内容正文:
易错点03 攻克摩擦力与受力分析问题(5考点2陷阱点6题型)
中
目 录
易●错●考●点 1
◆易错一 三种摩擦力 1
◆易错二 滑动摩擦力的理解 2
◆易错三 摩擦力大小影响因素 2
◆易错四 摩擦的利用与防止 2
◆易错五 摩擦力受力分析 3
易●错●陷●阱 4
★陷阱一 摩擦力大小的影响因素搞错 4
★陷阱二 摩擦力方向容易搞错 4
易●错●题●型 4
◆题型一 摩擦力大小的影响因素 5
◆题型二 摩擦的利用与防止 6
◆题型三 摩擦力涉及的二力平衡分析 6
◆题型四 运动中物体的摩擦力分析 8
◆题型五 探究影响摩擦力大小的因素 9
易●错●题●通●关 10
易●错●考●点
◆易错一 三种摩擦力
项目
静摩擦
滑动摩擦
滚动摩擦
定义
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
一个物体在另一个物体表面上滑动时产生的摩擦
一个物体在另一
个物体上滚动时产生的摩擦
图示
简介
物体推而未动
在粗糙表面上推物体运动
带轮小车在力的作用下运动
方向
与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反
生活实例
手握瓶子静止时,手与瓶子之间的摩擦
用黑板擦擦黑板时,黑板擦与黑板之间的摩擦
正常行驶的自行车,滚动轴承内圈与外圈之间的摩擦
★名师解析:摩擦力的作用效果
摩擦力不一定是阻力,有时也是动力,如传送带传送货物时,货物刚开始由静止变为运动时受的摩擦力就是动力。
◆易错二 滑动摩擦力的理解
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,这种力叫作滑动摩擦力。
2.产生的原因:相互接触的两个物体表面总是凹凸不平的,在压力作用下这些凹凸不平的部位会相互啮合(如图所示)。当两个物体相对滑动时,啮合部位就会产生阻碍相对运动的作用,产生滑动摩擦力。
3.产生条件:必备条件
4.作用效果:阻碍物体间的相对运动。
◆易错三 摩擦力大小影响因素
1.滑动摩擦力大小的影响因素:
(1)接触面受到的压力大小
(2)接触面的粗糙程度
接触面受到的压力越大,接触面越粗糙,滑动摩擦力就越大进一步实验表明:滑动摩擦力的大小还跟接触面的材料有关
2.静摩擦力的大小与压力无关,只跟和它平衡的力有关,要根据受力分析去判断静摩擦力大小。
在压力一定的条件下,静摩擦力的大小是可以变化的,但有一定限度。
◆易错四 摩擦的利用与防止
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、用力紧握杯子
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
变滑动为滚动
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
◆易错五 摩擦力受力分析
1.判断摩擦力方向的三种方法
(1)由摩擦力概念判断:摩擦力的方向与物体相对运动方向或相对运动趋势方向相反。
(2)由假设法判断:此方法通常用来判断相对静止的物体间所受静摩擦力的方向。首先假设接触面光滑、无摩擦,分析两物体的相对运动情况,然后根据摩擦力阻碍物体相对运动确定摩擦力的方向。
(3)由二力平衡的条件判断: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。
题目中涉及多个物体时,可运用整体法和隔离法。
情境
对AB整体分析
对A单独分析
对B单独分析
1
2
3
总结
先把 AB看成整体,用整体法判断整体与地面之间摩擦力的方向和大小;再用隔离法分别对A、B进行(水平方向)受力分析,判断A、B之间摩擦力的方向和大小
2.结合运动图像分析摩擦力的大小
(1)若物体不运动,即速度为0时,受到的静摩擦力等于外力大小
(2)分析运动物体所受滑动摩擦力时,若物体做匀速直线运动,则可根据二力平衡知识直接解答;
(3)若物体做加速运动或减速运动,此时物体不处于平衡状态,则分析物体与接触面之间的压力及接触面的粗糙程度是否发生变化(一般均不变),若不变,则滑动摩擦力的大小不变。
例:用水平向右的力推静止在水平地面上的桌子,推力F的大小以及桌子的运动速度v随时间t的变化情况如图甲、乙所示。
分析:由v-t图像可知,0~6s内,桌子的速度为0,处于静止状态,受到的静摩擦力等于推力大小;6~8s内桌子做匀加速运动,处于非平衡状态,8s后木块A做匀速直线运动,此时木块处于平衡状态,受到水平向右的拉力和水平向左的滑动摩擦力是一对平衡力,由二力平衡条件和F-t图像可得运动时摩擦力都为f=F=10N。
易●错●陷●阱
★陷阱一 摩擦力大小的影响因素搞错
1.滑动摩擦力大小和运动速度无关,只与接触面受到的压力大小、接触面粗糙程度有关。
求滑动摩擦力大小的一定要先找到匀速直线运动,因为此时受力平衡。如果整个过程中压力不变,接触面的粗糙程度也不变,那么这个滑动摩擦力也不变,就跟匀速时候的滑动摩擦力一样大;
2.根据二力平衡条件可求静摩擦力的大小。例如,手握瓶子处于静止状态,瓶子受到重力G和静摩擦力f 的作用,该二力是一对平衡力,所以大小相等f=G。
★陷阱二 摩擦力方向容易搞错
