拖地时拖布与地板之间的摩擦;⑥滑冰时冰刀与冰面之间的摩擦,其中属于有益摩擦的是 ,属于有害摩擦的是 ;(均填写对应的序号)。请写出1种减小有害摩擦的方法 。
【答案】
①④⑤
②③⑥
给自行车的车轮和轴之间加润滑油
【详解】[1][2]①人走路时,使人前进的动力是地面对脚的摩擦力,为了防止人走路时摔倒,也要用到鞋底与地面的摩擦,因此鞋底与地面的摩擦是有益的摩擦;
②汽车行驶时,汽车与空气之间的摩擦也就是空气阻力,它将影响汽车的行驶速度,故属于有害摩擦;
③骑自行车时,车轮与轴之间的摩擦阻碍自行车前行,因此这个摩擦属于有害摩擦;
④写字时笔尖与纸张之间的摩擦是有益的,正因为这个摩擦才能使字写在纸板上,属于有益摩擦;
⑤拖地时拖布与地板之间的摩擦是有益摩擦,正是因为摩擦力才能将地面清理干净,属于有益摩擦;
⑥滑冰时冰刀与冰面之间的摩擦,阻碍冰刀前行,属于有害摩擦力;
综合上述分析,属于有益摩擦的是①④⑤;属于有害的摩擦力是②③⑥。
[3]根据影响摩擦力的因素可以,可以适当的给自行车的车轮和轴之间加润滑油使接触面分离,从而减小摩擦力。
跟踪训练1如图所示的事例中属于增大摩擦的是( )
A.自行车的车闸 B.滚动轴承
C.冰壶运动 D. 加润滑剂
【答案】A
【详解】A.自行车的车闸,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A符合题意;
B.滚动轴承,是用滚动代替滑动来减小摩擦力的,故B不符合题意;
C.冰壶运动,是在压力一定时,通过减小接触面的粗糙程度来减小摩擦力,故C不符合题意;
D.加润滑剂,是通过使接触面分离来减小摩擦力,故D不符合题意。
故选A。
跟踪训练2写字时手指与笔杆之间的摩擦是 (选填“有益”或“有害”)摩擦;在骑自行车时,自行车轮轴在轴圈中转动,它们之间的摩擦是 (选填“有益”或“有害”)摩擦。排球运动员扣球时,球被打出的同时手会感到疼,是由于手受到 的作用力,说明力的作用是 的。
【答案】 有益 有害 球 相互
【详解】[1][2]写字时,手指与笔杆之间的摩擦使我们能握住笔杆,是有益摩擦;自行车在骑行时,轮轴要在轴圈中转动,摩擦力会使轮和轴发生磨损,它们之间的摩擦是有害摩擦。
[3][4]球被打出的同时手会感到疼,是由于手给球力的同时,球也给手一个力的作用,说明力的作用是相互的。
【能力培优练】
1.(24-25八年级下·新疆阿勒泰·期中)下列哪种摩擦属于滚动摩擦( )
A.行驶的汽车车轮与地面间的摩擦 B.皮带打滑时,皮带与皮带轮间摩擦
C.自行车刹车时,刹车皮与钢圈间摩擦 D.滑冰时,冰刀与冰面间摩擦
【答案】A
【详解】A.滚动摩擦是指一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦。行驶的汽车车轮在地面上滚动,所以车轮与地面间的摩擦是滚动摩擦,故A符合题意;
B.滑动摩擦是指当物体与接触面之间已产生相对运动,且物体与接触面之间直接接触,产生相对滑动时的摩擦。皮带打滑时,皮带与皮带轮间发生了相对滑动,属于滑动摩擦,故B不符合题意;
C.自行车刹车时,刹车皮与钢圈间发生了相对滑动,这种摩擦属于滑动摩擦,故C不符合题意;
D.滑冰时,冰刀与冰面间发生了相对滑动,属于滑动摩擦,故D不符合题意。
故选A。
2.(24-25八年级下·江苏苏州·期中)如图所示是在体育课中进行的四个运动项目,下列说法中正确的是( )
A.甲:投掷实心球——投掷时手对球施加的力大于球对手施加的力
B.乙:打羽毛球——打出去的羽毛球受重力、球拍的作用力和空气阻力
C.丙:立定跳远——起跳时用力蹬地,脚受到向后的摩擦力
D.丁:足球赛——踢球的不同部位,球的运动情况不同,表明力的作用效果与作用点有关
【答案】D
【详解】A.投掷实心球时,手对球的力与球对手的力是一对相互作用力。根据相互作用力的特点,二者大小相等、方向相反、作用在同一直线上。因此手对球的力等于球对手的力,故A错误;
B.打出去的羽毛球,已经脱离球拍,不再受到球拍的作用力。此时羽毛球只受到重力和空气阻力的作用,故B错误;
C.立定跳远起跳时,脚用力向后蹬地,由于力的作用是相互的,地面会给脚一个向前的摩擦力,这个摩擦力是人向前运动的动力,故C错误;
D.力的大小、方向和作用点会影响到力的作用效果,踢球的不同部位,球的运动情况不同,这表明力的作用效果与力的作用点有关,故D正确。
故选D。
3.(24-25八年级下·海南省直辖县级单位·期中)下列属于增大摩擦的做法是( )
A.机器的轴承之间加润滑油 B.拉链上涂蜡
C.给沉重的电器下面安装轮子 D.体操运动员手上涂防滑粉
【答案】D
【详解】A.机器轴承间加润滑油,是通过使接触面分离的方式减小摩擦,并非增大摩擦,故A不符合题意;
B.拉链上涂蜡,会使接触面更光滑,从而减小摩擦,故B不符合题意;
C.电器下安装轮子,是用滚动代替滑动来减小摩擦,故C不符合题意;
D.体操运动员涂防滑粉,是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦,防止手部打滑,故D符合题意。
故选D。
4.(24-25八年级下·湖南永州·期中)如图为静止在竖直墙壁上的“爬墙小汽车”,质量为300克。车身底部有磁铁,能依靠磁体对铁皮端面的吸引力将小汽车牢牢地附着在竖直的墙壁而不掉落。遥控车不掉落主要是因为遥控车( )
A.质量小,重力可以忽略不计 B.受到墙面对小汽车的吸引力
C.受到墙壁对它的摩擦力 D.受到墙壁对它的摩擦力大于小汽车的重力
【答案】C
【详解】A.遥控车质量为300克,其重力为
重力不可忽略,故A不符合题意;
B.墙面对遥控车的吸引力是水平方向的力,而遥控车不掉落是竖直方向的受力平衡,吸引力并非防止其掉落的原因,故B不符合题意;
C.遥控车静止在竖直墙壁上,竖直方向受向下的重力和向上的摩擦力,这两个力是一对平衡力,大小相等、方向相反,正是摩擦力的存在使遥控车保持静止而不掉落,故C符合题意;
D.静止的物体处于平衡状态,竖直方向的摩擦力与重力是平衡力,二者大小相等,并非摩擦力大于重力,故D不符合题意。
