内容正文:
6.4 摩擦力
目录
【学习目标】 1
【思维导图】 3
【知识梳理】 3
知识点1:生活中的摩擦 3
知识点2:探究滑动摩擦力 5
知识点3:增大和减小摩擦的方法 10
【方法技巧】 12
方法技巧1 摩擦力类型判断“三步法” 12
方法技巧2 控制变量法应用“定一变二” 12
方法技巧3 增大或减小摩擦方法选择“需求导向法” 12
方法技巧4 实验误差分析“常见原因法” 12
【巩固训练】 13
【基础题】 13
【提升题】 14
【易混易错题】 17
【真题链接】 19
【学习目标】
序号
学习目标
素养目标
1
知道摩擦力的分类(滑动摩擦、滚动摩擦、静摩擦),能识别生活中不同类型的摩擦现象
物理观念:建立摩擦的分类认知,区分不同摩擦的应用场景
2
掌握滑动摩擦力的测量原理(二力平衡),能规范完成滑动摩擦力的测量实验
科学探究:学会实验操作和数据处理,理解测量原理与平衡条件的关联
3
理解滑动摩擦力的大小与压力大小、接触面粗糙程度的关系,能解释相关现象
科学思维:通过控制变量法分析实验结论,建立因果逻辑关联
4
知道增大和减小摩擦的方法,能结合生活实例说明其应用,实现“趋利避害”
科学应用:将物理知识与生活实践结合,提升解决实际问题的能力
重点:
1.摩擦力的分类及生活实例识别
2.滑动摩擦力的测量原理(匀速直线运动时拉力等于滑动摩擦力)
3.滑动摩擦力的影响因素(压力大小、接触面粗糙程度)
4.增大和减小摩擦的具体方法及应用
难点:
1.理解“相对运动”和“相对运动趋势”的含义(区分滑动摩擦、滚动摩擦与静摩擦)
2.控制变量法在探究滑动摩擦力影响因素实验中的规范应用
3.结合实际场景选择合适的方法增大或减小摩擦(灵活应用知识)
4.解释“滚动摩擦比滑动摩擦小得多”的原理及应用
【思维导图】
【知识梳理】
知识点1:生活中的摩擦
1.摩擦的分类
(1)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,叫做滑动摩擦。
(2)滚动摩擦:一物体在另一物体表面作无滑动的滚动或有滚动的趋势时,由于两物体在接触部分受压发生形变而产生的对滚动的阻碍作用,叫“滚动摩擦”。
(3)静摩擦:静摩擦是一个物体在另一个物体表面上具有相对运动趋势时,但并没有发生相对运动时,所受到的阻碍物体相对运动趋势的力。
2.滑动摩擦力
滑动摩擦中,在接触面上产生阻碍物体相对运动的力,叫做滑动摩擦力。滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关;方向与物体相对运动的方向相反;作用点在物体的接触面上。
生活现象
产生摩擦力的条件
(1)相对运动;(2)粗糙;(3)挤压
结论
一个物体在另一个物体表面上滑动时产生的摩擦
实验操作
课桌不动,毛刷向右运动
课桌向左运动,毛刷不动
现象分析
刷毛向左弯
刷毛向左弯
滑动摩擦力的方向
与相对运动方向相反(不一定是物体的运动方向)
3.生活中的滑动摩擦
用橡皮擦错字
用毛刷刷油漆
用砂纸去铁锈
用钢丝球去污垢
特别提醒
“相对”指的是研究对象相对于与其接触的物体而言,即指物体之间的相对静止或相对运动,都是以施力物体为参照物的,而不一定是物体相对地的运动,相对地面静止的物体可能受滑动摩擦力。
用手压在桌面上拖动,感受一下拖动时桌面作用在手上的阻力(摩擦力)。手对桌面压得越紧(接触面之间的压力越大),手拖动就越困难(受到的摩擦力越大)。然后在桌面上铺上毛巾(毛巾要固定在桌面上),手再压在毛巾上拖动,就比手在平滑的桌面上拖动更难些(说明手所受的摩擦力更大)。
【典例1】(基础题)下列各种摩擦中,属于滑动摩擦的是( )
A. 圆珠笔写字时,笔头与纸的摩擦
B. 滑雪时,滑雪板与雪地的摩擦
C. 传送带运送货物时,货物与传送带的摩擦
D. 车轮滚动时,车轮与地面的摩擦
【变式1】(易混题)下列现象中,属于静摩擦的是( )
A. 用手擦桌子时,手与桌子的摩擦
B. 用粉笔在黑板上写字时,粉笔与黑板的摩擦
C. 静止在斜面上的物体与斜面的摩擦
D. 滑冰时,冰刀与冰面的摩擦
【变式2】用钢笔写字时,笔尖与纸之间的摩擦是______摩擦;用圆珠笔写字时,笔头的球珠与纸之间的摩擦是______摩擦。
【变式3】(拓展题)为什么推很重的箱子时,在箱子底部垫上圆木会更省力?
知识点2:探究滑动摩擦力
1.常规方法测量滑动摩擦力
实验
测量滑动摩擦力大小
原理
二力平衡
器材
弹簧测力计、木块、长木板
方法
用弹簧测力计水平拉动木块在长木板上做匀速直线运动
分析论证
木块做匀速直线运动,在水平方向上所受的滑动摩擦力与拉力是一对平衡力, 大小相等。
2.更准确地测量滑动摩擦力
实验
操作
操作
对比
1. 很难让木块保持匀速直线运动状态
2. 弹簧测力计在运动,很难读数
1. 不需要木块保持匀速直线运动
2. 弹簧测力计静止容易读数
3.探究影响滑动摩擦力的大小的因素
实验目的: 探究影响滑动摩擦力的大小的因素。
实验器材:弹簧测力计、带挂钩的木块、砝码、毛巾。
如何改变压力大小
如何改变接触面的粗糙程度
如何做到木块在水平面上做匀速直线运动呢
改变放在木块上的砝码,从而改变木块对长木板的压力
在长木板上放毛巾
①沿直线水平拉动木块;②观察弹簧测力计的示数保持不变
实验名称
探究滑动摩擦力与压力的关系
探究滑动摩擦力与接触面的粗糙程度的关系
实验操作
第一步把木块平放在木板上,用弹簧测力计水平匀速拉动,记下此时的滑动摩擦力大小;第二步再在木块上加一砝码,用弹簧测力计水平匀速拉动,记下此时的滑动摩擦力大小。
第一步把木块平放在木板上,用弹簧测力计水平匀速拉动,记下此时的滑动摩擦力大小;第二步把木块平放在毛巾上,用弹簧测力计水平匀速拉动,记下此时的滑动摩擦力大小。
现象分析
实验序号
粗糙程度情况
压力情况
摩擦力大小
1
木块与木板
木块
0.4 N
2
木块+1个砝码
0.8 N
实验序号
粗糙程度情况
压力情况
摩擦力大小
3
木块与木板
木块
0.4 N
4
木块与毛巾
木块
0.6 N
结论
接触面粗糙程度一定时,压力越大,滑动摩擦力也越大
压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力也越大
总结归纳: 滑动摩擦力的大小跟接触面的粗糙程度和压力的大小有关。接触面越粗糙,压力越大,滑动摩擦力越大。
特别提醒
滑动摩擦力的大小无法直接测出,当用弹簧测力计水平拉着木块匀速滑动时,弹簧测力计示数的大小就反映了滑动摩擦力的大小,在这里将滑动摩擦力的大小转换为拉力的大小
利用控制变量法探究影响滑动摩擦力大小的因素。
滑动摩擦力是产生在发生相对运动的两个接触面上,可能与接触面的粗糙程度,接触面之间的压力大小,接触面积大小有关。在探究某一个因素的变化怎样影响滑动摩擦力时,必须保持其他因素不变,否则,你就无法知道滑动摩擦力的大小变化是由哪个因素的变化引起的,这就是在探究多因素问题时必须注意的控制变量法。
拓展延伸
实验表明:滑动摩擦力的大小跟压力成正比,则有F=μFN 。μ由接触面的粗糙程度决定,FN表示压力。
注:μ是比例常数(它是两个力的比值,没有单位),叫动摩擦因数,反映接触面本身特性,它的数值跟接触面材料及接触面情况(粗糙程度) 有关,它与接触面积的大小无关。
【典例2】为探究影响滑动摩擦力大小的因素,创新小组设计了如图的装置(水平传送带的速度可以调节)。当弹簧测力计的示数稳定时,其示数反映了滑动摩擦力的大小。
(1)启动传送带后,当弹簧测力计的示数稳定时,图中的示数为 N,木块受到摩擦力方向水平 ;
(2)如果在木块上加放一个重物,弹簧测力计的示数将 (选填“变大”“变小”或“不变”);
(3)改变传送带的速度,发现弹簧测力计的示数没有改变,说明木块所受滑动摩擦力的大小与传送带的速度 (选填“有关”或“无关”)。
【变式1】汽车在通过起伏路段的凸起路面时,经验丰富的司机往往慢速平稳通过。若快速通过会让乘客有“腾飞”的感觉,且安全隐患很大,这一现象是因为凸起路面与车之间竖直方向的相互作用力发生了变化。那么,凸起路面与车之间竖直方向的相互作用力大小与什么因素有关呢?实验小组的同学讨论后提出了如下猜想:(g取10N/kg)
猜想一:路面与车之间的相互作用力大小可能与车通过凸起路面时的速度大小有关;
猜想二:路面与车之间的相互作用力大小可能与凸起路面的弯曲程度有关。
为了探究这一问题他们选用小球(模拟小车)、轨道、弧面支架I、Ⅱ、Ⅲ(模拟凸起路面,用最高点处弧线半径R大小来表示弯曲程度,且RⅠ>RⅡ>RⅢ、电子秤等器材进行了如图所示的实验。
(1)先测小球静止时对电子秤的压力来反映小球与弧面顶部相互作用力F的大小。他们将小球置于水平放置的电子秤上时,示数为0.270kg,则力F= N;
(2)在秤上安放弧面支架并调零,将小球从轨道的A点由静止释放,沿轨道经弧面运动到右侧轨道,记录小球通过弧面顶部O点时电子秤的示数m,再依次将小球从高于A点的B、C点由静止释放,目的是逐次增大小球通过O点时的 ,各次实验m的大小记录如表;
实验次数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
弧面支架
支架I
支架Ⅱ
支架Ⅲ
释放位置
A
B
C
A
B
C
A
B
C
m/kg
0.256
0.251
0.247
0.236
0.228
0.213
0.214
0.206
0.194
(3)分析1、4、7(或2、5、8,或3、6、9)三次实验数据可得:其他条件一定时, ,路面与车之间的相互作用力F越小;
(4)分析 三次实验数据,可得猜想一是 (选填“正确”或“错误”)的;
(5)根据上述实验现象推理:若小球速度足够大,通过弧面顶部时,电子秤的示数将显示 kg。进一步推理:当汽车通过凸起路面顶部的速度足够大,若路面前方突发状况,结合本实验判断是否可以紧急刹车避让并说明理由: 。
【变式2】小华使用图1装置来探究影响滑动摩擦力大小的因素。
(1)实验中,应沿 方向拉动弹簧测力计,使木块在水平木板上做 运动;
(2)某次正确实验中,弹簧测力计的指针位置如图2所示,木块受到的滑动摩擦力大小为 N,方向为 ;
(3)小华利用图3中场景①和②来探究滑动摩擦力与压力的关系,请指出她在实验中明显的不当之处: 。改正后,得到的结论是 ;
(4)在某次实验中,小华拉动木块在木板上运动,木块运动的图像如图4所示。若用和分别表示和时间内弹簧测力计的示数,则可判断 (填“>”、“<”或“=”)。
【变式3】小成同学探究“滑动摩擦力大小与什么有关”,实验器材如下:长木板(上下表面粗糙程度不同)、长方体木块(每个面粗糙程度都相同,长宽高不等)、弹簧测力计.