“相对运动方向”与“实际运动方向”不同。如人跑步时,脚用力向后蹬地,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,此时地面给鞋底的摩擦力方向与人的运动方向是相同的,如下图所示。摩擦力有时阻碍运动,有时利于运动,但总与相对运动或相对运动趋势的方向相反。
易●错●题●型
◆题型一 摩擦力大小的影响因素
1.如图所示,用大小为8N的水平拉力F拉上表面粗糙程度各处相同的物体A,使其在水平地面上以1m/s匀速直线运动,当物体B静止不动时,与水平绳相连的弹簧测力计的示数为3N保持不变,下列说法正确的是(不计绳和弹簧测力计自重)( )
A.A对B的摩擦力为静摩擦力
B.A对B的摩擦力方向水平向右,大小为8N
C.若A以2m/s匀速直线运动,拉力F将变大
D.地对A的摩擦力方向水平向左,大小为5N
【解析】A.因为A与B之间是相对运动的,所以它们之间的摩擦力是滑动摩擦力。故A错误;
B.B相对于地面静止,处于平衡状态,在水平方向上受到的向左的拉力与向右的摩擦力是一对平衡力,摩擦力与向左的拉力相等,大小为3N,故B错误;
C.A对地面的压力不变,它们接触面的粗糙程度不变,所以地面对它的摩擦力大小不变。A无论以什么样的速度做匀速直线运动,都处于平衡状态,拉力与摩擦力平衡,大小相等,是不会发生变化的。故C错误;
D.以A为研究对象,它做匀速直线运动,受到的力是平衡的:向右的拉力F与B对A向左的摩擦力、地面对A向左的摩擦力平衡。则地面对A的摩擦力大小为,D正确。
【答案】D
2.如图所示,某同学擦黑板时,用的力将重为的黑板擦按在竖直的黑板上保持不动,则黑板擦受到的摩擦力为 。若增大按压黑板擦的力,则黑板擦受到的摩擦力大小 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
【解析】黑板擦在竖直方向上处于静止状态,即平衡状态,受到平衡力的作用:黑板给它的一个向上的摩擦力和重力,这两个力是一对平衡力,摩擦力
增大压力,根据而来平衡二者,黑板受到摩擦力不变,还是等于重力。
【答案】2 不变
◆题型二 摩擦的利用与防止
3.如图所示的四个实例中,目的是增大摩擦的是( )
A.自行车轴加润滑油 B.用力握紧球拍
C.磁悬浮列车行驶 D.旱冰鞋安装滚轮
【解析】AC.磁悬浮列车悬浮行驶、给车轮的轴加润滑油,都让接触面彼此分离,目的是为了减小摩擦,故AC不符合题意;
B.用力握紧球拍,在接触面粗糙程度一定时,通过增大压力来增大摩擦,故B符合题意;
D.旱冰鞋安装滚轮,以滚动代替滑动减小了摩擦,故D不符合题意。
【答案】B
4.汽车轮胎的表面制成凹凸花纹,其作用是通过 来增大摩擦;机器的轴承中加入润滑油的目的是 摩擦(选填“增大”或“减小”);自行车刹车时,用力捏闸能增大闸皮与车轮间的 ,从而增大闸皮与车轮间的滑动摩擦力;自行车坐垫做得宽大的目的是 压强(选填“增大”或“减小”)。
【解析】汽车轮胎的表面制成凹凸花纹是在压力一定的情况下,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力的。机器的轴承中加入润滑油是通过使接触面脱离从而减小摩擦力的。自行车刹车时,用力捏闸能增大闸皮与车轮间的压力从而增大闸皮与车轮间的滑动摩擦力。自行车坐垫做得宽大是为了在压力一定时,增大受力面积以减小对臀部的压强。
【答案】增大接触面的粗糙程度 减小 压力 减小
◆题型三 摩擦力涉及的二力平衡分析
5.教室里,磁性黑板擦可以被吸在竖直金属黑板上不掉下来,如图所示。根据题中信息,以下判断正确的是( )
A.黑板擦受到磁力作用,不受摩擦力的作用也能静止在竖直黑板上
B.黑板擦能静止在竖直黑板上,是因为黑板擦所受摩擦力大于重力
C.擦黑板时,可以通过增大压力来增大黑板擦与黑板之间的摩擦力
D.擦黑板时,手对黑板擦的压力与黑板对黑板擦的支持力是一对平衡力
【解析】AB.黑板擦静止,受力平衡,竖直方向的重力与摩擦力是一对平衡力,大小相等,则受摩擦力的作用,没有摩擦力不能平衡,故AB错误;
C.由于滑动摩擦力与压力大小有关,擦黑板时,可以通过增大压力来增大黑板擦与黑板之间的摩擦力,故C正确;
D.擦黑板时,手对黑板擦的压力、黑板的吸引力与黑板对黑板擦的支持力是平衡力,故D错误。
【答案】C
6.如图所示,物体A、B叠放在水平地面上,对A施加水平向右的拉力F,A、B一起向右做匀速直线运动,下列说法正确的是( )
A.物体A受的摩擦力向右,大小为F
B.物体B受到的重力和桌面给它的支持力是一对平衡力
C.物体B水平方向受到两个力的作用
D.将力F撤去后,物体A还可以向右运动一段距离,是受到了惯性的作用
【解析】A.用水平拉力F拉着A,A相对于B有向右运动的趋势,所以会受到B对A向左的摩擦力,故A错误;
B.桌面给物体B的支持力等于A、B重力之和,与B受到的重力大小不相等,不是一对平衡力,故B错误;
C.物体B水平方向受到A和地面施加的两个摩擦力的作用,故C正确;
D.惯性是物体自身具有的性质,不能说受到惯性的作用,故D错误。
【答案】C
7.如图所示,在水平桌面上放置A、B两个长方体物块,A物块受到水平向右拉力,B物块受到水平向左拉力,此时A、B两物块一起向左做匀速直线运动,则A对B的摩擦力为 N,水平桌面对B的摩擦力为 N。
【解析】A向左做匀速直线运动,受到的摩擦力与拉力是平衡力,大小相等,为5N,即B对A的摩擦力为5N,A对B的摩擦力与B对A的摩擦力是相互作用力,大小相等,则A对B的摩擦力为5N。