故选C。
5.(24-25八年级下·吉林松原·期中)如图所示,用手握住水杯保持竖直不动,打开水龙头接水的过程中,下列说法正确的是( )
A.水杯受到的摩擦力变小
B.水杯受到的摩擦力变大
C.水杯受到的摩擦力不变
D.接满水后继续保持水杯竖直不动,增大握力,水杯受到的摩擦力变大
【答案】B
【详解】ABC.用手握住水杯保持竖直不动,水杯处于静止状态,受力平衡,水杯和水受到竖直向下的总重力与水杯受到的竖直向上的摩擦力是一对平衡力,两个力大小相等,方向相反,打开水龙头接水的过程中,水和水杯的总质量变大,由可知,水和水杯的总重力变大,则水杯受到的摩擦力也变大,故B正确,AC错误;
D.接满水后继续保持水杯竖直不动,增大握力,水和水杯的总质量不变,由可知,水和水杯的总重力不变,则此时水杯受到的摩擦力不变,故D错误。
故选B。
6.(24-25八年级下·贵州毕节·期中)我国古代劳动人民利用滚木巧妙地移动巨石的情景如图所示。下列措施中,改变摩擦力大小的方法与此相同的是( )
A.给行李箱安装上轮子
B.在衣服的拉链上涂些蜡
C.用力压住橡皮,来回擦去写错的铅笔字
D.汽车在冰雪路面行驶,车轮上绕有铁链
【答案】A
【详解】由题可知,巨石原本在地面上滑动,摩擦力大,难以推动。放上滚木后,巨石与地面之间由滑动摩擦变为滚动摩擦。滚动摩擦远小于滑动摩擦,从而大大减小了摩擦力,使巨石更容易移动。
A.行李箱原本拖着走时是滑动摩擦。安装轮子后,变成轮子滚动,属于滚动摩擦,即用滚动代替滑动来减小摩擦,便于拖动,故A符合题意;
B.涂蜡是为了让拉链更顺滑。实质是减小接触面的粗糙程度(润滑),这是通过减小接触面粗糙度来减小摩擦,故B不符合题意;
C.用力压增大了压力,目的是增大摩擦,以便擦掉字迹,这是通过增大压力来增大摩擦力,故C不符合题意;
D.冰雪路面光滑,摩擦力小,容易打滑。铁链增加了轮胎表面的粗糙程度,这是通过增大接触面粗糙度来增大摩擦,故D不符合题意;
故选 A。
7.(24-25八年级下·江苏南京·期中)体育馆有一种供运动爬竿用的器材,器材顶部安装拉力传感器,传感器连接着爬竿。爬竿质量为m,一位质量为M的同学正沿着爬竿滑下,该同学受到的摩擦力为f,则这时传感器对爬竿的拉力为( )
A.mg+Mg B.(m+M)g+f C.mg+f D.(m+M)g-f
【答案】C
【详解】对爬竿进行受力分析,爬竿受到自身重力mg、同学对爬竿的摩擦力f以及传感器对爬竿的拉力F。由于力的作用是相互的,同学受到竿的摩擦力f与同学对竿的摩擦力大小相等、方向相反。同学沿竿下滑,受到的摩擦力方向向上,所以同学对竿的摩擦力方向向下。爬竿静止处于平衡状态,所受合力为零,即F=mg+f,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
8.(24-25八年级下·江苏扬州·期中)如图所示,第一次甲单独用50N的力推墙,第二次甲推墙的力不变,乙用60N的力向左推甲,前后两次,人均未运动,则下列说法正确的是( )
A.第一次推时,甲受到地面的摩擦力向右
B.乙受到地面10N的摩擦力,方向向左
C.第二次推时,甲受到地面10N的摩擦力,方向向右
D.第二次推时,墙壁受到110N的推力
【答案】C
【详解】A.第一次甲用50N的力推墙,由于力的作用是相互的,墙对甲有50N的水平向右的力。甲静止,水平方向受力平衡,所以地面对甲的摩擦力水平向左,大小为50N。故A错误;
B.第二次乙用60N的力向左推甲,由于力的作用是相互的,甲对乙有60N的水平向右的力。乙静止,水平方向受力平衡,所以地面对乙的摩擦力水平向左,大小为60N。故B错误;
C.第二次甲推墙的力仍为50N,同时乙对甲有60N向左的推力。甲静止,水平方向受力平衡:墙对甲向右的50N与地面对甲向右的摩擦力之和等于 乙对甲向左的60N。因此,地面对甲的摩擦力为
方向向右,故C正确。
D.第二次甲推墙的力是50N,由于力的作用是相互的,墙受到的推力等于甲的推力,即50N。故D错误。
故选C。
9.(24-25八年级下·云南曲靖·期中)如图所示,重为4N的铁块被吸附在竖直放置且足够长的磁性平板上,当拉力F为6N时,铁块以0.2m/s的速度竖直向上匀速运动。下列说法正确的是( )
A.铁块受到三个力的作用
B.平板对铁块的引力与铁块对平板的压力是一对平衡力
C.当撤去拉力F时,铁块立即向下做非匀速直线运动
D.铁块受到的摩擦力大小为2N,方向竖直向下
【答案】D
【详解】A.对铁块进行受力分析:在竖直方向上,铁块受到竖直向上的拉力F、竖直向下的重力G和竖直向下的摩擦力f;在水平方向上,铁块受到磁性平板水平向左的引力和水平向右的支持力。因此,铁块共受到五个力的作用。故A错误;
B.平衡力必须作用在同一个物体上。平板对铁块的引力,作用对象是铁块;铁块对平板的压力,作用对象是平板。这两个力作用在不同的物体上,不满足平衡力的条件,所以不是一对平衡力。故B错误;
CD.铁块以0.2m/s的速度竖直向上做匀速直线运动,这说明铁块处于平衡状态,其在竖直方向上所受的合力为零。铁块在竖直方向上受到三个力:竖直向上的拉力F,竖直向下的重力G和摩擦力f。根据平衡条件,向上的力等于向下的力的合力,即
已知F=6N,G=4N,所以摩擦力
因为摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反,铁块向上运动,所以摩擦力的方向是竖直向下。铁块运动时受到的滑动摩擦力为2N。当撤去拉力F时,铁块在竖直方向上受到向下的重力G=4N和竖直向下的摩擦力,物体的合力方向向下,初速度向上,所以物体是做向上的减速运动,不会立即反向做非匀速直线运动。故C错误,故D正确。
故选D。
10.(24-25八年级下·山东德州·期中)如图甲所示,放在水平地面上的物体,受到方向不变的水平拉力F的作用,其F-t和v-t图像分别如乙、丙所示,则下列说法中不正确的是( )
A.当t=1s时,物体受到的拉力等于摩擦力,物体处于平衡状态
B.当t=3s时,物体受到的拉力为7N,物体做加速运动