长木板不同表面
弹簧测力计/N
一个木块
两个木块重叠
光滑表面
粗糙表面
(1)实验过程中,将木块放在水平木板上,用弹簧测力计沿水平方向缓缓匀速拉动木块,如图所示,目的是让弹簧测力计示数与木块所受滑动摩擦力大小 ;
(2)小成在实验探究时利用上表收集数据,你认为她探究的是滑动摩擦力大小与 的关系;
(3)小成利用同一个木块探究了滑动摩擦力大小与接触面积是否有关,她改变接触面积的操作是 ;
(4)小成发现匀速拉动木块时,不好控制且不方便读数,于是爱思考的她利用木块静止时二力平衡的特点,设计了改进方案(如下表所示),你认为应该采用哪个方案?答: ;
方案一:用绳子将木块连接到墙上后,通过弹簧测力计拉动下面的长木板
方案二:用绳子将木块连接到墙上后,通过弹簧测力计拉动底部加了轮子的长木板
方案三:通过弹簧测力计将木块连接到墙上后,直接拉动下面的长木板
补充设问
(5)在探究影响滑动摩擦力大小的因素时,小明选取了几种表面粗糙程度不同的长木板进行实验,而小红用同一长木板进行实验,采取给长木板上铺棉布的方法改变粗糙程度.两位同学经过讨论一致认为小明的方案更科学,原因是: ;
[实验拓展]
(6)控制其他条件相同,用弹簧测力计以不同的速度匀速拉动木块,发现弹簧测力计的示数不变,说明滑动摩擦力的大小与物体运动速度的大小 (选填“有关”或“无关”)。
知识点3:增大和减小摩擦的方法
增大摩擦的方法包括增加接触面的粗糙度、增加压力。减小摩擦的方法则有减少接触面的粗糙度、减少压力、使用润滑剂、用滚动摩擦代替滑动摩擦、利用气垫或磁悬浮技术以及使用特氟龙等低摩擦系数材料。这些方法在日常生活和工业应用中都非常重要。
1.增大有益摩擦的方法
瓶盖上有花纹
运动鞋底有很深的花纹
刹车时,要用力捏闸
皮带打滑时要拉紧皮带
增大接触面的粗糙程度
增大压力
2.减小有害摩擦的方法
改变接触面的粗糙程度
用滚动代替滑动
使接触面分离
特别提醒
事物的两面性:任何事物都有其两面性,既有其有利的一面,也有其有害的一面。我们在选择利用时要学会比较分析,发扬其优点避开其缺点;或者学习其长处避开其短处。例如:摩擦既有有益的摩擦也有有害的摩擦,对于有益的摩擦我们要想办法去增大;对于有害的摩擦我们要想办法去减小。
【典例4】(应用题)下列实例中,是为了增大摩擦的是( )
A. 给机器的转轴加润滑剂
B. 自行车的刹车装置
C. 轮滑鞋的轮子
D. 磁悬浮列车悬浮行驶
【变式1】(基础题)请写出下列实例对应的增大或减小摩擦的方法:
(1)登山时穿防滑靴:______;
(2)给轮滑鞋的转轴加润滑剂:______;
(3)自行车轴承内安装钢珠:______;
(4)刹车时用力捏闸:______。
【变式2】(易混题)下列关于增大和减小摩擦的说法中,错误的是( )
A. 增大摩擦的方法只有增大压力和增大接触面粗糙程度
B. 减小摩擦的方法有多种,如变滑动为滚动、使接触面分离等
C. 拔河比赛中,运动员穿新球鞋是为了增大摩擦
D. 机器运转时,轴承的摩擦是有害摩擦,需要减小
【变式3】(拓展题)拔河比赛中,运动员为什么不希望地面上有很多沙子?
【方法技巧】
方法技巧1 摩擦力类型判断“三步法”
1.看运动状态:物体是否发生相对运动(是→滑动或滚动摩擦);
2.看运动方式:相对运动是滑动(接触面无滚动)→滑动摩擦;是滚动(接触面有滚动)→滚动摩擦;
3.看趋势(假如没有力时物体会怎样运动):物体未发生相对运动,但有运动趋势→静摩擦。
方法技巧2 控制变量法应用“定一变二”
探究滑动摩擦力影响因素时,“定”指保持一个因素不变,“变”指改变另一个因素,“看”指观察滑动摩擦力的变化:
1.定接触面粗糙程度→变压力→看摩擦力变化(探究压力的影响);
2.定压力→变接触面粗糙程度→看摩擦力变化(探究接触面的影响)。
方法技巧3 增大或减小摩擦方法选择“需求导向法”
1.需求是“防止滑动、稳定运动”(如刹车、走路)→增大摩擦(优先选增大接触面粗糙程度或增大压力);
2.需求是“省力、减小磨损”(如机器运转、推动重物)→减小摩擦(优先选变滑动为滚动或加润滑剂)。
方法技巧4 实验误差分析“常见原因法”
测量滑动摩擦力时,误差主要来自:
1.木块未做匀速直线运动(拉力≠摩擦力);
2.弹簧测力计拉动时倾斜(拉力方向与摩擦力方向不在同一直线);
3.接触面粗糙程度不均匀。
【巩固训练】
【基础题】
1.(24-25八年级下·湖南湘西·月考)下列属于增大摩擦的是( )
A.在转轴处安装了滚珠
B.车轮做成圆形
C.轮胎上刻有凹凸不平的花纹
D.给车轴加润滑油
2.(24-25九年级下·安徽安庆·期中)冬奥会冰壶比赛中,运动员用冰刷刷冰面使冰 (选填物态变化名称),从而减小摩擦。
3.(2025·安徽淮南·一模)小盛同学在探究“滑动摩擦力的大小与什么因素有关”的实验中,按如图所示的方式,将同一木块依次放在水平木板、毛巾表面上进行实验。
(1)小盛完成甲乙实验后,又进行丙实验是为了探究滑动摩擦力大小与 的关系。
(2)当小盛同学按如图丁所示的方式用力拉着木板向右运动,,弹簧测力计的示数如图所示,则木块所受的摩擦力大小为 。
4.(24-25八年级下·黑龙江佳木斯·月考)滑动摩擦力的大小跟压力大小和 有关。
5.(24-25八年级下·辽宁丹东·期中)如图,手按压水平桌面并向左滑动,可感受到桌面对手的摩擦力。请以点为作用点,画出桌面对手的摩擦力的示意图。
6.如图,小明用4N的力把重2N的粉笔擦压在竖直黑板上静止,压力方向沿水平向左。此过程粉笔擦羊毛面和黑板接触,羊毛面比背面外壳粗糙。下列说法正确的是( )
A.黑板对粉笔擦的摩擦力为4N
B.黑板对粉笔擦的摩擦力为2N
C.改用黑板刷的外壳与黑板接触,其他条件不变,则黑板对粉笔擦的摩擦力将减小
D.若压力增大到6N,黑板对粉笔擦的摩擦力变大
【提升题】
7.(25-26八年级下·全国·课后作业)小宁在“探究影响滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中,利用水杯、水、木板、毛巾、棉布、弹簧测力计等器材进行实验。
(1)如图甲,在长木板上沿水平方向匀速拉动水杯,此时滑动摩擦力为 N。
(2)在杯中添加适量的水,重复实验,发现弹簧测力计示数变大,说明其他条件一定时,滑动摩擦力的大小与 有关;杯中的水质量一定时,在长木板上分别铺上毛巾和棉布进行实验,是为了探究滑动摩擦力的大小与 的关系。
(3)实验中发现水杯较难保持匀速直线运动,导致弹簧测力计示数不稳定,读数不方便,于是他们改用图乙所示的装置,固定弹簧测力计,拉动长木板进行实验。实验过程不需要匀速拉动长木板,更易操作,此时水杯受到的滑动摩擦力方向水平向 。
8.(2025·湖南长沙·三模)如图是擦窗机器人吸附在竖直玻璃上静止不动的情形,请在图中画出此时擦窗机器人所受摩擦力的示意图。(作用点为O)
9.(25-26八年级上·山东济南·月考)在探究“滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中,同学们猜想影响滑动摩擦力大小的因素可能有:①接触面之间的压力;②接触面的粗糙程度;③接触面的面积。按照如图甲、乙、丙所示的情况进行实验。其中为完全相同的木块(实验过程中保持长木板水平固定)
(1)实验前,应将弹簧测力计在 (选填“竖直”或“水平”)方向上调零。
(2)用弹簧测力计拉着木块在水平木板上做匀速直线运动,记录弹簧测力计的示数。表格中是三次实验的数据,根据图示,丙实验中木块受到的滑动摩擦力是 N。
实验序号
木块对木板压力/N
弹簧测力计示数/N
滑动摩擦力/N
甲
5
0.6
0.6
乙
10
1.2
1.2
丙
10
(3)根据甲和乙的实验现象和数据,可得到初步的结论:在其他条件相同时, 。
(4)比较 两图的实验现象和数据,说明滑动摩擦力大小与接触面的面积的大小无关。
(5)小彤改进了实验装置如图丁所示:将弹簧测力计的一端固定,另一端钩住木块,木块下面是长木板,实验时用水平方向的力拉着长木板向右运动,另一位同学在木块相对桌面 (选填“运动”或“静止”)时记录弹簧测力计的示数,即为此时木块受到的滑动摩擦力的大小。
(6)同学们想用以上器材探究滑动摩擦力大小与物体的运动速度是否有关?下表是为探究这一猜想设计的数据记录表格,则表格中(a)、(b)两处应填入的内容是(a) ;(b) 。
次数
压力/N
接触面的材料
(b)
弹簧测力计的示数/N
滑动摩擦力的大小/N
1
长木板和木块A的底面
2
长木板和木块A的底面
3
(a)
10.(24-25八年级下·湖南湘西·期末)许多情况下摩擦力是有用的,下列实例中人们利用摩擦力的是( )
A.冰壶运动中队员不停刷冰
B.车轮上安装的滚动轴承
C.矿泉水瓶盖上设计的条纹
D.气垫船利用压缩空气使船体与水面脱离接触