AB一起向左做匀速直线运动,将AB看成一个整体,AB受平衡力作用,由平衡力得,水平桌面对B的摩擦力为
【答案】5 3
◆题型四 运动中物体的摩擦力分析
8.如图所示,水平地面上的一物体,受到方向不变的水平推力的作用,的大小与时间的关系如图甲所示,物体的速度与时间的关系如图乙所示。当时,物体受到的摩擦力是 N;当时,物体受到的摩擦力是 。
【解析】由图象可知,在内,物体速度为零,即物体处于静止状态,此时物体受到静摩擦力,二力平衡,所以时,物体受到的阻力等于推力。
由图象可知在,推力;由图象可知,在内物体处于匀速直线运动状态,由二力平衡条件可知,物体所受到的滑动摩擦力与推力是一对平衡力,此时滑动摩擦力等于推力,物体受到的摩擦力是;由图象可知在,推力,根据图象可知此时物体做加速运动,但因接触面的粗糙程度不变、物体与地面间的压力不变,故滑动摩擦力不变,则在内物体受到的摩擦力仍然是,即时物体受到的摩擦力是。
【答案】1 2N
9.小英用如图甲所示方法测量滑动摩擦力。刚开始做实验时小英控制不好力度,所用拉力随时间变化的图像如图乙所示,木块的速度随时间变化的图像如图丙所示。
(1)木块在第时的摩擦力是 ;
(2)小芳同学将上述实验方法进行了改进,实验装置如图丁所示:将弹簧测力计一端固定,另一端钩住木块,木块下面是一长木板,实验时拉着长木板沿水平地面向右运动。某时刻测力计示数如图所示,则此时木块受到的摩擦力大小为 。
【解析】(1)从图丙可以看到,时,速度保持不变,木块处于平衡状态,受力平衡,拉力大小等于摩擦力,再观察图乙,时,拉力为,则可知摩擦力为,木块在第时,木块有速度,还在运动,但接触面的粗糙程度和压力不变,摩擦力不变,还是3N。
(2)从图丁可以看到,长木板沿水平地面向右运动,木块相对于木板向左移动,那么此时木块受到的摩擦力方向为水平向右;由于木块处于平衡状态,受力平衡,摩擦力大小等于测力计的拉力,测力计的示数为2.8N,则摩擦力的大小为2.8N。
【答案】3 2.8
◆题型五 探究影响摩擦力大小的因素
10.利用如图所示的装置,探究“阻力对物体运动的影响”。
(1)让小车从同一高度由静止滑下,目的是为了控制小车每次滑到水平面时的 相同;
(2)实验通过观察 (选填字母)来反映阻力对物体运动的影响;
A.小车滑行的距离 B.接触面的粗糙程度
(3)由实验可以知道,小车在 (选填“棉布”或“木板”)表面上运动时,速度减小得慢;
(4)下列对此实验的分析或推理正确的是 ;
A.实验中运动的小车会停下来,说明运动要靠力来维持
B.如果小车在水平面运动时不受阻力,它就不会停下来
(5)实验完成后,同学们在一起讨论运动和力的关系,其中观点正确的是 。
A.物体受力,运动状态一定改变 B.物体不受力,一定会保持静止
C.物体运动,一定受到力的作用 D.物体运动状态改变,一定受力
【答案】(1)速度 (2)A (3)木板 (4) B (5)D
【解析】(1)根据控制变量法,为了使小车到达水平面的速度相同,需要将小车从斜面的同一高度滑下。
(2)实验中通过观察小车滑行的距离来反映阻力对物体运动的影响,小车滑行的距离越长,说明阻力越小,故选A。
(3)表面越光滑,小车速度减小的越慢,木板比棉布光滑,小车在木板上运动时,速度减小的慢。
(4)A.实验中运动的小车会停下来,因为小车受到阻力的作用,说明力是改变物体运动状态的原因,故A错误;B.表面越光滑,小车速度减小的越慢,推理:如果小车在水平面运动时不受阻力,它就不会停下来,故B正确。故选B。
(5)A.物体受力平衡时,可以保持静止状态或匀速直线运动状态,故A错误;B.根据牛顿第一定律,物体不受力,会保持静止或匀速直线运动,不一定静止,故B错误;C.根据牛顿第一定律,物体不受力的作用,也可以做匀速直线运动,故C错误;D.力是改变物体运动状态的原因,物体运动状态改变,一定受到力的作用,故D正确。
11.小明发现力学中有很多相似实验,他找了如下器材:①表面平整的长木板(带斜面);②刻度尺;③弹簧测力计;④小车;⑤木块(一边带钩);⑥毛巾;⑦棉布;⑧钩码。
(1)小明探究“阻力对物体运动的影响”实验时,选择了一些器材如图所示,让小车从同一斜面相同高度由静止滑下,是为了使小车 相同。实验发现水平表面越光滑,小车运动距离越长,经过推理得出:运动的物体如果不受力将 ;
(2)小明为了探究“滑动摩擦力大小与压力大小的关系”,他选择了序号①、⑤、⑧以及 (填序号)的器材。下列事例中,可用到上述探究结论解释的是 (填字母;可多选)。
A.在行李箱下安装滚轮
B.装满书的书橱难以推动
C.自行车刹车时用力捏闸
【答案】(1)到达水平面的速度 做匀速直线运动 (2)③ BC
【解析】(1)探究“阻力对物体运动的影响”的实验中,根据控制变量法,让小车从同一斜面相同高度由静止滚下,是为了使小车到达水平面时速度相同。
通过实验发现水平表面越光滑,小车速度减小得越慢,运动的距离越长,由此可以推理得出:运动的物体如果不受力将保持匀速直线运动状态。
(2)实验中需要测量拉力的大小,从而得出滑动摩擦力的大小,所以还需要弹簧测力计,即③。
A.在行李箱下安装滚轮,变滑动摩擦为滚动摩擦,减小摩擦力,故A不符合题意;
B.装满书的书橱难以推动,此时接触面粗糙程度一定,压力大,滑动摩擦力大,故B符合题意;
C.自行车刹车时用力捏闸,此时接触面粗糙程度一定,压力大,滑动摩擦力大,故C符合题意。
故选BC。
易●错●题●通●关