C.当t=3s时,物体受到的摩擦力为7N
D.在4s到6s内,物体受到平衡力的作用
【答案】C
【详解】A.当t=1s时,由丙图可知物体速度为0,处于静止状态,根据二力平衡条件,此时物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,大小相等,故A正确,不符合题意;
B.当t=3s时,由乙图可知物体受到的拉力,由丙图可知,2~4s内物体做加速运动,故B正确,不符合题意;
C.当4s~6s内,物体做匀速直线运动,处于平衡状态,受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,大小相等,由乙图可知此时拉力,所以滑动摩擦力,因为滑动摩擦力的大小只与压力和接触面的粗糙程度有关,与物体运动的速度无关,所以当t=3s时,物体受到的摩擦力也为5N,故C错误,符合题意;
D.在4s~6s内,物体做匀速直线运动处于平衡状态,受平衡力的作用,故D正确,不符合题意。
故选C。
11.(24-25八年级下·广东江门·期中)足球运动员用头顶足球,头会感到疼,这说明物体间力的作用是 的。用力捏可乐瓶一下,可乐瓶变扁了,这说明力可以使物体发生 ;可乐瓶盖有花纹是为了 。
【答案】 相互 形变 增大摩擦
【详解】[1]足球运动员用头顶足球,头会感到疼,这是因为足球也对头施加了力,这就说明物体间力的作用是相互的。
[2]用力捏可乐瓶一下,可乐瓶变扁了,这说明力可以使物体发生形变。
[3]可乐瓶盖有花纹,是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦。
12.(24-25八年级下·河北秦皇岛·期中)小辉在厨房里包饺子,当他用力按压饺子皮时,他的手指也会感到微微疼痛,这说明物体间力的作用是 ,小辉妈妈为了防止切菜时案板滑动,特意在案板下面垫了一块表面粗糙的橡胶垫,这主要是通过 来增大摩擦力。
【答案】 相互的 增大接触面粗糙程度
【详解】[1]小辉用力按压饺子皮时,手受到饺子皮施加的反作用力,手指也会感到疼痛,说明物体间力的作用是相互的。
[2]为了防止案板滑动,在案板下面放表面粗糙的橡胶垫,可在压力一定时,通过增大接触面粗糙程度来增大摩擦力。
13.(25-26八年级上·黑龙江哈尔滨·期中)如图(甲)所示,两位同学用200N的水平推力推重为500N的木箱,没有推动,此时木箱受到的水平推力与所受重力 (选填“是”或“不是”)一对平衡力;在木箱的底部垫上几根圆木后,便能轻松地推动木箱了,如图(乙)所示,这是通过 的方法来减小摩擦力的。
【答案】 不是 滑动摩擦变滚动摩擦
【详解】[1]水平推力沿水平方向,重力沿竖直方向,二力方向不相反,不满足二力平衡 “同物、等大、反向、共线” 的条件,因此不是一对平衡力。
[2]在木箱底部垫圆木,是将滑动摩擦变为滚动摩擦,从而减小摩擦力。
14.(24-25八年级下·黑龙江绥化·期中)狗用200N的水平拉力拉总重为5000N的雪橇在冰面上匀速向西前进,速度为1m/s,雪橇所受的摩擦力大小是 N,方向是 。若在雪橇上再装些货物,则摩擦力将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。若雪橇以2m/s的速度匀速前进,在这个过程中摩擦力将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】 200 水平向东 变大 不变
【详解】[1][2]雪橇在冰面上匀速向西前进时,处于平衡状态,由二力平衡可知,当拉力水平向西时摩擦力水平向东,且拉力等于摩擦力为200N。
[3]滑动摩擦力与压力有关,当接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大,故在雪橇上再装些货物时压力增大,摩擦力将变大。
[4]滑动摩擦力与压力、接触面粗糙程度有关,当压力、接触面粗糙程度不变时,速度增大滑动摩擦力不变。
15.(24-25八年级下·吉林长春·期中)小红正在练习书法,她在水平桌面上平铺一张宣纸,把镇纸(一长方体石条)压在宣纸左侧。
(1)如图甲所示,手执毛笔竖直悬空静止,当手握笔的力增大时,笔杆受到摩擦力的大小 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(2)如图乙,手执毛笔从左向右行笔过程中,宣纸、镇纸相对桌面均不动。此时毛笔受到摩擦力的方向向 ,镇纸是否受到摩擦力? 。
【答案】(1)不变
(2) 左 不受
【详解】(1)手执毛笔竖直悬空静止,毛笔受到的摩擦力是静摩擦,静摩擦与重力二力平衡,大小相等,因此当手握笔的力增大时,毛笔的重力不变,笔杆受到的摩擦力将不变。
(2)[1][2]手执毛笔从左向右行笔过程中,毛笔相对宣纸向右运动,摩擦力阻碍相对运动,故毛笔受到宣纸的摩擦力的方向向左。镇纸相对于宣纸静止且无相对运动和相对运动趋势,镇纸不受摩擦力。
16.(24-25八年级下·广东梅州·期中)如图所示,一个重为150N的书架静止在粗糙程度相同的水平地面上,某同学试图移动该书架。他首先用了30N的力水平向前推书架,书架没有移动,此时书架所受的摩擦力大小为 N;然后,他又用60N的力水平向前推书架,书架仍未动,此时书架所受的摩擦力大小为 N;当他用70N的力水平向前推书架时,书架恰好开始做匀速直线运动;最后,他用80 N的力水平向前推书架,此时书架所受的摩擦力大小为 N。
【答案】 30 60 70
【详解】[1]用30N的力推书架,书架未动,处于静止状态,此时静摩擦力与推力二力平衡,所以摩擦力大小为30N。
[2]用60N的力推书架,书架仍未动,仍处于静止状态,静摩擦力与推力二力平衡,所以摩擦力大小为60N。
[3]用70N的力推书架时,书架做匀速直线运动,此时滑动摩擦力与推力二力平衡,滑动摩擦力大小为70N。当用80N的力推书架时,由于对地面的压力和接触面粗糙程度都未改变,所以滑动摩擦力大小不变,仍为70N。