11.(24-25八年级下·辽宁大连·期末)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。如图是小明同学书写毛笔字的情景,他越用力向下压毛笔,笔毫弯曲的程度就越大,这说明力的作用效果跟力的 有关;当小明同学水平向右运笔时,笔毫向左弯曲,笔毫受到摩擦力的方向为 。
12.(24-25八年级下·广东深圳·期末)如题图所示,刮痧时需在皮肤上涂润滑药油,当刮痧板向右刮动时,下列分析正确的是( )
A.涂药油可以增大摩擦
B.刮痧板受到的是滑动摩擦力
C.刮痧板受到的摩擦力方向向右
D.刮痧时越用力,刮痧板受到的摩擦力越小
【易混易错题】
13.(25-26九年级上·安徽淮南·月考)如图所示,消防员进行消防演练时从地面沿着杆匀速爬到顶端,在顶端取了包袱,背上包袱又以相同的速度匀速下滑(上爬时所受的摩擦力是f1,下滑时所受的摩擦力是f2),则下列说法正确的是( )
A.f1与f2方向相反,f1=f2 B.f1与f2方向相反,f1<f2
C.f1与f2方向相同,f1<f2 D.f1与f2方向相同,f1>f2
14.(24-25八年级下·江苏无锡·期中)如图所示,左轮为主动轮,右轮为被动轮,电动机(图中未画出)驱动主动轮,使皮带和右轮都顺时针转动,此时皮带上A点和轮上B点所受摩擦力的方向分别是( )
A.向左,向左 B.向右,向右 C.向左,向右 D.向右,向左
15.(24-25八年级下·山东菏泽·期中)小明利用弹簧测力计、粗糙程度不同的两个水平长木板、木块(各个面的粗糙程度相同)、砝码等器材探究“滑动摩擦力大小与哪些因素有关”。
(1)如图甲,小明将木块放在水平长木板上,用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,使其在木板表面做 运动,记录此时弹簧测力计的示数;
(2)如图乙,小明在木块上加放砝码,重复(1)中的操作。比较甲、乙实验,可以得出结论:接触面粗糙程度一时, ;
(3)比较 实验可知,滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度有关。生活中应用此结论的实例有: (写出一条即可);
(4)小明想探究滑动摩擦力的大小与接触面积是否有关。为了提高测量精度,小明利用力传感器和传送带设计了如图丁所示的装置,保持传送带的转速不变进行实验,计算机记录木块平放和侧放时的传感器数据分别如图戊、图己(木块平放和侧放时的底面积不同)所示。
①分析图戊木块受到的摩擦力约为 N。对比戊、己实验,可初步得出结论:滑动摩擦力的大小与接触面积 (选填“有关”或“无关”);
②小明发现传感器测得的滑动摩擦力数据不稳定,可能的原因是 ;
③同桌小华认为传送带不做匀速转动也不影响测量结果,他的观点是否正确 (选填“正确”或“错误”)。
16.(24-25八年级上·河南濮阳·期末)如图所示,木块A下面是一长木板,小濮将弹簧测力计一端固定,另一端钩住木块A,并用力拉着长木板沿水平地面向左运动,当木块A相对于地面静止时,弹簧测力计的示数等于木块A所受摩擦力的大小。则下列说法正确的是( )
A.木块A所受摩擦力的方向向左
B.长木板所受摩擦力的方向向左
C.木块A所受摩擦力与长木板所受摩擦力的大小相等
D.当拉动木板的速度变大时,弹簧测力计的示数变大
【真题链接】
17.(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
18.(2025·西藏·中考真题)摩擦在日常生产生活中无处不在。某兴趣小组用弹簧测力计、长方体木块、粗糙程度不同的两块长木板、砝码等器材“探究影响滑动摩擦力大小的因素”。按照图所示进行实验,收集实验数据如表所示。
序号
接触面受到的压力/N
接触面的粗糙程度
接触面积/
弹簧测力计的示数/N
①
2.0
较光滑
20
0.6
②
2.0
较光滑
40
0.6
③
2.0
较粗糙
40
0.8
④
3.0
较粗糙
40
1.2
(1)某同学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相等;
(2)对比 (填表中的序号)两次实验数据,可探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系;
(3)分析表实验数据可知:滑动摩擦力的大小与接触面受到的压力和接触面的粗糙程度有关,与 无关;
(4)请你利用本实验结论写一条冰雪路面的防滑措施:
19.(2025·湖北武汉·中考真题)如图所示,为了研究影响滑动摩擦力大小的因素,某同学利用一个砝码,一个木块,两个材料相同但粗糙程度不同的长木板进行三次实验。三次实验中,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。下列说法正确的是( )
A.甲、丙两次实验可得出滑动摩擦力大小与压力大小有关
B.甲、丙两次实验可得出滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度有关
C.乙、丙两次实验中,木块速度大小相同时,木块受到的滑动摩擦力大小也相同
D.乙、丙两次实验中,木块向右做匀速直线运动时,砝码受到的摩擦力都为零
20.(2025·甘肃兰州·中考真题)如图所示为人骨关节的示意图,关节由关节囊包裹形成密闭的关节腔,关节腔内含有滑液,可以减小骨与骨之间的摩擦。下列改变摩擦的方法与此相同的是( )
A.推书柜时,先将柜中的书移出 B.行李箱下装有滚轮
C.自行车脚踏板凹凸不平 D.机械手表保养时上油
21.(2025·辽宁·中考真题)如图,物体在拉力F的作用下沿斜面向上运动,请以O点为作用点画出物体所受摩擦力的示意图。
22.(2025·黑龙江绥化·中考真题)在“研究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中,小轩设计了如下实验。(实验所用铁块的长、宽、高不同,每个面的粗糙程度都相同;两小车材料相同)
步骤一:如图甲所示,小轩用水平向左的拉力F拉动放在水平面上的平板小车1,观察并记录4s内拉力传感器的示数,绘制了如图乙所示的图象;
步骤二:将同一铁块以同种方式放置在平板小车2上,如图丙,用电动机向左水平拉动放在水平面上的平板小车2,再用弹簧测力计竖直向上拉铁块,读出弹簧测力计和拉力传感器的示数,记录在表格中。
实验次数
铁块重力/N
弹簧测力计示数/N
拉力传感器示数/N
1
5
0
1.5
2
5
1.0
1.2
3
5
2.0
0.9
(1)在步骤一中,当平板小车1开始运动时,铁块受到的摩擦力为 N。
(2)步骤二第1次实验中拉力传感器的示数比步骤一中1s~4s内拉力传感器的示数小,由此可知滑动摩擦力的大小与 有关。
(3)通过分析表中数据,可得出结论: 。
(4)若用该铁块探究滑动摩擦力的大小与接触面积是否有关,他的操作应是 。
(5)小轩认为:该实验中水平面应尽量光滑,否则会使拉力传感器的示数偏大。他的说法 (选填“合理”或“不合理”),请说明理由: 。
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6.4 摩擦力
目录
【学习目标】 1
【思维导图】 3
【知识梳理】 3
知识点1:生活中的摩擦 3
知识点2:探究滑动摩擦力 5
知识点3:增大和减小摩擦的方法 13
【方法技巧】 15
方法技巧1 摩擦力类型判断“三步法” 15
方法技巧2 控制变量法应用“定一变二” 15
方法技巧3 增大或减小摩擦方法选择“需求导向法” 15
方法技巧4 实验误差分析“常见原因法” 15
【巩固训练】 16
【基础题】 16
【提升题】 18
【易混易错题】 24
【真题链接】 28
【学习目标】
序号
学习目标
素养目标
1
知道摩擦力的分类(滑动摩擦、滚动摩擦、静摩擦),能识别生活中不同类型的摩擦现象
物理观念:建立摩擦的分类认知,区分不同摩擦的应用场景
2
掌握滑动摩擦力的测量原理(二力平衡),能规范完成滑动摩擦力的测量实验
科学探究:学会实验操作和数据处理,理解测量原理与平衡条件的关联
3
理解滑动摩擦力的大小与压力大小、接触面粗糙程度的关系,能解释相关现象
科学思维:通过控制变量法分析实验结论,建立因果逻辑关联
4
知道增大和减小摩擦的方法,能结合生活实例说明其应用,实现“趋利避害”
科学应用:将物理知识与生活实践结合,提升解决实际问题的能力
重点:
1.摩擦力的分类及生活实例识别
2.滑动摩擦力的测量原理(匀速直线运动时拉力等于滑动摩擦力)
3.滑动摩擦力的影响因素(压力大小、接触面粗糙程度)
4.增大和减小摩擦的具体方法及应用
难点:
1.理解“相对运动”和“相对运动趋势”的含义(区分滑动摩擦、滚动摩擦与静摩擦)