1.共享电动自行车因其取用方便、低碳环保为人们的出行提供了便利。如图所示是我市市区新上的一批配有安全头盔的电动自行车,下列关于电动车的说法中正确的是( )
A.电动车轮胎上凹凸不平的花纹是为了减小对地面的摩擦力
B.扫描车上的二维码取车是通过电磁波传递信息的
C.电动车中电动机的工作原理是电磁感应
D.骑车戴上安全头盔可以减小惯性
【解析】A.车胎上有凹凸不平的花纹,接触面粗糙程度增大,在压力一定时,可以增大与地面的摩擦力,故A错误;B.手机扫描二维码开锁利用的是电磁波传递信息,没有网络传递信息,是无法实现手机扫描二维码开锁的,故B正确;C.电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的,工作时把电能转化为机械能,故C错误;D.惯性大小只跟质量有关,质量越大,惯性越大,故D错误。
【答案】B
2.2022年2月6日,中国女足以3:2战胜韩国女足,第9次荣获亚洲杯冠军。如图是唐佳丽在比赛时的场景。下列关于足球比赛中涉及到的物理知识,分析正确的是( )
A.足球鞋底凹凸不平,是为了减小鞋与草坪间的摩擦力
B.运动员带球时要持续踢球,说明力是维持物体运动的原因
C.踢出去的足球在空中能够继续飞行,是因为受到惯性力的作用
D.足球静止在水平地面时,足球的重力与地面对足球的支持力是平衡力
【解析】A.足球鞋底凹凸不平,能在压力一定时通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦,故A错误;
B.带球时,要持续踢球,是因为球受到力的作用,运动状态会发生改变,据牛顿第一定律知,物体的运动不需要力来持续,故B错误;
C.踢出去的足球在空中能继续飞行,是因为足球具有惯性,惯性不是力,不能表述成受到惯性力,故C错误;
D.足球静止在水平地面时,受到竖直向下的重力和竖直向上的地面的支持力的作用,这两个力是一对平衡力,故D正确。
【答案】D
3.书法教育是对中小学生进行书法基本技能的培养和书法艺术欣赏,是传承中华民族优秀传统文化,培养爱国情怀的重要途径。如图所示,在某次书法课上,小明同学在水平桌面上平铺一张白纸,然后在白纸的左侧靠近边缘处放镇纸,防止书写过程中白纸在桌面上打滑。书写“一”字时,在向右行笔的过程中镇纸和白纸都处于静止状态。则( )
A.毛笔受到白纸的摩擦力的方向水平向左 B.镇纸受到白纸的摩擦力的方向水平向右
C.白纸受到毛笔的摩擦力的方向水平向左 D.白纸只受到向左的摩擦力
【解析】A.书写“一”字向右行笔的过程中,毛笔相对白纸向右运动,故毛笔受到白纸施加的向左的摩擦力,故A符合题意;
B.镇纸与白纸始终处于静止状态,镇纸相对白纸没有相对运动或运动的趋势,故镇纸没有受到白纸的摩擦力的作用,故B不符合题意;
C.毛笔受到白纸施加的向左的摩擦力,由力的相互性,白纸受到毛笔的摩擦力的方向水平向右,故C不符合题意;
D.根据选项C可知,白纸还受到毛笔施加的向右的摩擦力的作用,故D不符合题意。
【答案】A
4.如图所示物体A,B叠放在水平地面上,对A施加水平向右的拉力F,A,B一起向右做匀速直线运动,下列说法正确的是( )
①A受的摩擦力向左,大小为F
②A对B的摩擦力向右,大小为F
③物体B受到四个力的作用
④地面对B的摩擦力向左,大小为F
A.只有②③正确 B.只有①②正确
C.只有①②④正确 D.①②③④都正确
【解析】①②A、B一起向右做匀速直线运动,说明两物体均处于平衡状态,都受到平衡力的作用;以A为研究对象,由于A做匀速直线运动,则A在水平方向上合力为零,A受到向右的拉力F,则A必然要受到向左的摩擦力,大小也为F;由于力的作用是相互的,所以A对B的摩擦力向右,大小也为F,故①②正确;③④以B为研究对象,水平方向上受到A对B的摩擦力与地面对B的摩擦力,二力是一对平衡力,则地面对B的摩擦力向左,大小也为F,B竖直方向受到重力、A对B的压力和地面对B的支持力,B受到5个力的作用,故③错误,④正确。
【答案】C
5.如图所示,物体甲、乙叠放在水平地面上,在的水平拉力的作用下一起向右做匀速直线运动,不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A.甲受到的摩擦力大小为 B.甲受到的摩擦力方向水平向右
C.乙受到的摩擦力大小为 D.乙受到的摩擦力方向水平向右
【解析】AB.甲做匀速直线运动,受力平衡,在竖直方向上受重力和支持力,水平方向上不受拉力,所以没有摩擦力,故AB错误;CD.乙也做匀速直线运动,受力也是平衡的,它受到向右的5N的拉力,必然受向左的5N的摩擦力。故C正确,D错误。
【答案】C
6.如图所示,质量为10千克的物体在水平力F作用下,静止在竖直的墙上,当力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,摩擦力f与时间t的关系,可能符合下列图线的是
A.B.C. D.
【分析】物体一开始是静止状态所受的力是平衡力;物体在下滑的过程中,运动状态发生了改变,而力是改变物体运动状态的原因,物体所受的力必然发生了改变,不再是平衡力.影响摩擦力大小的因素:压力和接触面的粗糙程度.
【解析】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,故摩擦力大小等于重力;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.