17.(24-25八年级下·湖南株洲·期中)在“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中:
(1)实验中,用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿长木板做匀速直线运动,根据 知识可知,弹簧测力计的示数就等于木块所受滑动摩擦力的大小。
(2)在保持接触面粗糙程度相同的情况下,改变木块对长木板的压力大小,观察弹簧测力计示数变化,可得出的结论是:在接触面粗糙程度相同时, 越大,滑动摩擦力越大。
(3)在保持压力相同的情况下,换用不同粗糙程度的长木板,观察弹簧测力计示数变化,可得出的结论是:在压力相同时, 越粗糙,滑动摩擦力越大。
【答案】(1)二力平衡
(2)压力
(3)接触面
【详解】(1)木块做匀速直线运动,处于平衡状态,根据二力平衡知识,拉力与滑动摩擦力是一对平衡力,大小相等。
(2)在保持接触面粗糙程度相同的情况下,改变木块对长木板的压力大小,观察弹簧测力计示数变化,对应的滑动摩擦力也会变化,可得出的结论是:在接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大。
(3)在保持压力相同的情况下,换用不同粗糙程度的长木板,改变了接触面的粗糙程度,观察弹簧测力计示数变化,滑动摩擦力也会变化,可得出的结论是:在压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
18.(25-26八年级上·吉林长春·期中)如图所示是“研究影响滑动摩擦力大小因素”的实验装置。
(1)弹簧测力计使用前应 方向调零;
(2)用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿水平长木板 滑动,根据 的条件可知,滑动摩擦力的大小与弹簧测力计的示数 ;
(3)在图甲中画出木块所受摩擦力的示意图;
(4)对比 两次实验,可探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系,分析数据可得出结论: ;
(5)冰壶运动员比赛时穿的两只鞋的鞋底(左边为橡胶材质,右边为塑料材质),根据生活经验可以判断右边的鞋是用来 (选填“蹬冰”或“滑行”)的,这说明滑动摩擦力的大小还可能与材质有关;
(6)请你利用本实验结论写一条冰雪路面的防滑措施: 。
【答案】(1)水平
(2) 匀速直线 二力平衡 相等
(3)
(4) 乙、丙 压力一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大
(5)滑行
(6)穿鞋底花纹较深的鞋子
【详解】(1)使用弹簧测力计前要根据所测力的方向进行调零,由于拉力是沿水平方向的,所以使用前应沿水平方向调零。
(2)[1][2][3]用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿水平长木板匀速直线滑动,根据二力平衡的条件可知,此时滑动摩擦力的大小与拉力是一对平衡力,滑动摩擦力的大小与弹簧测力计的示数相等。
(3)图甲中,弹簧测力计的分度值为0.2N,示数为2.2N。在水平方向上木块受到向右的拉力和向左的摩擦力,摩擦力大小为2.2N,如图所示:
(4)[1][2]探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系,要控制压力大小相同,图乙和图丙中,压力大小相同,接触面粗糙程度不同,图丙中接触面更粗糙,弹簧测力计示数更大,则受到的滑动摩擦力更大,因此可得到结论:压力一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
(5)要滑行时,需要减小摩擦力;蹬冰时,需要增大摩擦力。右边的鞋是塑料材质,相对橡胶材质,塑料更光滑,摩擦力更小,所以是用来滑行的。
(6)由实验可得到结论:压力一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。因此在冰雪路面行走时,可以穿鞋底花纹较深的鞋子,增大摩擦力,防止滑倒。
【链接中考】
1.(2025·海南·中考真题)下列实例中,为了减小摩擦的是( )
A.行李箱安装滚轮
B.守门员佩戴防滑手套
C.鞋底制有凹凸不平的花纹
D.擦黑板时用力压黑板擦
【答案】A
【详解】A.行李箱安装滚轮,是将滑动摩擦变为滚动摩擦,在相同条件下,滚动摩擦远小于滑动摩擦,所以可以减小摩擦,故A符合题意;
B.守门员佩戴防滑手套,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦,便于抓握足球,属于增大摩擦,故B不符合题意;
C.鞋底制有凹凸不平的花纹,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦,防止行走时打滑,属于增大摩擦,故C不符合题意;
D.擦黑板时用力压黑板擦,通过增大压力来增大摩擦,使黑板擦更易擦掉粉笔字,属于增大摩擦,故D不符合题意。
故选A。
2.(2025·四川巴中·中考真题)实验室中的毛玻璃片,一面磨砂,一面平滑,对毛玻璃片的描述正确的是( )
A.玻璃属于非晶体
B.用手去摸,光滑的一面是磨砂面
C.压力相同时,在同一水平桌面上滑动,摩擦力较小的一面是磨砂面
D.透过毛玻璃片看不清远处物体,朝向眼睛的一面是平滑面
【答案】A
【详解】A.玻璃熔化过程中无固定的熔化温度,即无熔点,因此玻璃属于非晶体,故A正确;
B.毛玻璃的磨砂面凹凸不平,因此用手去触摸会感觉粗糙;毛玻璃的平滑面平整,因此用手去触摸不会感觉粗糙,故B错误;
C.压力相同时,在同一水平桌面上滑动,磨砂面较粗糙,产生的摩擦力较大,故C错误;
D.光射入玻璃和射出玻璃都要发生反射和折射,毛玻璃一面磨砂,一面平滑,会使一部分光在磨砂面发生漫反射不能透过毛玻璃射出,并且透过毛玻璃的光经过磨砂面发生折射也会射向四面八方,光线散乱,导致进入人眼的光很少,所以隔着毛玻璃就看不清物体,无论光先从哪个面进入都会在磨砂面发生杂乱的反射和折射,使人看不清物体,故D错误。