2.控制变量法在探究滑动摩擦力影响因素实验中的规范应用
3.结合实际场景选择合适的方法增大或减小摩擦(灵活应用知识)
4.解释“滚动摩擦比滑动摩擦小得多”的原理及应用
【思维导图】
【知识梳理】
知识点1:生活中的摩擦
1.摩擦的分类
(1)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,叫做滑动摩擦。
(2)滚动摩擦:一物体在另一物体表面作无滑动的滚动或有滚动的趋势时,由于两物体在接触部分受压发生形变而产生的对滚动的阻碍作用,叫“滚动摩擦”。
(3)静摩擦:静摩擦是一个物体在另一个物体表面上具有相对运动趋势时,但并没有发生相对运动时,所受到的阻碍物体相对运动趋势的力。
2.滑动摩擦力
滑动摩擦中,在接触面上产生阻碍物体相对运动的力,叫做滑动摩擦力。滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关;方向与物体相对运动的方向相反;作用点在物体的接触面上。
生活现象
产生摩擦力的条件
(1)相对运动;(2)粗糙;(3)挤压
结论
一个物体在另一个物体表面上滑动时产生的摩擦
实验操作
课桌不动,毛刷向右运动
课桌向左运动,毛刷不动
现象分析
刷毛向左弯
刷毛向左弯
滑动摩擦力的方向
与相对运动方向相反(不一定是物体的运动方向)
3.生活中的滑动摩擦
用橡皮擦错字
用毛刷刷油漆
用砂纸去铁锈
用钢丝球去污垢
特别提醒
“相对”指的是研究对象相对于与其接触的物体而言,即指物体之间的相对静止或相对运动,都是以施力物体为参照物的,而不一定是物体相对地的运动,相对地面静止的物体可能受滑动摩擦力。
用手压在桌面上拖动,感受一下拖动时桌面作用在手上的阻力(摩擦力)。手对桌面压得越紧(接触面之间的压力越大),手拖动就越困难(受到的摩擦力越大)。然后在桌面上铺上毛巾(毛巾要固定在桌面上),手再压在毛巾上拖动,就比手在平滑的桌面上拖动更难些(说明手所受的摩擦力更大)。
【典例1】(基础题)下列各种摩擦中,属于滑动摩擦的是( )
A. 圆珠笔写字时,笔头与纸的摩擦
B. 滑雪时,滑雪板与雪地的摩擦
C. 传送带运送货物时,货物与传送带的摩擦
D. 车轮滚动时,车轮与地面的摩擦
【解析】A错误:圆珠笔写字时球珠滚动,属于滚动摩擦;
B正确:滑雪板在雪地上滑动,属于滑动摩擦;
C错误:货物与传送带相对静止,有运动趋势,属于静摩擦;
D错误:车轮滚动,属于滚动摩擦。
答案:B
【变式1】(易混题)下列现象中,属于静摩擦的是( )
A. 用手擦桌子时,手与桌子的摩擦
B. 用粉笔在黑板上写字时,粉笔与黑板的摩擦
C. 静止在斜面上的物体与斜面的摩擦
D. 滑冰时,冰刀与冰面的摩擦
答案:C(解析:A、B、D均为滑动摩擦;C物体有沿斜面向下的运动趋势但未运动,属于静摩擦)
【变式2】用钢笔写字时,笔尖与纸之间的摩擦是______摩擦;用圆珠笔写字时,笔头的球珠与纸之间的摩擦是______摩擦。
答案:滑动;滚动
【变式3】(拓展题)为什么推很重的箱子时,在箱子底部垫上圆木会更省力?
答案:垫上圆木后,箱子与地面的摩擦由滑动摩擦变为滚动摩擦;压力相同时,滚动摩擦远小于滑动摩擦,因此更省力
知识点2:探究滑动摩擦力
1.常规方法测量滑动摩擦力
实验
测量滑动摩擦力大小
原理
二力平衡
器材
弹簧测力计、木块、长木板
方法
用弹簧测力计水平拉动木块在长木板上做匀速直线运动
分析论证
木块做匀速直线运动,在水平方向上所受的滑动摩擦力与拉力是一对平衡力, 大小相等。
2.更准确地测量滑动摩擦力
实验
操作
操作
对比
1. 很难让木块保持匀速直线运动状态
2. 弹簧测力计在运动,很难读数
1. 不需要木块保持匀速直线运动
2. 弹簧测力计静止容易读数
3.探究影响滑动摩擦力的大小的因素
实验目的: 探究影响滑动摩擦力的大小的因素。
实验器材:弹簧测力计、带挂钩的木块、砝码、毛巾。
如何改变压力大小
如何改变接触面的粗糙程度
如何做到木块在水平面上做匀速直线运动呢
改变放在木块上的砝码,从而改变木块对长木板的压力
在长木板上放毛巾
①沿直线水平拉动木块;②观察弹簧测力计的示数保持不变
实验名称
探究滑动摩擦力与压力的关系
探究滑动摩擦力与接触面的粗糙程度的关系
实验操作
第一步把木块平放在木板上,用弹簧测力计水平匀速拉动,记下此时的滑动摩擦力大小;第二步再在木块上加一砝码,用弹簧测力计水平匀速拉动,记下此时的滑动摩擦力大小。
第一步把木块平放在木板上,用弹簧测力计水平匀速拉动,记下此时的滑动摩擦力大小;第二步把木块平放在毛巾上,用弹簧测力计水平匀速拉动,记下此时的滑动摩擦力大小。
现象分析
实验序号
粗糙程度情况
压力情况
摩擦力大小
1
木块与木板
木块
0.4 N
2
木块+1个砝码
0.8 N
实验序号
粗糙程度情况
压力情况
摩擦力大小
3
木块与木板
木块
0.4 N
4
木块与毛巾
木块
0.6 N
结论
接触面粗糙程度一定时,压力越大,滑动摩擦力也越大
压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力也越大
总结归纳: 滑动摩擦力的大小跟接触面的粗糙程度和压力的大小有关。接触面越粗糙,压力越大,滑动摩擦力越大。
特别提醒
滑动摩擦力的大小无法直接测出,当用弹簧测力计水平拉着木块匀速滑动时,弹簧测力计示数的大小就反映了滑动摩擦力的大小,在这里将滑动摩擦力的大小转换为拉力的大小
利用控制变量法探究影响滑动摩擦力大小的因素。
滑动摩擦力是产生在发生相对运动的两个接触面上,可能与接触面的粗糙程度,接触面之间的压力大小,接触面积大小有关。在探究某一个因素的变化怎样影响滑动摩擦力时,必须保持其他因素不变,否则,你就无法知道滑动摩擦力的大小变化是由哪个因素的变化引起的,这就是在探究多因素问题时必须注意的控制变量法。
拓展延伸
实验表明:滑动摩擦力的大小跟压力成正比,则有F=μFN 。μ由接触面的粗糙程度决定,FN表示压力。
注:μ是比例常数(它是两个力的比值,没有单位),叫动摩擦因数,反映接触面本身特性,它的数值跟接触面材料及接触面情况(粗糙程度) 有关,它与接触面积的大小无关。
【典例2】为探究影响滑动摩擦力大小的因素,创新小组设计了如图的装置(水平传送带的速度可以调节)。当弹簧测力计的示数稳定时,其示数反映了滑动摩擦力的大小。
(1)启动传送带后,当弹簧测力计的示数稳定时,图中的示数为 N,木块受到摩擦力方向水平 ;
(2)如果在木块上加放一个重物,弹簧测力计的示数将 (选填“变大”“变小”或“不变”);
(3)改变传送带的速度,发现弹簧测力计的示数没有改变,说明木块所受滑动摩擦力的大小与传送带的速度 (选填“有关”或“无关”)。
【答案】 2.8 向左 变大 无关
【解析】(1)[1]弹簧测力计的分度值为0.2N,其示数大小为2.8N。
[2]摩擦力方向与相对运动方向相反,木块相对于传送带向右运动,故受到的摩擦力方向水平向左。
(2)[3]如果在木块上加放一个重物,木块对传送带的压力变大,滑动摩擦力变大,故弹簧测力计的示数将变大。
(3)[4]当弹簧测力计的示数稳定后,改变传送带的速度大小,发现弹簧测力计的示数没有改变,则滑动摩擦力大小不变,说明木块所受滑动摩擦力的大小与传送带的速度大小无关。
【变式1】汽车在通过起伏路段的凸起路面时,经验丰富的司机往往慢速平稳通过。若快速通过会让乘客有“腾飞”的感觉,且安全隐患很大,这一现象是因为凸起路面与车之间竖直方向的相互作用力发生了变化。那么,凸起路面与车之间竖直方向的相互作用力大小与什么因素有关呢?实验小组的同学讨论后提出了如下猜想:(g取10N/kg)
猜想一:路面与车之间的相互作用力大小可能与车通过凸起路面时的速度大小有关;
猜想二:路面与车之间的相互作用力大小可能与凸起路面的弯曲程度有关。
为了探究这一问题他们选用小球(模拟小车)、轨道、弧面支架I、Ⅱ、Ⅲ(模拟凸起路面,用最高点处弧线半径R大小来表示弯曲程度,且RⅠ>RⅡ>RⅢ、电子秤等器材进行了如图所示的实验。
(1)先测小球静止时对电子秤的压力来反映小球与弧面顶部相互作用力F的大小。他们将小球置于水平放置的电子秤上时,示数为0.270kg,则力F= N;
(2)在秤上安放弧面支架并调零,将小球从轨道的A点由静止释放,沿轨道经弧面运动到右侧轨道,记录小球通过弧面顶部O点时电子秤的示数m,再依次将小球从高于A点的B、C点由静止释放,目的是逐次增大小球通过O点时的 ,各次实验m的大小记录如表;
实验次数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
弧面支架
支架I
支架Ⅱ
支架Ⅲ
释放位置
A
B
C
A
B
C
A
B
C
m/kg
0.256
0.251