【答案】B
7.如图所示,木板A放在水平面上,用水平拉力F拉滑轮,使足够长的木板A以v的速度在水平地面上匀速运动,与物块B相连的弹簧测力计的示数为0.3F,若不计滑轮重,弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦,则下列说法正确的是( )
A.木板A与地的摩擦力为0.2F
B.滑轮向右移动的速度为v
C.物块B受到的摩擦力为0.3F,方向水平向左
D.绳子拉木板A的功率为Fv
【解析】A.用水平拉力F拉滑轮,动滑轮可以省一半的力,不计滑轮重、绳重和滑轮摩擦,所以每段绳子上的力为F=0.5F,又因为弹簧测力计的示数为0.3F,物体B与木板A之间的摩擦力为0.3F;木板受到向右的拉力等于地面的摩擦力加上B的摩擦力,所以地面对木板A的摩擦力fA=0.5F﹣0.3F=0.2F,故A正确;
B.木板A的移动速度为v,动滑轮的移动速度等于拉力F的移动速度等于木板移动速度的二分之一,大小为,故B错误;
C.物块B受到的摩擦力等于弹簧测力计的示数为0.3F,方向水平向右,故C错;
D.绳子拉木板的拉力,绳子拉木板A的功率,故D错误。
【答案】A
8.如图所示,物体A放在粗糙程度相同的水平桌面上,用平行于桌面的细线通过定滑轮与小桶B相连。逐渐向小桶B中加入细沙,当小桶和细沙的总质量为m时,物体A恰好沿水平桌面匀速向右运动(忽略绳重和滑轮摩擦)。下列判断正确的是( )
A.物体A受到的重力与桌面对它的支持力是一对相互作用力
B.小桶对细线的拉力与细线对小桶的拉力是一对平衡力
C.物体A向右运动过程中,受到水平向左的滑动摩擦力,大小为mg
D.向小桶中加入细沙,物体A没有被拉动的过程中,A所受摩擦力的大小不变
【解析】A.物体A受到的重力与桌面对它的支持力作用在同一物体上,不是一对相互作用力,是一对平衡力,故A错误;
B.小桶对细线的拉力与细线对小桶的拉力作用在不同物体上,是一对相互作用力,故B错误;
C.物体A向右匀速运动,处于平衡状态,受到向右的拉力与向左的滑动摩擦力是一对平衡力,大小相等,向右的拉力等于小桶和细沙的重力,即mg,故C正确;
D.向小桶中加入细沙,物体A没有被拉动的过程中,处于平衡状态,受到的摩擦力与拉力始终相等,而向右的拉力等于小桶和细沙的重力,小桶和细沙的重力不断变大,因此A受到的摩擦力也逐渐变大,故D错误。
【答案】C
9.如图所示,重为30N的物体A放在粗糙的水平桌面上,质量为10kg的物体B利用细线绕过定滑轮(滑轮光滑)与物体A相连。当用竖直向下的力F作用在物体A上时。物体A、B组成的系统处于静止状态,此时水平桌面对物体A的摩擦力为 N。若撤去竖直向下的力F后,物体A水平向右运动,且速度逐渐增大,物体A速度逐渐增大时受到的滑动摩擦力 (选填“变大”“不变”或“变小”),此时细线对物体A的拉力 (选填“大于”“等于”或“小于”)物体A对细线的拉力。(g=10N/kg)
【答案】100 不变 等于
【解析】A、B处于静止状态,B受到竖直向下的重力和竖直向上的拉力,二力平衡,故绳子拉力F=GB=mBg=10kg×10N/kg=100N
A受到的绳子拉力和摩擦力是一对平衡力,大小相等,故摩擦力为f=F=100N
当物体A在水平方向做加速直线运动时,物体A对桌面的压力和物体A与桌面的粗糙程度不变,在物体A速度逐渐增大时受到的滑动摩擦力不变。
细线对物体A的拉力和物体A对细线的拉力是一对相互作用力,大小相等。
10.如图所示,小明将一块长木板放在水平桌面上。现用一水平力 F推,向右缓慢地推木板,使其一部分露出桌面如乙所示。在推木板的过程中,木板对桌面的压力 F、压强 p 和摩擦力 f 的变化情况是( )
A.F、p 不变,f 变大 B.F、f 不变,p 变小
C.F、f 不变,p 变大 D.F 变小,p、f 变大
选择理由: 。
【答案】C 见解析
【解析】用力F向右缓慢推木板时,木板对桌面的压力等于自身的重力。重力不变,压力F不变。滑动摩擦力与压力和接触面的粗糙程度有关,推动木板过程,压力不变、接触面的粗糙程度不变,滑动摩擦力f也不变;受力面积变小,据,木板对桌面的压强变大。故C符合题意,ABD不符合题意。
11.如图1所示,静止在水平面上的物块,受水平拉力F作用,F随时间t的变化关系如图2所示,从t=0开始,小兵每隔2s记录的物块位置和时刻如图3所示,由图象可知:t=10s时,物块受到的摩擦力为 N;若t=16s时,水平面光滑,物体 (选填“能”或“不能”)做匀速直线运动。
【答案】4 不能
【解析】由图丙可知,12s~18s内,物体在相同时间内通过相同的距离,即做匀速直线运动,那么物体受到的摩擦力和拉力平衡,根据图乙可知,这时物体受到的拉力为4N,那么物体受到的摩擦力也为4N,第10s时,物体受到的拉力为6N,由于物体对地面的压力和接触面的粗糙程度不变,所以它受到的滑动摩擦力不变,故物体受到的摩擦力为4N。
若t=16s时,水平面光滑,则此时只受到向右4N的拉力,受力不平衡,故向右做加速直线运动。
12.为了探究“滑动摩擦力大小与什么因素有关”,小明利用完全相同的两块木块A、B 设计了如图所示的实验。
(1)测量前,发现弹簧测力计指针不在零刻度线上,实验前应该先在 方向对弹簧测力计的指针调零;
(2)比较图中甲乙两次实验说明: ;
(3)图丙中木块A、B一起做匀速直线运动时,则木块B受到的摩擦力为 N;
(4)小明对实验装置进行了改进,如图所示。两个传感器可分别显示拉力和压力的大小。往沙桶中加减沙子的目的是探究滑动摩擦力的大小与 的关系;实验过程中, (选填“需要”或“不需要”) 匀速拉动长木板。