故选A。
3.(2025·山东济南·中考真题)如图所示,用细绳水平拉着木块沿水平桌面向右做匀速直线运动,下列各力中与细绳对木块的拉力是一对平衡力的是( )
A.木块对细绳的拉力 B.木块对桌面的摩擦力
C.桌面对木块的摩擦力 D.桌面对木块的支持力
【答案】C
【详解】A.细绳对木块的拉力和木块对细绳的拉力作用在不同物体上,不是一对平衡力,故A不符合题意;
B.细绳对木块的拉力和木块对桌面的摩擦力作用在不同物体上,不是一对平衡力,故B不符合题意;
C.细绳对木块的拉力和桌面对木块的摩擦力作用在同一物体上,两个力大小相等,方向相反,作用在同一直线上,是一对平衡力,故C符合题意;
D.细绳对木块的拉力和桌面对木块的支持力方向并非相反,不是一对平衡力,故D不符合题意。
故选C。
4.(2025·山东德州·中考真题)如图所示,物体A重10N,B重4N。用细绳将两物体通过定滑轮连接,放手后,A恰能沿着水平桌面向右做匀速直线运动,如图甲所示,此时A受到的摩擦力为 N;现用水平向左的力F拉A,使A沿着水平桌面向左做匀速直线运动,如图乙所示,则F大小为 N。(水平桌面足够长,不计绳重及滑轮与轴的摩擦。)
【答案】 4 8
【详解】[1]物体A重10N,物体B重4N时,物体A向右做匀速直线运动,A水平方向上受到拉力和摩擦力的作用,这两个力是一对平衡力,大小相等,此时物体A受到的摩擦力大小为f=F=GB=4N
[2]物体A匀速直线向左运动时,水平方向上受到水平向左的拉力、水平向右的摩擦力和水平向右的拉力作用,这三个力平衡,因为物体A对水平桌面的压力和接触面的粗糙程度不变,所以此时A受到的摩擦力大小仍为4N,所以有F拉=f′+F′=f′+GB=4N+4N=8N
5.(2025·江苏淮安·中考真题)同学们在做“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验。
(1)实验时,应沿水平方向拉动物块A,使其在水平木板上做 运动。
(2)图乙中,弹簧测力计示数为 N。
(3)比较甲、乙两图可知,滑动摩擦力的大小与 有关。
(4)木板1和木板2的粗糙程度不同,比较甲、丙两图可知,木板 的粗糙程度更大。
(5)如图丁所示,鞋底花纹是通过 ,来提高鞋子的防滑性能。
【答案】(1)匀速直线
(2)3.4
(3)压力大小
(4)2
(5)增大接触面的粗糙程度
【详解】(1)实验时,应沿水平方向拉动物块A,使其在水平木板上做匀速直线运动。因为当物块做匀速直线运动时,根据二力平衡,拉力大小等于滑动摩擦力大小,这样才能通过弹簧测力计的示数准确得出滑动摩擦力的大小。
(2)由图乙可知,弹簧测力计的分度值是0.2N,此时弹簧测力计的示数为3.4N。
(3)比较甲、乙两图,接触面的粗糙程度相同,乙图中的压力较大,弹簧测力计的示数也较大,即物块A所受滑动摩擦力较大,所以滑动摩擦力的大小与压力大小有关。
(4)比较甲、丙两图,压力大小相同,丙图中弹簧测力计的示数更大,说明滑动摩擦力更大。根据滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系,在压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大,可知木板2的粗糙程度更大。
(5)如图丁所示,鞋底凹凸不平,接触面粗糙,所以鞋底花纹是通过增大接触面的粗糙程度,来提高鞋子的防滑性能。
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第3节 摩擦力
【题型导航】
【重难题型讲解】 1
题型1 摩擦力 1
题型2 探究影响摩擦力大小因素实验 3
题型3 摩擦力的利用和防止 6
【能力培优练】 7
【链接中考】 12
【重难题型讲解】
题型1 摩擦力
1、摩擦力产生的条件:物体之间产生摩擦力必须要具备以下四个条件:第一两物体相互接触且有挤压;第二接触面粗糙;第三两物体发生相对运动或相对运动趋势。
★特别提醒
这三个条件必须同时满足才能产生摩擦力。摩擦力可以是静摩擦力或滑动摩擦力,具体类型取决于物体的运动状态。静摩擦力发生在物体有相对运动的趋势但实际并未运动时,而滑动摩擦力则发生在物体实际发生相对运动时。
2、影响摩擦力大小的因素:压力大小和接触面的粗糙程度。
(1)接触面粗糙程度一定时,压力越大摩擦力越大,例如当自行车车胎气不足的时候,骑起来更费力一些。
(2)压力一定时,接触面越粗糙,摩擦力越大。
3、静摩擦大小:物体受到静摩擦力时,物体处于平衡状态(静止),受到的力是平衡力,静摩擦力大小等于静摩擦力作用线上的外力大小(比如推石头推不动,静摩擦力大小等于推力大小,推力如果改变,静摩擦力也随之改变)。
4、摩擦力的种类:在中学物理中,摩擦力分为“滑动摩擦力”、“静摩擦力”、“滚动摩擦力”。
(1)静摩擦力:当相互接触的两个物体相对静止,但是存在着相对运动的趋势时,在接触面之间会产生一个阻碍相对运动的力,这个力就是静摩擦力。
(2)滑动摩擦力:一个物体在另一个物体表面上滑动时产生的摩擦力叫滑动摩擦力。
(3)滚动摩擦力:一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦力叫滚动摩擦力。
5、摩擦力的方向:摩擦力的性质是阻碍相互接触的两个物体间的相对运动或相对运动趋势,所以研究摩擦力的方向时一定要取与研究对象接触的那个物体为参照物,并判断研究对象与参照物之间是否存在相对运动或相对运动趋势;若有,则被研究物体所受的摩擦力一定与此相对运动或相对运动趋势方向相反。
★特别提醒
摩擦力的方向与物体实际运动方向是没有任何关系的。
6、静摩擦力的方向判断:滑动摩擦力的方向很容易,而静摩擦力的方向,除了利用定义还可以采用下面的方法进行判断:
(1)假设法:产生静摩擦力的条件是物体间有相对滑动的趋势,静摩擦力的方向则与物体间相对滑动趋势的方向相反.因此要确定静摩擦力的方向,必须先要判断物体间相对滑动的趋势的方向。