0.247
0.236
0.228
0.213
0.214
0.206
0.194
(3)分析1、4、7(或2、5、8,或3、6、9)三次实验数据可得:其他条件一定时, ,路面与车之间的相互作用力F越小;
(4)分析 三次实验数据,可得猜想一是 (选填“正确”或“错误”)的;
(5)根据上述实验现象推理:若小球速度足够大,通过弧面顶部时,电子秤的示数将显示 kg。进一步推理:当汽车通过凸起路面顶部的速度足够大,若路面前方突发状况,结合本实验判断是否可以紧急刹车避让并说明理由: 。
【答案】 2.7 速度 凸起路面的弯曲程度越大(R越小) 1、2、3(或4、5、6,或7、8、9) 正确 0 见解析
【解析】(1)[1]小球置于水平放置的电子秤上时,示数为0.270kg,则小球与弧面顶部相互作用力
F=G=mg=0.270kg×10N/kg=2.7N
(2)[2]将小球从不同高度的A、B、C点静止释放,则小球到达水平面时的速度不同,通过O点时的速度不同。
(3)[3]实验1、4、7中,小球从相同高度的A点静止释放,到达O点的速度相同,支架的弯曲程度不同,且支架的弯曲程度越来越小,F也越来越小,所以可得:其他条件一定时,凸起路面的弯曲程度越大,m越小,即路面与车之间的相互作用力F越小。
(4)[4]猜想一,探究的是路面与车之间的相互作用力大小与车通过凸起路面时的速度的关系,则应保持支架的弯曲程度相同,所以选择1、2、3(或4、5、6或7、8、9)次实验数据来验证。
[5]由1、2、3次实验数据知,经过O点的速度越大,m越小,即路面与车之间的相互作用力F越小。可知猜想一是正确的。
(5)[6]因为通过弧面顶部时的速度越大,F越小,当通过的速度足够大,则F为0,即m为0。
[7]不可以,压力减小为0,摩擦力减小为0,不能改变汽车的运动状态(合理即可)。
【变式2】小华使用图1装置来探究影响滑动摩擦力大小的因素。
(1)实验中,应沿 方向拉动弹簧测力计,使木块在水平木板上做 运动;
(2)某次正确实验中,弹簧测力计的指针位置如图2所示,木块受到的滑动摩擦力大小为 N,方向为 ;
(3)小华利用图3中场景①和②来探究滑动摩擦力与压力的关系,请指出她在实验中明显的不当之处: 。改正后,得到的结论是 ;
(4)在某次实验中,小华拉动木块在木板上运动,木块运动的图像如图4所示。若用和分别表示和时间内弹簧测力计的示数,则可判断 (填“>”、“<”或“=”)。
【答案】 水平 匀速直线 3.4 水平向左 没有控制接触面相同 当接触面相同时,接触面受到的压力越大,滑动摩擦力越大 =
【解析】(1)[1][2]木块受到的滑动摩擦力无法直接测量,为方便测量当用弹簧测力计水平拉着木块做匀速直线运动时,弹簧测力计的拉力与滑动摩擦力为平衡力,根据二力平衡条件拉力大小等于滑动摩擦力的大小。
(2)[3]由图2可知,弹簧测力计的分度值为0.2N,其示数大小为3.4N。
[4]弹簧测力计的拉力与滑动摩擦力为平衡力,弹簧测力计的拉力的方向水平向右,则滑动摩擦力的方向水平向左。
(3)[5]由图3中场景①和②可知,实验中没有控制接触面相同,不是单一变量无法进行探究。
[6]改正后,保持接触面不变只改变接触面压力的大小,可得到的实验结论是:当接触面相同时,接触面受到的压力越大,滑动摩擦力越大。
(4)[7]由图4可知,木块在0~t1和t1~t2内运动的路程和时间均成正比,说明木块均做匀速直线运动,同一木块在同一水平面上运动,压力不变,所以木块受到的滑动摩擦力相同,木块做匀速直线运动,拉力等于滑动摩擦力,所以拉力也相等,即F1=F2。
【变式3】小成同学探究“滑动摩擦力大小与什么有关”,实验器材如下:长木板(上下表面粗糙程度不同)、长方体木块(每个面粗糙程度都相同,长宽高不等)、弹簧测力计.
长木板不同表面
弹簧测力计/N
一个木块
两个木块重叠
光滑表面
粗糙表面
(1)实验过程中,将木块放在水平木板上,用弹簧测力计沿水平方向缓缓匀速拉动木块,如图所示,目的是让弹簧测力计示数与木块所受滑动摩擦力大小 ;
(2)小成在实验探究时利用上表收集数据,你认为她探究的是滑动摩擦力大小与 的关系;
(3)小成利用同一个木块探究了滑动摩擦力大小与接触面积是否有关,她改变接触面积的操作是 ;
(4)小成发现匀速拉动木块时,不好控制且不方便读数,于是爱思考的她利用木块静止时二力平衡的特点,设计了改进方案(如下表所示),你认为应该采用哪个方案?答: ;
方案一:用绳子将木块连接到墙上后,通过弹簧测力计拉动下面的长木板
方案二:用绳子将木块连接到墙上后,通过弹簧测力计拉动底部加了轮子的长木板
方案三:通过弹簧测力计将木块连接到墙上后,直接拉动下面的长木板
补充设问
(5)在探究影响滑动摩擦力大小的因素时,小明选取了几种表面粗糙程度不同的长木板进行实验,而小红用同一长木板进行实验,采取给长木板上铺棉布的方法改变粗糙程度.两位同学经过讨论一致认为小明的方案更科学,原因是: ;
[实验拓展]
(6)控制其他条件相同,用弹簧测力计以不同的速度匀速拉动木块,发现弹簧测力计的示数不变,说明滑动摩擦力的大小与物体运动速度的大小 (选填“有关”或“无关”)。
【答案】(1)相等 (2)接触面粗糙程度和压力 (3)换用木块面积不同的侧面置于水平木板上 (4)方案三 (5)小明控制材料的种类相同而粗糙程度不同 (6)无关
【解析】(1)木块水平方向上受拉力和滑动摩擦力,并保持匀速直线运动状态(即二力平衡状态),因此所受拉力和滑动摩擦力相等。
(2)表格中既有不同的粗糙程度,也有不同的压力(一个木块和两个木块叠放),因此她探究的是滑动摩擦力与压力、滑动摩擦力和接触面粗糙程度,这两个因素的关系。
(3)根据题意知道,长方体木块的每个面粗糙程度都相同,而长、宽、高不等,要探究滑动摩擦力大小与接触面积是否有关,需控制压力大小相等、接触面的粗糙程度相同,仅改变接触面积,则改变接触面积的操作是换用该木块面积不同的侧面置于水平木板上。
(4)题中说到用的是二力平衡的特点,因此测力计应该测量木块受到的拉力,然后拉动木板,木块处于静止状态,从而得出木块所受摩擦力的大小。方案一和方案二,所测拉力均为木板的拉力,而木板受到的力除了拉力以外,还有上下表面两个摩擦力,所以拉力与摩擦力不符合二力平衡条件。综上所述,选择方案三。
(5)小明的方案更科学是因为小明控制材料的种类相同而粗糙程度不同。
(6)在同一次实验中,小华发现,当用不同的速度匀速拉动木块,弹簧测力计的示数不变,摩擦力不变,说明滑动摩擦力的大小与物体运动速度的大小无关。
知识点3:增大和减小摩擦的方法
增大摩擦的方法包括增加接触面的粗糙度、增加压力。减小摩擦的方法则有减少接触面的粗糙度、减少压力、使用润滑剂、用滚动摩擦代替滑动摩擦、利用气垫或磁悬浮技术以及使用特氟龙等低摩擦系数材料。这些方法在日常生活和工业应用中都非常重要。
1.增大有益摩擦的方法
瓶盖上有花纹
运动鞋底有很深的花纹
刹车时,要用力捏闸
皮带打滑时要拉紧皮带
增大接触面的粗糙程度
增大压力
2.减小有害摩擦的方法
改变接触面的粗糙程度
用滚动代替滑动
使接触面分离
特别提醒
事物的两面性:任何事物都有其两面性,既有其有利的一面,也有其有害的一面。我们在选择利用时要学会比较分析,发扬其优点避开其缺点;或者学习其长处避开其短处。例如:摩擦既有有益的摩擦也有有害的摩擦,对于有益的摩擦我们要想办法去增大;对于有害的摩擦我们要想办法去减小。
【典例4】(应用题)下列实例中,是为了增大摩擦的是( )
A. 给机器的转轴加润滑剂
B. 自行车的刹车装置
C. 轮滑鞋的轮子
D. 磁悬浮列车悬浮行驶
【解析】A错误:加润滑剂减小接触面粗糙程度,属于减小摩擦;
B正确:刹车时通过增大压力增大摩擦,使车快速停下;
C错误:轮子变滑动为滚动,属于减小摩擦;
D错误:悬浮使接触面分离,属于减小摩擦。
答案:B
【变式1】(基础题)请写出下列实例对应的增大或减小摩擦的方法:
(1)登山时穿防滑靴:______;
(2)给轮滑鞋的转轴加润滑剂:______;
(3)自行车轴承内安装钢珠:______;
(4)刹车时用力捏闸:______。
答案:(1)增大接触面粗糙程度;(2)减小接触面粗糙程度;(3)变滑动为滚动;(4)增大压力
【变式2】(易混题)下列关于增大和减小摩擦的说法中,错误的是( )
A. 增大摩擦的方法只有增大压力和增大接触面粗糙程度
B. 减小摩擦的方法有多种,如变滑动为滚动、使接触面分离等
C. 拔河比赛中,运动员穿新球鞋是为了增大摩擦
D. 机器运转时,轴承的摩擦是有害摩擦,需要减小
答案:A(解析:增大摩擦的核心方法是增大压力和接触面粗糙程度,还有其他特殊方法,如利用静摩擦代替滑动摩擦等,A说法绝对化,错误)
【变式3】(拓展题)拔河比赛中,运动员为什么不希望地面上有很多沙子?