【答案】(1)水平 (2)在压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大 (3)0 (4)压力 不需要
【解析】(1)测量前,观察弹簧测力计,发现指针不在零刻度线,为了准确测量滑动摩擦力,实验前应该先在水平方向对弹簧测力计的指针调零。
(2)图甲、乙两次压力相同,乙中接触面粗糙,测力计示数也大,实验说明:在压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
(3)图丙中木块A、B一起做匀速直线运动时,B相对A没有相对运动的趋势,则木块B受到的摩擦力为0N。
(4)由图可知,两个传感器可分别显示拉力和压力的大小。往沙桶中加减沙子,改变了压力,而接触面粗糙程度不变,目的是探究滑动摩擦力的大小与压力的关系。滑动摩擦力与物体运动速度无关,实验过程中,不需要匀速拉动长木板。
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易错点03 攻克摩擦力与受力分析问题(5考点2陷阱点6题型)
中
目 录
易●错●考●点 1
◆易错一 三种摩擦力 1
◆易错二 滑动摩擦力的理解 2
◆易错三 摩擦力大小影响因素 2
◆易错四 摩擦的利用与防止 2
◆易错五 摩擦力受力分析 3
易●错●陷●阱 4
★陷阱一 摩擦力大小的影响因素搞错 4
★陷阱二 摩擦力方向容易搞错 4
易●错●题●型 4
◆题型一 摩擦力大小的影响因素 5
◆题型二 摩擦的利用与防止 6
◆题型三 摩擦力涉及的二力平衡分析 6
◆题型四 运动中物体的摩擦力分析 8
◆题型五 探究影响摩擦力大小的因素 9
易●错●题●通●关 10
易●错●考●点
◆易错一 三种摩擦力
项目
静摩擦
滑动摩擦
滚动摩擦
定义
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
一个物体在另一个物体表面上滑动时产生的摩擦
一个物体在另一
个物体上滚动时产生的摩擦
图示
简介
物体推而未动
在粗糙表面上推物体运动
带轮小车在力的作用下运动
方向
与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反
生活实例
手握瓶子静止时,手与瓶子之间的摩擦
用黑板擦擦黑板时,黑板擦与黑板之间的摩擦
正常行驶的自行车,滚动轴承内圈与外圈之间的摩擦
★名师解析:摩擦力的作用效果
摩擦力不一定是阻力,有时也是动力,如传送带传送货物时,货物刚开始由静止变为运动时受的摩擦力就是动力。
◆易错二 滑动摩擦力的理解
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,这种力叫作滑动摩擦力。
2.产生的原因:相互接触的两个物体表面总是凹凸不平的,在压力作用下这些凹凸不平的部位会相互啮合(如图所示)。当两个物体相对滑动时,啮合部位就会产生阻碍相对运动的作用,产生滑动摩擦力。
3.产生条件:必备条件
4.作用效果:阻碍物体间的相对运动。
◆易错三 摩擦力大小影响因素
1.滑动摩擦力大小的影响因素:
(1)接触面受到的压力大小
(2)接触面的粗糙程度
接触面受到的压力越大,接触面越粗糙,滑动摩擦力就越大进一步实验表明:滑动摩擦力的大小还跟接触面的材料有关
2.静摩擦力的大小与压力无关,只跟和它平衡的力有关,要根据受力分析去判断静摩擦力大小。
在压力一定的条件下,静摩擦力的大小是可以变化的,但有一定限度。
◆易错四 摩擦的利用与防止
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、用力紧握杯子
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
变滑动为滚动
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
◆易错五 摩擦力受力分析
1.判断摩擦力方向的三种方法
(1)由摩擦力概念判断:摩擦力的方向与物体相对运动方向或相对运动趋势方向相反。
(2)由假设法判断:此方法通常用来判断相对静止的物体间所受静摩擦力的方向。首先假设接触面光滑、无摩擦,分析两物体的相对运动情况,然后根据摩擦力阻碍物体相对运动确定摩擦力的方向。
(3)由二力平衡的条件判断: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。
题目中涉及多个物体时,可运用整体法和隔离法。
情境
对AB整体分析
对A单独分析
对B单独分析
1
2
3
总结
先把 AB看成整体,用整体法判断整体与地面之间摩擦力的方向和大小;再用隔离法分别对A、B进行(水平方向)受力分析,判断A、B之间摩擦力的方向和大小
2.结合运动图像分析摩擦力的大小
(1)若物体不运动,即速度为0时,受到的静摩擦力等于外力大小
(2)分析运动物体所受滑动摩擦力时,若物体做匀速直线运动,则可根据二力平衡知识直接解答;
(3)若物体做加速运动或减速运动,此时物体不处于平衡状态,则分析物体与接触面之间的压力及接触面的粗糙程度是否发生变化(一般均不变),若不变,则滑动摩擦力的大小不变。
例:用水平向右的力推静止在水平地面上的桌子,推力F的大小以及桌子的运动速度v随时间t的变化情况如图甲、乙所示。
分析:由v-t图像可知,0~6s内,桌子的速度为0,处于静止状态,受到的静摩擦力等于推力大小;6~8s内桌子做匀加速运动,处于非平衡状态,8s后木块A做匀速直线运动,此时木块处于平衡状态,受到水平向右的拉力和水平向左的滑动摩擦力是一对平衡力,由二力平衡条件和F-t图像可得运动时摩擦力都为f=F=10N。