★特别提醒
所谓假设法就是假设接触面是光滑的,确定两物体的相对滑动方向,从而确定静摩擦力的方向。
(2)用平衡条件判断:有些物体间的相对滑动趋势不明显,用假设法也不易判断静摩擦力的方向,但如果物体处于平衡状态,则可用物体平衡条件来判断物体是否受静摩擦力,其方向如何。
(3)由运动状态判断:有些静摩擦力的方向与物体的运动状态紧密相关,因此只有由物体的运动状态来判断物体所受的摩擦力的方向。
(4)有两种可能的静摩擦力方向的判断:有些静摩擦力在同一问题中有两种可能的方向,处理这类问题有两种方法:一是分两个方向进行讨论,二是用绝对值不等式求解。
【探究归纳】摩擦力是相互接触的物体发生相对运动或有相对运动趋势时产生的阻碍力,分静摩擦、滑动摩擦。
【典例1-1】如图,A、B两物体被压力F作用在墙面上,保持静止,它们重力都为10N。下列说法正确的是( )
A.墙面可能是光滑的 B.墙面对A的摩擦力为20N
C.B对A的摩擦力竖直向上 D.当压力变大时,A与墙面之间的摩擦力变大
【典例1-2】期中考试过程中,小明用圆珠笔在试卷上答题时,笔尖中的钢珠与纸面之间的摩擦为 摩擦;小明用铅笔在试卷上作图时,笔尖与纸面之间摩擦为 摩擦;答题时,手与笔之间的摩擦为 摩擦。
跟踪训练1如图所示,木块竖立在小车上,随表面粗糙的小车一起向右做匀速直线运动(不考虑空气阻力),下列分析正确的是( )
A.木块受到小车对它向右的摩擦力
B.小车运动速度越大,其惯性也越大
C.木块对小车的压力与小车对木块的支持力是一对平衡力
D.小车对地面的压力与地面对小车的支持力是一对相互作用力
跟踪训练2 用如图所示装置测物体B的摩擦力。拉力F水平向左,不计弹簧测力计重,所用弹簧测力计已调零。完成下列问题:
(1)当F=5N时物体A保持静止,弹簧测力计示数为零,此时物体B受到的摩擦力为 ;
(2)当F=20N时,物体A水平向左运动,弹簧测力计示数为3N且保持不变,此时物体B受到的摩擦力方向为 ,B物体受到的合力等于 。
题型2 探究影响摩擦力大小因素实验
1、实验目的、原理、方法
(1)实验目的:探究影响滑动摩擦力大小的因素。
(2)实验原理:二力平衡的条件;
(3)实验方法:控制变量法、转换法。
2、实验器材:木块(有拉环)、弹簧测力计、长木板、毛巾、砝码、水平桌面。
3、器材作用及图像
(1)长木板和毛巾:改变接触面粗糙程度。
(2)木块(有拉环):实验对象。
(3)弹簧测力计:拉动木块匀速运动。
(4)砝码:改变木块对水平桌面的压力。
4、实验步骤
步骤①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。
步骤②在木块上面放一个砝码,改变木块对长木板的压力,测出此种情况下的摩擦力。
步骤③把毛巾铺在长木板上面,保持木块上的砝码不变,测出此种情况下的摩擦力。
5、实验结论及应用
(1)滑动摩擦力的大小跟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。
(2)滑动摩擦力的大小还跟接触面的粗糙程度有关,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
★特别提醒
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,研究与其中一个因素的关系时,要控制另外一个因素不变。
【探究归纳】用控制变量法探究,摩擦力大小与压力大小、接触面粗糙程度有关,与接触面积无关。
【典例2-1】小海家的旧沙发垫容易滑落,为此妈妈更换了一块背面有防滑颗粒的同材质新沙发垫。如图所示,小海用新、旧沙发垫探究影响滑动摩擦力大小的因素,用弹簧测力计分别水平匀速拉动同一木块。下列说法正确的是( )
A.实验开始时,弹簧测力计水平拉动木块后即可读数
B.木块在新沙发垫上受到的滑动摩擦力为
C.实验结果说明滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关
D.继续在木块上放本字典,可以探究滑动摩擦力的大小与受力面积的关系
【典例2-2】某实验小组在“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中,所用器材如下:长方体木块(各表面粗糙程度相同)、砝码、弹簧测力计、长木板和表面固定有棉布的长木板等。
(1)实验中用弹簧测力计沿水平方向拉动放置在长木板上的木块,使其做 运动,此时弹簧测力计的示数等于木块所受滑动摩擦力的大小;
(2)如图是为了完成本实验设计的操作方案,得到的实验数据如下表中所示。该实验设计主要运用了 法;
实验情形
甲
乙
丙
丁
测力计示数/N
1.50
1.50
2.10
2.50
(3)比较甲、乙两次实验可知,滑动摩擦力大小与接触面积的大小 ;比较 两次实验可知,在接触面粗糙程度相同的情况下,压力越小,滑动摩擦力越小;
(4)拔河比赛时队员要穿鞋底带有花纹的运动鞋参赛,这是应用了 、 两次实验得出的结论。
跟踪训练1使用弹簧测力计测量力的大小;
(1)使用弹簧测力计前,要观察弹簧测力计的测量范围和 。
(2)若测量物体所受重力的大小,应该在竖直方向校零,在物体 时读数,此时弹簧测力计的示数即为物体的重力大小。
(3)若测量物体所受滑动摩擦力的大小,应该在 方向校零,水平拉动物体做 运动时读数,如图所示,物体所受滑动摩擦力为 N。
(4)以上两个测量过程的原理是 。
跟踪训练2 在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中,小明按照图甲、乙、丙三种情况进行了实验,其中A为木块、B为重物。
(1)实验中,小明应该沿水平方向拉动木块做 运动;
(2)比较 (填实验序号)两图的实验,可探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系;
(3)甲、乙两实验可以得出的结论是:接触面粗糙程度相同时, ;