答案:地面上有沙子时,沙子会滚动,使运动员与地面的摩擦由滑动摩擦变为滚动摩擦;滚动摩擦远小于滑动摩擦,运动员容易打滑,难以发力,因此不希望有沙子。
【方法技巧】
方法技巧1 摩擦力类型判断“三步法”
1.看运动状态:物体是否发生相对运动(是→滑动或滚动摩擦);
2.看运动方式:相对运动是滑动(接触面无滚动)→滑动摩擦;是滚动(接触面有滚动)→滚动摩擦;
3.看趋势(假如没有力时物体会怎样运动):物体未发生相对运动,但有运动趋势→静摩擦。
方法技巧2 控制变量法应用“定一变二”
探究滑动摩擦力影响因素时,“定”指保持一个因素不变,“变”指改变另一个因素,“看”指观察滑动摩擦力的变化:
1.定接触面粗糙程度→变压力→看摩擦力变化(探究压力的影响);
2.定压力→变接触面粗糙程度→看摩擦力变化(探究接触面的影响)。
方法技巧3 增大或减小摩擦方法选择“需求导向法”
1.需求是“防止滑动、稳定运动”(如刹车、走路)→增大摩擦(优先选增大接触面粗糙程度或增大压力);
2.需求是“省力、减小磨损”(如机器运转、推动重物)→减小摩擦(优先选变滑动为滚动或加润滑剂)。
方法技巧4 实验误差分析“常见原因法”
测量滑动摩擦力时,误差主要来自:
1.木块未做匀速直线运动(拉力≠摩擦力);
2.弹簧测力计拉动时倾斜(拉力方向与摩擦力方向不在同一直线);
3.接触面粗糙程度不均匀。
【巩固训练】
【基础题】
1.(24-25八年级下·湖南湘西·月考)下列属于增大摩擦的是( )
A.在转轴处安装了滚珠
B.车轮做成圆形
C.轮胎上刻有凹凸不平的花纹
D.给车轴加润滑油
【答案】C
【解析】A.在转轴处安装滚珠,是用滚动代替滑动,减小了摩擦,故A不符合题意;
B.车轮做成圆形,利用滚动来行驶,是用滚动代替滑动,减小了摩擦,故B不符合题意;
C.轮胎上刻有凹凸不平的花纹,增大了接触面的粗糙程度,根据“增大接触面的粗糙程度可以增大摩擦”的原理,这种做法能增大摩擦,故C符合题意;
D.给车轴加润滑油,使接触面彼此分离,减小了摩擦,故D不符合题意。
故选C
2.(24-25九年级下·安徽安庆·期中)冬奥会冰壶比赛中,运动员用冰刷刷冰面使冰 (选填物态变化名称),从而减小摩擦。
【答案】熔化
【解析】用刷子刷冰,固态的冰变成液态的水,这是熔化过程。在冰面上形成水膜可以使冰壶和冰面彼此分离,从而减小摩擦。
3.(2025·安徽淮南·一模)小盛同学在探究“滑动摩擦力的大小与什么因素有关”的实验中,按如图所示的方式,将同一木块依次放在水平木板、毛巾表面上进行实验。
(1)小盛完成甲乙实验后,又进行丙实验是为了探究滑动摩擦力大小与 的关系。
(2)当小盛同学按如图丁所示的方式用力拉着木板向右运动,,弹簧测力计的示数如图所示,则木块所受的摩擦力大小为 。
【答案】(1)接触面粗糙程度;(2)2.6N
【解析】(1)小盛完成甲乙实验后,又进行丙实验,此时丙图中木块对木板的压力与图乙相同,接触面的粗糙程度不同,因此是为了探究摩擦力与接触面的粗糙程度的关系。
(2)图丁中木块静止,处于平衡状态,对木块进行受力分析,木块受到了水平向左的拉力和水平向右的摩擦力,拉力等于摩擦力,测力计分度值为0.1N,弹簧测力计的示数为2.6N,故木块所受的摩擦力的大小也为2.6N。
4.(24-25八年级下·黑龙江佳木斯·月考)滑动摩擦力的大小跟压力大小和 有关。
【答案】接触面的粗糙程度
【解析】接触面一定时,滑动摩擦力的大小与接触面受到的压力有关,压力越大,滑动摩擦力越大;接触面受到的压力一定时,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。
5.(24-25八年级下·辽宁丹东·期中)如图,手按压水平桌面并向左滑动,可感受到桌面对手的摩擦力。请以点为作用点,画出桌面对手的摩擦力的示意图。
【答案】
【解析】【小题1】当手按压水平桌面并向左滑动时,手与桌面之间会产生摩擦力,摩擦力的方向总是与物体相对运动的方向相反,在本题中,手向左运动,所以桌面对手的摩擦力方向向右。从 A 点开始,沿水平向右的方向画一条带箭头的线段,在线段旁边标上力的符号 f,如图所示:
6.如图,小明用4N的力把重2N的粉笔擦压在竖直黑板上静止,压力方向沿水平向左。此过程粉笔擦羊毛面和黑板接触,羊毛面比背面外壳粗糙。下列说法正确的是( )
A.黑板对粉笔擦的摩擦力为4N
B.黑板对粉笔擦的摩擦力为2N
C.改用黑板刷的外壳与黑板接触,其他条件不变,则黑板对粉笔擦的摩擦力将减小
D.若压力增大到6N,黑板对粉笔擦的摩擦力变大
【答案】B
【解析】AB.黑板对粉笔擦的摩擦力克服粉笔擦的重力,所以摩擦力等于重力等于2N,故A错误,B正确;
C.改用黑板刷的外壳与黑板接触,其他条件不变,摩擦力仍克服粉笔擦的重力,所以摩擦力不变,故C错误;
D.若压力增大到6N,摩擦力仍克服粉笔擦的重力,所以摩擦力不变,故D错误。
故选B。
【提升题】
7.(25-26八年级下·全国·课后作业)小宁在“探究影响滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中,利用水杯、水、木板、毛巾、棉布、弹簧测力计等器材进行实验。
(1)如图甲,在长木板上沿水平方向匀速拉动水杯,此时滑动摩擦力为 N。
(2)在杯中添加适量的水,重复实验,发现弹簧测力计示数变大,说明其他条件一定时,滑动摩擦力的大小与 有关;杯中的水质量一定时,在长木板上分别铺上毛巾和棉布进行实验,是为了探究滑动摩擦力的大小与 的关系。
(3)实验中发现水杯较难保持匀速直线运动,导致弹簧测力计示数不稳定,读数不方便,于是他们改用图乙所示的装置,固定弹簧测力计,拉动长木板进行实验。实验过程不需要匀速拉动长木板,更易操作,此时水杯受到的滑动摩擦力方向水平向 。
【答案】(1)2.8
(2) 压力大小 接触面的粗糙程度
(3)左
【解析】(1)如图甲,在长木板上沿水平方向匀速拉动水杯,根据二力平衡,拉力等于摩擦力。图甲中测力计分度值为,示数为,则此时滑动摩擦力为;
(2)[1]杯中添加适量的水,只有压力大小改变,重复实验,发现弹簧测力计示数变大,说明其它条件一定时,滑动摩擦力的大小与压力大小有关;
[2]杯中的水质量一定时,在长木板上分别铺上毛巾和棉布进行实验,只改变了接触面的粗糙程度,根据控制变量法,是为了探究滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度的关系;
(3) 改用如图乙的装置,固定弹簧测力计,拉动长木板进行实验,此时水杯相对于长木板向右运动,则水杯受到的滑动摩擦力方向水平向左。
8.(2025·湖南长沙·三模)如图是擦窗机器人吸附在竖直玻璃上静止不动的情形,请在图中画出此时擦窗机器人所受摩擦力的示意图。(作用点为O)
【答案】
【解析】擦窗机器人在竖直方向上受竖直向下的重力,由于处于静止状态,机器人在竖直方向上受平衡力,所以还受竖直向上的摩擦力。如图所示:
9.(25-26八年级上·山东济南·月考)在探究“滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中,同学们猜想影响滑动摩擦力大小的因素可能有:①接触面之间的压力;②接触面的粗糙程度;③接触面的面积。按照如图甲、乙、丙所示的情况进行实验。其中为完全相同的木块(实验过程中保持长木板水平固定)
(1)实验前,应将弹簧测力计在 (选填“竖直”或“水平”)方向上调零。
(2)用弹簧测力计拉着木块在水平木板上做匀速直线运动,记录弹簧测力计的示数。表格中是三次实验的数据,根据图示,丙实验中木块受到的滑动摩擦力是 N。
实验序号
木块对木板压力/N
弹簧测力计示数/N
滑动摩擦力/N
甲
5
0.6
0.6
乙
10
1.2
1.2
丙
10
(3)根据甲和乙的实验现象和数据,可得到初步的结论:在其他条件相同时, 。
(4)比较 两图的实验现象和数据,说明滑动摩擦力大小与接触面的面积的大小无关。
(5)小彤改进了实验装置如图丁所示:将弹簧测力计的一端固定,另一端钩住木块,木块下面是长木板,实验时用水平方向的力拉着长木板向右运动,另一位同学在木块相对桌面 (选填“运动”或“静止”)时记录弹簧测力计的示数,即为此时木块受到的滑动摩擦力的大小。
(6)同学们想用以上器材探究滑动摩擦力大小与物体的运动速度是否有关?下表是为探究这一猜想设计的数据记录表格,则表格中(a)、(b)两处应填入的内容是(a) ;(b) 。
次数
压力/N
接触面的材料
(b)
弹簧测力计的示数/N
滑动摩擦力的大小/N
1
长木板和木块A的底面
2
长木板和木块A的底面
3
(a)
【答案】(1)水平
(2)1.2
(3)见解析
(4)乙、丙
(5)静止
(6) 长木板和木块A的底面 木块的运动速度
【解析】(1)因实验中要沿水平方向拉着物体做匀速直线运动,且在水平方向上读数,为了消除弹簧测力计自身重力对测量的影响,故实验前要把弹簧测力计在水平方向上调零。
(2)丙图中弹簧测力计的分度值为,示数为;木块做匀速直线运动时,滑动摩擦力与拉力是一对平衡力,大小相等,因此滑动摩擦力为。