易●错●陷●阱
★陷阱一 摩擦力大小的影响因素搞错
1.滑动摩擦力大小和运动速度无关,只与接触面受到的压力大小、接触面粗糙程度有关。
求滑动摩擦力大小的一定要先找到匀速直线运动,因为此时受力平衡。如果整个过程中压力不变,接触面的粗糙程度也不变,那么这个滑动摩擦力也不变,就跟匀速时候的滑动摩擦力一样大;
2.根据二力平衡条件可求静摩擦力的大小。例如,手握瓶子处于静止状态,瓶子受到重力G和静摩擦力f 的作用,该二力是一对平衡力,所以大小相等f=G。
★陷阱二 摩擦力方向容易搞错
“相对运动方向”与“实际运动方向”不同。如人跑步时,脚用力向后蹬地,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,此时地面给鞋底的摩擦力方向与人的运动方向是相同的,如下图所示。摩擦力有时阻碍运动,有时利于运动,但总与相对运动或相对运动趋势的方向相反。
易●错●题●型
◆题型一 摩擦力大小的影响因素
1.如图所示,用大小为8N的水平拉力F拉上表面粗糙程度各处相同的物体A,使其在水平地面上以1m/s匀速直线运动,当物体B静止不动时,与水平绳相连的弹簧测力计的示数为3N保持不变,下列说法正确的是(不计绳和弹簧测力计自重)( )
A.A对B的摩擦力为静摩擦力
B.A对B的摩擦力方向水平向右,大小为8N
C.若A以2m/s匀速直线运动,拉力F将变大
D.地对A的摩擦力方向水平向左,大小为5N
2.如图所示,某同学擦黑板时,用的力将重为的黑板擦按在竖直的黑板上保持不动,则黑板擦受到的摩擦力为 。若增大按压黑板擦的力,则黑板擦受到的摩擦力大小 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
◆题型二 摩擦的利用与防止
3.如图所示的四个实例中,目的是增大摩擦的是( )
A.自行车轴加润滑油 B.用力握紧球拍
C.磁悬浮列车行驶 D.旱冰鞋安装滚轮
4.汽车轮胎的表面制成凹凸花纹,其作用是通过 来增大摩擦;机器的轴承中加入润滑油的目的是 摩擦(选填“增大”或“减小”);自行车刹车时,用力捏闸能增大闸皮与车轮间的 ,从而增大闸皮与车轮间的滑动摩擦力;自行车坐垫做得宽大的目的是 压强(选填“增大”或“减小”)。
◆题型三 摩擦力涉及的二力平衡分析
5.教室里,磁性黑板擦可以被吸在竖直金属黑板上不掉下来,如图所示。根据题中信息,以下判断正确的是( )
A.黑板擦受到磁力作用,不受摩擦力的作用也能静止在竖直黑板上
B.黑板擦能静止在竖直黑板上,是因为黑板擦所受摩擦力大于重力
C.擦黑板时,可以通过增大压力来增大黑板擦与黑板之间的摩擦力
D.擦黑板时,手对黑板擦的压力与黑板对黑板擦的支持力是一对平衡力
6.如图所示,物体A、B叠放在水平地面上,对A施加水平向右的拉力F,A、B一起向右做匀速直线运动,下列说法正确的是( )
A.物体A受的摩擦力向右,大小为F
B.物体B受到的重力和桌面给它的支持力是一对平衡力
C.物体B水平方向受到两个力的作用
D.将力F撤去后,物体A还可以向右运动一段距离,是受到了惯性的作用
7.如图所示,在水平桌面上放置A、B两个长方体物块,A物块受到水平向右拉力,B物块受到水平向左拉力,此时A、B两物块一起向左做匀速直线运动,则A对B的摩擦力为 N,水平桌面对B的摩擦力为 N。
◆题型四 运动中物体的摩擦力分析
8.如图所示,水平地面上的一物体,受到方向不变的水平推力的作用,的大小与时间的关系如图甲所示,物体的速度与时间的关系如图乙所示。当时,物体受到的摩擦力是 N;当时,物体受到的摩擦力是 。
9.小英用如图甲所示方法测量滑动摩擦力。刚开始做实验时小英控制不好力度,所用拉力随时间变化的图像如图乙所示,木块的速度随时间变化的图像如图丙所示。
(1)木块在第时的摩擦力是 ;
(2)小芳同学将上述实验方法进行了改进,实验装置如图丁所示:将弹簧测力计一端固定,另一端钩住木块,木块下面是一长木板,实验时拉着长木板沿水平地面向右运动。某时刻测力计示数如图所示,则此时木块受到的摩擦力大小为 。
◆题型五 探究影响摩擦力大小的因素
10.利用如图所示的装置,探究“阻力对物体运动的影响”。
(1)让小车从同一高度由静止滑下,目的是为了控制小车每次滑到水平面时的 相同;
(2)实验通过观察 (选填字母)来反映阻力对物体运动的影响;
A.小车滑行的距离 B.接触面的粗糙程度
(3)由实验可以知道,小车在 (选填“棉布”或“木板”)表面上运动时,速度减小得慢;
(4)下列对此实验的分析或推理正确的是 ;
A.实验中运动的小车会停下来,说明运动要靠力来维持
B.如果小车在水平面运动时不受阻力,它就不会停下来
(5)实验完成后,同学们在一起讨论运动和力的关系,其中观点正确的是 。
A.物体受力,运动状态一定改变 B.物体不受力,一定会保持静止
C.物体运动,一定受到力的作用 D.物体运动状态改变,一定受力
11.小明发现力学中有很多相似实验,他找了如下器材:①表面平整的长木板(带斜面);②刻度尺;③弹簧测力计;④小车;⑤木块(一边带钩);⑥毛巾;⑦棉布;⑧钩码。
(1)小明探究“阻力对物体运动的影响”实验时,选择了一些器材如图所示,让小车从同一斜面相同高度由静止滑下,是为了使小车 相同。实验发现水平表面越光滑,小车运动距离越长,经过推理得出:运动的物体如果不受力将 ;
(2)小明为了探究“滑动摩擦力大小与压力大小的关系”,他选择了序号①、⑤、⑧以及 (填序号)的器材。下列事例中,可用到上述探究结论解释的是 (填字母;可多选)。