(4)小明又设计了丁图的实验方案,若水平拉力F=3.5N,弹簧测力计稳定后的示数为1.5N,现增大拉力F,弹簧测力计的示数 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
题型3 摩擦力的利用和防止
1、有害摩擦和有利摩擦:有害摩擦是指产生有害不利后果的摩擦比如阻挡我们前进前行的摩擦力,有利摩擦是指能够有利于我们帮助我们的摩擦比如走路行车的时候是摩擦帮助我们前进,这是有利摩擦。
2、增大有益摩擦的方法
(1)增大接触面的粗糙程度,如汽车轮胎做上花纹。
(2)增大压力,如骑自行车捏闸的力越大,摩擦力越大。
(3)变滚动为滑动,如汽车急刹车时车只滑不滚。
(4)变湿摩擦为干摩擦。
3、减小有害摩擦的方法
(1)使接触面变光滑。
(2)减小压力。
(3)用滚动代替滑动。
(4)使接触面分离。
(5)变干摩擦为湿摩擦。
★解题方法点拨
解答此类题目时,分析操作前后的摩擦力变化即可.例如,锁生锈不好开时,将少量食用油注入锁孔就易开了,起初开锁难说明摩擦力大;操作后,开锁容易说明摩擦力减小.前后对比说明注入食油使摩擦力减小了,或者,直接分析操作符合增大或减小摩擦的哪一项,这需要我们熟练应用增大或减小摩擦的方法与途径。
【探究归纳】生活中增大有益摩擦(如轮胎花纹)、减小有害摩擦(如加润滑油),以满足生产生活需求。
【典例3-1】下列关于滑动摩擦力的说法,正确的是( )
A.滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度无关 B.滑动摩擦力的方向总是与物体运动方向相反
C.增大压力可以增大滑动摩擦力 D.物体速度越大,滑动摩擦力越大
【典例3-2】摩擦力无处不在,它体现在人们生活的各个领域,下列常见摩擦现象:①走路时鞋底与地面之间的摩擦;②汽车行驶时,汽车与空气之间的摩擦;③骑自行车时,车轮与轴之间的摩擦;④写字时笔尖与纸张之间的摩擦;⑤拖地时拖布与地板之间的摩擦;⑥滑冰时冰刀与冰面之间的摩擦,其中属于有益摩擦的是 ,属于有害摩擦的是 ;(均填写对应的序号)。请写出1种减小有害摩擦的方法 。
跟踪训练1如图所示的事例中属于增大摩擦的是( )
A.自行车的车闸 B.滚动轴承
C.冰壶运动 D. 加润滑剂
跟踪训练2写字时手指与笔杆之间的摩擦是 (选填“有益”或“有害”)摩擦;在骑自行车时,自行车轮轴在轴圈中转动,它们之间的摩擦是 (选填“有益”或“有害”)摩擦。排球运动员扣球时,球被打出的同时手会感到疼,是由于手受到 的作用力,说明力的作用是 的。
【能力培优练】
1.(24-25八年级下·新疆阿勒泰·期中)下列哪种摩擦属于滚动摩擦( )
A.行驶的汽车车轮与地面间的摩擦 B.皮带打滑时,皮带与皮带轮间摩擦
C.自行车刹车时,刹车皮与钢圈间摩擦 D.滑冰时,冰刀与冰面间摩擦
2.(24-25八年级下·江苏苏州·期中)如图所示是在体育课中进行的四个运动项目,下列说法中正确的是( )
A.甲:投掷实心球——投掷时手对球施加的力大于球对手施加的力
B.乙:打羽毛球——打出去的羽毛球受重力、球拍的作用力和空气阻力
C.丙:立定跳远——起跳时用力蹬地,脚受到向后的摩擦力
D.丁:足球赛——踢球的不同部位,球的运动情况不同,表明力的作用效果与作用点有关
3.(24-25八年级下·海南省直辖县级单位·期中)下列属于增大摩擦的做法是( )
A.机器的轴承之间加润滑油 B.拉链上涂蜡
C.给沉重的电器下面安装轮子 D.体操运动员手上涂防滑粉
4.(24-25八年级下·湖南永州·期中)如图为静止在竖直墙壁上的“爬墙小汽车”,质量为300克。车身底部有磁铁,能依靠磁体对铁皮端面的吸引力将小汽车牢牢地附着在竖直的墙壁而不掉落。遥控车不掉落主要是因为遥控车( )
A.质量小,重力可以忽略不计 B.受到墙面对小汽车的吸引力
C.受到墙壁对它的摩擦力 D.受到墙壁对它的摩擦力大于小汽车的重力
5.(24-25八年级下·吉林松原·期中)如图所示,用手握住水杯保持竖直不动,打开水龙头接水的过程中,下列说法正确的是( )
A.水杯受到的摩擦力变小
B.水杯受到的摩擦力变大
C.水杯受到的摩擦力不变
D.接满水后继续保持水杯竖直不动,增大握力,水杯受到的摩擦力变大
6.(24-25八年级下·贵州毕节·期中)我国古代劳动人民利用滚木巧妙地移动巨石的情景如图所示。下列措施中,改变摩擦力大小的方法与此相同的是( )
A.给行李箱安装上轮子 B.在衣服的拉链上涂些蜡
C.用力压住橡皮,来回擦去写错的铅笔字 D.汽车在冰雪路面行驶,车轮上绕有铁链
7.(24-25八年级下·江苏南京·期中)体育馆有一种供运动爬竿用的器材,器材顶部安装拉力传感器,传感器连接着爬竿。爬竿质量为m,一位质量为M的同学正沿着爬竿滑下,该同学受到的摩擦力为f,则这时传感器对爬竿的拉力为( )
A.mg+Mg B.(m+M)g+f C.mg+f D.(m+M)g-f
8.(24-25八年级下·江苏扬州·期中)如图所示,第一次甲单独用50N的力推墙,第二次甲推墙的力不变,乙用60N的力向左推甲,前后两次,人均未运动,则下列说法正确的是( )
A.第一次推时,甲受到地面的摩擦力向右
B.乙受到地面10N的摩擦力,方向向左
C.第二次推时,甲受到地面10N的摩擦力,方向向右
D.第二次推时,墙壁受到110N的推力
9.(24-25八年级下·云南曲靖·期中)如图所示,重为4N的铁块被吸附在竖直放置且足够长的磁性平板上,当拉力F为6N时,铁块以0.2m/s的速度竖直向上匀速运动。下列说法正确的是( )
A.铁块受到三个力的作用
B.平板对铁块的引力与铁块对平板的压力是一对平衡力
C.当撤去拉力F时,铁块立即向下做非匀速直线运动
D.铁块受到的摩擦力大小为2N,方向竖直向下
10.(24-25八年级下·山东德州·期中)如图甲所示,放在水平地面上的物体,受到方向不变的水平拉力F的作用,其F-t和v-t图像分别如乙、丙所示,则下列说法中不正确的是( )
A.当t=1s时,物体受到的拉力等于摩擦力,物体处于平衡状态
B.当t=3s时,物体受到的拉力为7N,物体做加速运动
C.当t=3s时,物体受到的摩擦力为7N