(3)甲、乙实验中,接触面的粗糙程度、接触面积均相同,乙中木块对木板的压力更大,滑动摩擦力也更大,由此可得结论:在其他条件相同时,接触面之间的压力越大,滑动摩擦力越大。
(4)要探究滑动摩擦力与接触面积的关系,需控制压力大小和接触面粗糙程度不变,改变接触面积。乙、丙实验中,压力均为,接触面粗糙程度相同,仅接触面积不同,且滑动摩擦力大小相同,说明滑动摩擦力与接触面积大小无关。
(5)当用力拉着长木板向右运动时,木块相对于桌面的位置没有发生变化,处于静止状态,此时木块在水平方向上受到弹簧测力计的拉力和滑动摩擦力,二力平衡。
(6)[1][2]探究滑动摩擦力大小与物体运动速度的关系时,需控制压力大小和接触面的粗糙程度(接触面的材料)不变,改变木块的运动速度,因此表格中(a)处应填“长木板和木块A的底面”,(b)处应填“木块的运动速度”。
10.(24-25八年级下·湖南湘西·期末)许多情况下摩擦力是有用的,下列实例中人们利用摩擦力的是( )
A.冰壶运动中队员不停刷冰
B.车轮上安装的滚动轴承
C.矿泉水瓶盖上设计的条纹
D.气垫船利用压缩空气使船体与水面脱离接触
【答案】C
【解析】A.在冰壶运动中,运动员刷冰,是在压力一定时,通过减小接触面的粗糙程度来减小摩擦的,故A不符合题意;
B.车轮上安装的滚动轴承,通过滚动代替滑动来减小摩擦,故B不符合题意;
C.矿泉水瓶盖上设计的条纹,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,故C符合题意;
D.气垫船利用压缩空气使船体与水面脱离接触,通过使接触面分离的方法减小摩擦,故D不符合题意。
故选C。
11.(24-25八年级下·辽宁大连·期末)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。如图是小明同学书写毛笔字的情景,他越用力向下压毛笔,笔毫弯曲的程度就越大,这说明力的作用效果跟力的 有关;当小明同学水平向右运笔时,笔毫向左弯曲,笔毫受到摩擦力的方向为 。
【答案】 大小 水平向左
【解析】[1]力的作用效果跟力的大小、方向和作用点有关。越用力向下压毛笔,笔毫弯曲的程度就越大,这说明力的作用效果跟力的大小有关。
[2]当小明同学水平向右运笔时,笔毫向左弯曲,说明笔毫相对于纸张是向右运动的,此时笔毫所受摩擦力会阻碍笔毫向右运动,故摩擦力的方向水平向左。
12.(24-25八年级下·广东深圳·期末)如题图所示,刮痧时需在皮肤上涂润滑药油,当刮痧板向右刮动时,下列分析正确的是( )
A.涂药油可以增大摩擦
B.刮痧板受到的是滑动摩擦力
C.刮痧板受到的摩擦力方向向右
D.刮痧时越用力,刮痧板受到的摩擦力越小
【答案】B
【解析】A.涂药油使接触面变光滑,在压力一定时,可以减小摩擦力,故A错误;
B.刮痧板在皮肤表面滑动,受到的是滑动摩擦力,故B正确;
C.由图可知,刮痧板相对皮肤向右运动,因此刮痧板受到的摩擦力方向向左,故C错误;
D.刮痧时越用力,压力越大,在接触面粗糙程度一定时,刮痧板受到的摩擦力越大,故D错误。
故选B。
【易混易错题】
13.(25-26九年级上·安徽淮南·月考)如图所示,消防员进行消防演练时从地面沿着杆匀速爬到顶端,在顶端取了包袱,背上包袱又以相同的速度匀速下滑(上爬时所受的摩擦力是f1,下滑时所受的摩擦力是f2),则下列说法正确的是( )
A.f1与f2方向相反,f1=f2 B.f1与f2方向相反,f1<f2
C.f1与f2方向相同,f1<f2 D.f1与f2方向相同,f1>f2
【答案】C
【解析】上爬时,消防员相对杆有向下滑动的趋势,摩擦力方向向上,匀速运动时,摩擦力大小等于消防员受自身重力,
下滑时,消防员相对杆向下滑动,摩擦力方向向上,匀速运动时,摩擦力大小等于消防员自身和包袱的总重力,
故此f1与f2方向相同,,故C正确,ABD错误。
故选C。
14.(24-25八年级下·江苏无锡·期中)如图所示,左轮为主动轮,右轮为被动轮,电动机(图中未画出)驱动主动轮,使皮带和右轮都顺时针转动,此时皮带上A点和轮上B点所受摩擦力的方向分别是( )
A.向左,向左 B.向右,向右 C.向左,向右 D.向右,向左
【答案】A
【解析】左轮为主动轮,电动机驱动其顺时针转动时,主动轮上的A点(如图与皮带上A点对应)相对于皮带向左运动。根据摩擦力阻碍物体相对运动的原理,皮带对主动轮A点的摩擦力方向向右。由于物体间力的作用是相互的,皮带上的A点受到主动轮的摩擦力方向向左。右轮为被动轮,由皮带带动顺时针转动。皮带运动时,右轮上的B点相对于皮带向右运动。同理,皮带对B点的摩擦力方向向左。综上,皮带上A点所受摩擦力向左,轮上B点所受摩擦力向左。故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
15.(24-25八年级下·山东菏泽·期中)小明利用弹簧测力计、粗糙程度不同的两个水平长木板、木块(各个面的粗糙程度相同)、砝码等器材探究“滑动摩擦力大小与哪些因素有关”。
(1)如图甲,小明将木块放在水平长木板上,用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,使其在木板表面做 运动,记录此时弹簧测力计的示数;
(2)如图乙,小明在木块上加放砝码,重复(1)中的操作。比较甲、乙实验,可以得出结论:接触面粗糙程度一时, ;
(3)比较 实验可知,滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度有关。生活中应用此结论的实例有: (写出一条即可);
(4)小明想探究滑动摩擦力的大小与接触面积是否有关。为了提高测量精度,小明利用力传感器和传送带设计了如图丁所示的装置,保持传送带的转速不变进行实验,计算机记录木块平放和侧放时的传感器数据分别如图戊、图己(木块平放和侧放时的底面积不同)所示。
①分析图戊木块受到的摩擦力约为 N。对比戊、己实验,可初步得出结论:滑动摩擦力的大小与接触面积 (选填“有关”或“无关”);
②小明发现传感器测得的滑动摩擦力数据不稳定,可能的原因是 ;
③同桌小华认为传送带不做匀速转动也不影响测量结果,他的观点是否正确 (选填“正确”或“错误”)。
【答案】(1)匀速直线
(2)压力越大,滑动摩擦力越大
(3) 甲、丙 鞋底有花纹
(4) 1.5 无关 传送带表面粗糙程度不均匀 正确
【解析】(1)当用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,使其在木板表面做匀速直线运动时,木块在水平方向上受到的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力,根据二力平衡条件,此时弹簧测力计的示数等于滑动摩擦力的大小。
(2)如图乙所示,小明在木块上加放砝码,重复(1)中的操作。比较图甲、乙实验,乙中压力变大,测力计示数也大,说明木块受到的摩擦力变大,可以得出结论:当接触面粗糙程度一定时,压力越大,滑动摩擦力越大。
(3)[1][2]要探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度有关,根据控制变量法,需要控制压力相同,改变接触面粗糙程度,甲、丙实验符合要求。生活中鞋底有花纹就是通过增大接触面粗糙程度来增大摩擦力的实例。
(4)①[1]由图丁可知,传送带的转速不变,木块相对地面处于静止状态,受到的滑动摩擦力与拉力为一对平衡力,大小相等;由图戊可知,木块做匀速直线运动时,传感器示数约为1.5N,即木块受到的摩擦力约为1.5N。
[2]改变接触面的面积,接触面的粗糙程度相同,压力大小相等,受力面积不同;对比戊、己实验可知,改变接触面积后,传感器数据随时间变化的图形相同,可知木块所受摩擦力相同,则可得出结论:滑动摩擦力大小与接触面积大小无关。
②[3]弹簧测力计的示数仍不稳定,说明滑动摩擦力大小发生了变化,根据滑动摩擦力的两个影响因素可知,在压力不变时,可能原因是传送带表面粗糙程度不均匀。
③[4]因为木块相对地面静止,受到的摩擦力和传感器的拉力是一对平衡力,大小相等,与传送带的运动状态无关,所以同桌小华认为传送带不做匀速转动也不影响测量结果,他的观点是正确的。
16.(24-25八年级上·河南濮阳·期末)如图所示,木块A下面是一长木板,小濮将弹簧测力计一端固定,另一端钩住木块A,并用力拉着长木板沿水平地面向左运动,当木块A相对于地面静止时,弹簧测力计的示数等于木块A所受摩擦力的大小。则下列说法正确的是( )
A.木块A所受摩擦力的方向向左
B.长木板所受摩擦力的方向向左
C.木块A所受摩擦力与长木板所受摩擦力的大小相等
D.当拉动木板的速度变大时,弹簧测力计的示数变大
【答案】A
【解析】A.长木板沿水平地面向左运动,以长木板为参照物,木块A向右运动,物体所受摩擦力与相对运动方向相反,所以木块A受到的摩擦力方向向左,故A正确;
B.长木板相对于木块A向左运动,物体所受摩擦力与相对运动方向相反,所以长木板受到的摩擦力方向向右,故B错误;
C.滑动摩擦力与压力大小和接触面粗糙程度有关,木块A对长木板的摩擦力、长木板对木块A的摩擦力大小相同,但长木板与地面间还有摩擦力,因此木块A所受摩擦力与长木板所受摩擦力的大小不同,故C错误;