A.在行李箱下安装滚轮
B.装满书的书橱难以推动
C.自行车刹车时用力捏闸
易●错●题●通●关
1.共享电动自行车因其取用方便、低碳环保为人们的出行提供了便利。如图所示是我市市区新上的一批配有安全头盔的电动自行车,下列关于电动车的说法中正确的是( )
A.电动车轮胎上凹凸不平的花纹是为了减小对地面的摩擦力
B.扫描车上的二维码取车是通过电磁波传递信息的
C.电动车中电动机的工作原理是电磁感应
D.骑车戴上安全头盔可以减小惯性
2.2022年2月6日,中国女足以3:2战胜韩国女足,第9次荣获亚洲杯冠军。如图是唐佳丽在比赛时的场景。下列关于足球比赛中涉及到的物理知识,分析正确的是( )
A.足球鞋底凹凸不平,是为了减小鞋与草坪间的摩擦力
B.运动员带球时要持续踢球,说明力是维持物体运动的原因
C.踢出去的足球在空中能够继续飞行,是因为受到惯性力的作用
D.足球静止在水平地面时,足球的重力与地面对足球的支持力是平衡力
3.书法教育是对中小学生进行书法基本技能的培养和书法艺术欣赏,是传承中华民族优秀传统文化,培养爱国情怀的重要途径。如图所示,在某次书法课上,小明同学在水平桌面上平铺一张白纸,然后在白纸的左侧靠近边缘处放镇纸,防止书写过程中白纸在桌面上打滑。书写“一”字时,在向右行笔的过程中镇纸和白纸都处于静止状态。则( )
A.毛笔受到白纸的摩擦力的方向水平向左 B.镇纸受到白纸的摩擦力的方向水平向右
C.白纸受到毛笔的摩擦力的方向水平向左 D.白纸只受到向左的摩擦力
4.如图所示物体A,B叠放在水平地面上,对A施加水平向右的拉力F,A,B一起向右做匀速直线运动,下列说法正确的是( )
①A受的摩擦力向左,大小为F
②A对B的摩擦力向右,大小为F
③物体B受到四个力的作用
④地面对B的摩擦力向左,大小为F
A.只有②③正确 B.只有①②正确
C.只有①②④正确 D.①②③④都正确
5.如图所示,物体甲、乙叠放在水平地面上,在的水平拉力的作用下一起向右做匀速直线运动,不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A.甲受到的摩擦力大小为 B.甲受到的摩擦力方向水平向右
C.乙受到的摩擦力大小为 D.乙受到的摩擦力方向水平向右
6.如图所示,质量为10千克的物体在水平力F作用下,静止在竖直的墙上,当力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,摩擦力f与时间t的关系,可能符合下列图线的是
A.B.C. D.
7.如图所示,木板A放在水平面上,用水平拉力F拉滑轮,使足够长的木板A以v的速度在水平地面上匀速运动,与物块B相连的弹簧测力计的示数为0.3F,若不计滑轮重,弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦,则下列说法正确的是( )
A.木板A与地的摩擦力为0.2F
B.滑轮向右移动的速度为v
C.物块B受到的摩擦力为0.3F,方向水平向左
D.绳子拉木板A的功率为Fv
8.如图所示,物体A放在粗糙程度相同的水平桌面上,用平行于桌面的细线通过定滑轮与小桶B相连。逐渐向小桶B中加入细沙,当小桶和细沙的总质量为m时,物体A恰好沿水平桌面匀速向右运动(忽略绳重和滑轮摩擦)。下列判断正确的是( )
A.物体A受到的重力与桌面对它的支持力是一对相互作用力
B.小桶对细线的拉力与细线对小桶的拉力是一对平衡力
C.物体A向右运动过程中,受到水平向左的滑动摩擦力,大小为mg
D.向小桶中加入细沙,物体A没有被拉动的过程中,A所受摩擦力的大小不变
9.如图所示,重为30N的物体A放在粗糙的水平桌面上,质量为10kg的物体B利用细线绕过定滑轮(滑轮光滑)与物体A相连。当用竖直向下的力F作用在物体A上时。物体A、B组成的系统处于静止状态,此时水平桌面对物体A的摩擦力为 N。若撤去竖直向下的力F后,物体A水平向右运动,且速度逐渐增大,物体A速度逐渐增大时受到的滑动摩擦力 (选填“变大”“不变”或“变小”),此时细线对物体A的拉力 (选填“大于”“等于”或“小于”)物体A对细线的拉力。(g=10N/kg)
10.如图所示,小明将一块长木板放在水平桌面上。现用一水平力 F推,向右缓慢地推木板,使其一部分露出桌面如乙所示。在推木板的过程中,木板对桌面的压力 F、压强 p 和摩擦力 f 的变化情况是( )
A.F、p 不变,f 变大 B.F、f 不变,p 变小
C.F、f 不变,p 变大 D.F 变小,p、f 变大
选择理由: 。
11.如图1所示,静止在水平面上的物块,受水平拉力F作用,F随时间t的变化关系如图2所示,从t=0开始,小兵每隔2s记录的物块位置和时刻如图3所示,由图象可知:t=10s时,物块受到的摩擦力为 N;若t=16s时,水平面光滑,物体 (选填“能”或“不能”)做匀速直线运动。
12.为了探究“滑动摩擦力大小与什么因素有关”,小明利用完全相同的两块木块A、B 设计了如图所示的实验。
(1)测量前,发现弹簧测力计指针不在零刻度线上,实验前应该先在 方向对弹簧测力计的指针调零;
(2)比较图中甲乙两次实验说明: ;
(3)图丙中木块A、B一起做匀速直线运动时,则木块B受到的摩擦力为 N;
(4)小明对实验装置进行了改进,如图所示。两个传感器可分别显示拉力和压力的大小。往沙桶中加减沙子的目的是探究滑动摩擦力的大小与 的关系;实验过程中, (选填“需要”或“不需要”) 匀速拉动长木板。
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