D.在4s到6s内,物体受到平衡力的作用
11.(24-25八年级下·广东江门·期中)足球运动员用头顶足球,头会感到疼,这说明物体间力的作用是 的。用力捏可乐瓶一下,可乐瓶变扁了,这说明力可以使物体发生 ;可乐瓶盖有花纹是为了 。
12.(24-25八年级下·河北秦皇岛·期中)小辉在厨房里包饺子,当他用力按压饺子皮时,他的手指也会感到微微疼痛,这说明物体间力的作用是 ,小辉妈妈为了防止切菜时案板滑动,特意在案板下面垫了一块表面粗糙的橡胶垫,这主要是通过 来增大摩擦力。
13.(25-26八年级上·黑龙江哈尔滨·期中)如图(甲)所示,两位同学用200N的水平推力推重为500N的木箱,没有推动,此时木箱受到的水平推力与所受重力 (选填“是”或“不是”)一对平衡力;在木箱的底部垫上几根圆木后,便能轻松地推动木箱了,如图(乙)所示,这是通过 的方法来减小摩擦力的。
14.(24-25八年级下·黑龙江绥化·期中)狗用200N的水平拉力拉总重为5000N的雪橇在冰面上匀速向西前进,速度为1m/s,雪橇所受的摩擦力大小是 N,方向是 。若在雪橇上再装些货物,则摩擦力将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。若雪橇以2m/s的速度匀速前进,在这个过程中摩擦力将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
15.(24-25八年级下·吉林长春·期中)小红正在练习书法,她在水平桌面上平铺一张宣纸,把镇纸(一长方体石条)压在宣纸左侧。
(1)如图甲所示,手执毛笔竖直悬空静止,当手握笔的力增大时,笔杆受到摩擦力的大小 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(2)如图乙,手执毛笔从左向右行笔过程中,宣纸、镇纸相对桌面均不动。此时毛笔受到摩擦力的方向向 ,镇纸是否受到摩擦力? 。
16.(24-25八年级下·广东梅州·期中)如图所示,一个重为150N的书架静止在粗糙程度相同的水平地面上,某同学试图移动该书架。他首先用了30N的力水平向前推书架,书架没有移动,此时书架所受的摩擦力大小为 N;然后,他又用60N的力水平向前推书架,书架仍未动,此时书架所受的摩擦力大小为 N;当他用70N的力水平向前推书架时,书架恰好开始做匀速直线运动;最后,他用80 N的力水平向前推书架,此时书架所受的摩擦力大小为 N。
17.(24-25八年级下·湖南株洲·期中)在“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中:
(1)实验中,用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿长木板做匀速直线运动,根据 知识可知,弹簧测力计的示数就等于木块所受滑动摩擦力的大小。
(2)在保持接触面粗糙程度相同的情况下,改变木块对长木板的压力大小,观察弹簧测力计示数变化,可得出的结论是:在接触面粗糙程度相同时, 越大,滑动摩擦力越大。
(3)在保持压力相同的情况下,换用不同粗糙程度的长木板,观察弹簧测力计示数变化,可得出的结论是:在压力相同时, 越粗糙,滑动摩擦力越大。
18.(25-26八年级上·吉林长春·期中)如图所示是“研究影响滑动摩擦力大小因素”的实验装置。
(1)弹簧测力计使用前应 方向调零;
(2)用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿水平长木板 滑动,根据 的条件可知,滑动摩擦力的大小与弹簧测力计的示数 ;
(3)在图甲中画出木块所受摩擦力的示意图;
(4)对比 两次实验,可探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系,分析数据可得出结论: ;
(5)冰壶运动员比赛时穿的两只鞋的鞋底(左边为橡胶材质,右边为塑料材质),根据生活经验可以判断右边的鞋是用来 (选填“蹬冰”或“滑行”)的,这说明滑动摩擦力的大小还可能与材质有关;
(6)请你利用本实验结论写一条冰雪路面的防滑措施: 。
【链接中考】
1.(2025·海南·中考真题)下列实例中,为了减小摩擦的是( )
A.行李箱安装滚轮 B.守门员佩戴防滑手套
C.鞋底制有凹凸不平的花纹 D.擦黑板时用力压黑板擦
2.(2025·四川巴中·中考真题)实验室中的毛玻璃片,一面磨砂,一面平滑,对毛玻璃片的描述正确的是( )
A.玻璃属于非晶体
B.用手去摸,光滑的一面是磨砂面
C.压力相同时,在同一水平桌面上滑动,摩擦力较小的一面是磨砂面
D.透过毛玻璃片看不清远处物体,朝向眼睛的一面是平滑面
3.(2025·山东济南·中考真题)如图所示,用细绳水平拉着木块沿水平桌面向右做匀速直线运动,下列各力中与细绳对木块的拉力是一对平衡力的是( )
A.木块对细绳的拉力 B.木块对桌面的摩擦力
C.桌面对木块的摩擦力 D.桌面对木块的支持力
4.(2025·山东德州·中考真题)如图所示,物体A重10N,B重4N。用细绳将两物体通过定滑轮连接,放手后,A恰能沿着水平桌面向右做匀速直线运动,如图甲所示,此时A受到的摩擦力为 N;现用水平向左的力F拉A,使A沿着水平桌面向左做匀速直线运动,如图乙所示,则F大小为 N。(水平桌面足够长,不计绳重及滑轮与轴的摩擦。)
5.(2025·江苏淮安·中考真题)同学们在做“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验。
(1)实验时,应沿水平方向拉动物块A,使其在水平木板上做 运动。
(2)图乙中,弹簧测力计示数为 N。
(3)比较甲、乙两图可知,滑动摩擦力的大小与 有关。
(4)木板1和木板2的粗糙程度不同,比较甲、丙两图可知,木板 的粗糙程度更大。
(5)如图丁所示,鞋底花纹是通过 ,来提高鞋子的防滑性能。
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