D.拉动速度变大时,木块A与长木板之间的压力的大小和接触面的粗糙程度都没有变化,所以木块A受到的摩擦力大小都不变,弹簧测力计示数不变,故D错误。
故选A。
【真题链接】
17.(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
【解析】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。
18.(2025·西藏·中考真题)摩擦在日常生产生活中无处不在。某兴趣小组用弹簧测力计、长方体木块、粗糙程度不同的两块长木板、砝码等器材“探究影响滑动摩擦力大小的因素”。按照图所示进行实验,收集实验数据如表所示。
序号
接触面受到的压力/N
接触面的粗糙程度
接触面积/
弹簧测力计的示数/N
①
2.0
较光滑
20
0.6
②
2.0
较光滑
40
0.6
③
2.0
较粗糙
40
0.8
④
3.0
较粗糙
40
1.2
(1)某同学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相等;
(2)对比 (填表中的序号)两次实验数据,可探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系;
(3)分析表实验数据可知:滑动摩擦力的大小与接触面受到的压力和接触面的粗糙程度有关,与 无关;
(4)请你利用本实验结论写一条冰雪路面的防滑措施:
【答案】(1) 匀速直线 二力平衡
(2)②③
(3)接触面积
(4)撒灰渣
【解析】(1)[1][2]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,木块处于平衡状态,水平方向受到滑动摩擦力和弹簧测力计的拉力两个力的作用,这两个力是一对平衡力,根据二力平衡的条件可知,滑动摩擦力的大小与弹簧测力计的示数相等。
(2)对比②③两次实验数据,压力相同,接触面的粗糙程度不同,弹簧测力计示数不同,可知滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关,所以可探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系。
(3)分析表中③④实验数据,压力不同,接触面的粗糙程度相同,弹簧测力计示数不同,可知滑动摩擦力的大小与接触面受到的压力有关。分析表中①②实验数据,压力相同,接触面的粗糙程度相同,接触面积不同,弹簧测力计示数相同,可知滑动摩擦力的大小与接触面积无关。
(4)冰雪路面较滑,为了防滑,可以在路面撒灰渣,增大接触面的粗糙程度,在压力一定时,增大了摩擦力。
19.(2025·湖北武汉·中考真题)如图所示,为了研究影响滑动摩擦力大小的因素,某同学利用一个砝码,一个木块,两个材料相同但粗糙程度不同的长木板进行三次实验。三次实验中,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。下列说法正确的是( )
A.甲、丙两次实验可得出滑动摩擦力大小与压力大小有关
B.甲、丙两次实验可得出滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度有关
C.乙、丙两次实验中,木块速度大小相同时,木块受到的滑动摩擦力大小也相同
D.乙、丙两次实验中,木块向右做匀速直线运动时,砝码受到的摩擦力都为零
【答案】D
【解析】AB.甲、丙两次实验中,压力的大小不相同,接触面的粗糙程度不同,根据控制变量法不能得出滑动摩擦力大小与压力大小、接触面粗糙程度的关系,故AB错误;
C.木块受到的摩擦力与压力和接触面的粗糙程度有关,与速度的大小无关,乙丙两图中压力大小相同,接触面的粗糙程度不同,木块受到的摩擦力不同,故C错误;
D.乙、丙两次实验中,沿水平方向拉着木块做匀速直线运动,砝码与木块相对静止,在水平方向上与木块之间没有运动趋势,不受摩擦力的作用,砝码受到的摩擦力为零,故D正确。
故选D。
20.(2025·甘肃兰州·中考真题)如图所示为人骨关节的示意图,关节由关节囊包裹形成密闭的关节腔,关节腔内含有滑液,可以减小骨与骨之间的摩擦。下列改变摩擦的方法与此相同的是( )
A.推书柜时,先将柜中的书移出 B.行李箱下装有滚轮
C.自行车脚踏板凹凸不平 D.机械手表保养时上油
【答案】D
【解析】关节腔内的滑液使骨与骨的接触面分离,是通过使接触面分离来减小了骨与骨之间的摩擦。
A.推书柜时,先将书移出,是在接触面粗糙程度一定时,通过减小压力来减小摩擦,故A不符合题意;
B.行李箱下装有滚轮是通过变滑动为滚动来减小摩擦,故B不符合题意;
C.自行车脚踏板凹凸不平,是在压力一定时,通过增大接触面粗糙程度来增大摩擦,故C不符合题意;
D.机械手表保养时上油是通过使接触面分离来减小摩擦,故D符合题意。
故选D。
21.(2025·辽宁·中考真题)如图,物体在拉力F的作用下沿斜面向上运动,请以O点为作用点画出物体所受摩擦力的示意图。
【答案】
【解析】物体沿斜面向上运动,所受的摩擦力沿斜面向下,作用在O点,作图如下:
22.(2025·黑龙江绥化·中考真题)在“研究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中,小轩设计了如下实验。(实验所用铁块的长、宽、高不同,每个面的粗糙程度都相同;两小车材料相同)
步骤一:如图甲所示,小轩用水平向左的拉力F拉动放在水平面上的平板小车1,观察并记录4s内拉力传感器的示数,绘制了如图乙所示的图象;
步骤二:将同一铁块以同种方式放置在平板小车2上,如图丙,用电动机向左水平拉动放在水平面上的平板小车2,再用弹簧测力计竖直向上拉铁块,读出弹簧测力计和拉力传感器的示数,记录在表格中。
实验次数
铁块重力/N
弹簧测力计示数/N
拉力传感器示数/N
1
5
0
1.5
2
5
1.0
1.2
3
5
2.0
0.9
(1)在步骤一中,当平板小车1开始运动时,铁块受到的摩擦力为 N。
(2)步骤二第1次实验中拉力传感器的示数比步骤一中1s~4s内拉力传感器的示数小,由此可知滑动摩擦力的大小与 有关。
(3)通过分析表中数据,可得出结论: 。
(4)若用该铁块探究滑动摩擦力的大小与接触面积是否有关,他的操作应是 。
(5)小轩认为:该实验中水平面应尽量光滑,否则会使拉力传感器的示数偏大。他的说法 (选填“合理”或“不合理”),请说明理由: 。
【答案】(1)2
(2)接触面的粗糙程度
(3)在接触面的粗糙程度相同时,压力越小(大),滑动摩擦力越小(大)
(4)在其它条件相同时,换用面积不同的侧面进行实验
(5) 不合理 理由是平板小车与水平面之间的摩擦力不影响铁块与平板小车间的摩擦力
【解析】(1)步骤一中,拉动平板小车1时,铁块相对地面静止(拉力传感器拉铁块,铁块受的摩擦力与拉力平衡)。由图乙,1s后拉力传感器示数稳定在2N,此时滑动摩擦力等于拉力,故铁块受到的摩擦力为。
(2)步骤一:铁块放置在平板小车1上,拉力传感器示数对应铁块与小车1间的滑动摩擦力;步骤二第1次实验:同一铁块以相同方式放置在平板小车2上,弹簧测力计示数为0(即铁块对小车的压力仍为重力5N,与步骤一相同)。小车1与小车2虽“材料相同”,但实验中未明确两者表面粗糙程度完全一致(如加工工艺、磨损程度等可能不同),而拉力传感器示数不同(步骤一1~4s示数为2N,步骤二第1次为1.5N)。压力相同的情况下,滑动摩擦力大小变化,说明变量为接触面粗糙程度(即小车1与小车2的表面粗糙程度存在差异)。因此,滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度有关。
(3)在步骤二的实验里,我们要探究滑动摩擦力大小的变化规律。实验中,铁块自身重力是固定的,这是初始的压力相关因素。当用弹簧测力计竖直向上拉铁块时,根据力的平衡,铁块对平板小车的实际压力等于铁块重力减去弹簧测力计的拉力,所以弹簧测力计拉力越大,铁块对小车的实际压力就越小。而拉力传感器示数反映的是铁块受到的滑动摩擦力大小(因为铁块相对静止,拉力与摩擦力平衡)。从表格数据能看到,随着弹簧测力计拉力增大(即实际压力减小),拉力传感器示数变小,也就是滑动摩擦力减小。又因为整个实验中,铁块与小车接触面的粗糙程度始终不变(题目说每个面粗糙程度相同,且实验中接触面不变),所以可以得出结论: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)控制压力、接触面粗糙程度不变,改变接触面积。操作:将铁块不同面(长/宽/高对应面)朝下,放同一平板小车,用相同方式拉小车,比较拉力传感器示数。
(5)[1][2]拉力传感器测的是铁块与小车之间的摩擦力,与“水平面(小车与地面)的光滑程度”无关。故小轩说法不合理,理由:实验中拉力传感器示数反映的是铁块与小车间的摩擦,水平面光滑不影响该摩擦力,因此不影响示数。
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