摘要:
**基本信息**
以“概念-实验-应用”三维架构整合摩擦力与二力平衡知识,通过口诀记忆、步骤化分析、实验模板构建系统化解题方法,强化运动与相互作用观念及科学推理能力。
**专项设计**
|模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|考点突破|5大高频考点|平衡四条件口诀、受力分析三步法、控制变量实验句式|摩擦力分类→影响因素→二力平衡条件→平衡力与相互作用力辨析|
|基础强化|选择12题+填空8题+解答6题|静摩擦=推力、滑动摩擦仅由压力和粗糙程度决定|结合生活实例(自行车、冰壶)理解摩擦应用,通过运动状态反推受力平衡|
|提优训练|选择12题+填空8题+解答6题|叠加体受力分析、非匀速运动摩擦力判断|从基础平衡到复杂场景(如机器人巡检),提升科学探究与问题解决能力|
内容正文:
物理匠心·2025-2026学年苏科版八年级物理下期末提优特训3
《摩擦力、二力平衡》专题(盐城专版)
一.特训目标
(
1.知识:
①
分清静摩擦、滑动摩擦、滚动摩擦,掌握滑动摩擦力影响因素、增减摩擦实例;
②
熟记平衡状态(静止/匀速直线),牢牢掌握二力平衡
“
同体、等大、反向、共线
”
四条件;
③
区分二力平衡与相互作用力(最易错期末考点),能根据运动状态反推受力、由受力判断运动状态。
2.思维:会对水平、竖直放置物体做受力分析,结合二力平衡求解静摩擦力、滑动摩擦力大小,破除
“
拉力越大摩擦力越大
”
误区。
3.掌握探究滑动摩擦力影响因素、探究二力平衡条件两大必考实验:实验原理(二力平衡测摩擦力)、控制变量法、实验改进、误差分析、反常现象原因分析。
4.能用摩擦、二力平衡解释生活、交通工具、体育运动相关物理现象,对接期末生活化命题。
)
二.期末考点分析+应对策略
(
(一)四大高频期末考点
考点1:摩擦力分类与增减摩擦(选择题必考)
命题特点:结合生活、交通工具、体育场景,区分增大/减小摩擦方法,判断静、滑动、滚动摩擦;近三年期末选择出现率95%。
考点2:摩擦力大小判断(重难点)
命题特点:推物体不动(静摩擦=推力)、匀速拉动(滑动摩擦=拉力)、变速拉动(滑动摩擦力不变,只由压力、粗糙程度决定),易错高频;填空+选择双考。
考点3:二力平衡条件与平衡状态判断
命题特点:判断物体是否受平衡力、根据平衡条件判断力大小;悬空物体、水平面物体受力分析必考。
考点4:二力平衡vs相互作用力(全卷易错压轴小考点)
命题特点:辨析两个力是平衡力还是相互作用力,核心区分:平衡力同体,相互作用力异体;实验探究必考空。
考点5:两大探究实验(实验大题必考,10-14分)
滑动摩擦力探究:匀速直线拉动原理、控制变量、改进装置(固定弹簧测力计、拉动木板);二力平衡:卡片实验剪卡片、扭转卡片的实验目的。
(二)应试应对策略
1.概念类:口诀记忆
平衡四条件:同体等大反向共线;平衡力同物,互作用力两物;
滑动摩擦只看压与糙,速度大小不影响。
2.受力分析解题步骤
第一步:先看运动状态(静止/匀速
→
平衡,受力平衡;变速
→
非平衡);第二步:竖直方向重力+支持力;水平方向拉力+摩擦力;第三步:平衡则等大。
3.实验题答题模板
控制变量答题句式:
××
不变,改变
××
,得出
……
;反常现象(小车仍静止):受桌面静摩擦力影响;卡片实验剪开:验证二力需作用在同一物体。
)
三.强化基础
(一)选择题
1.(2025·江苏盐城射阳期末)静止在水平课桌的物理课本,下列属于一对平衡力的是( )
A.书的重力和书对桌面压力 B.书的重力和桌面对书的支持力
C.书对桌面压力和桌面对书支持力 D.课桌重力和桌面对书本支持力
2.(2025·江苏泰州姜堰期末)下列措施中,属于增大滑动摩擦力的是( )
A.轴承内加装滚珠 B.机器转轴加注润滑油
C.鞋底刻有深浅花纹 D.行李箱底部安装滚轮
3.(2025·江苏苏州吴江期末)用6N水平推力推静止在地面的木箱,木箱保持不动,木箱受到静摩擦力大小为( )
A.0N B.6N C.大于6N D.小于6N
4.(2025·江苏南通通州期末)物体做匀速直线运动,关于受力说法正确的是( )
A.一定不受力 B.一定只受一对平衡力 C.受合力为0 D.一定不受摩擦力
5.(2025·江苏淮安淮阴期末)手握装满水玻璃瓶竖直静止,增大手握瓶子的压力,瓶子受到的摩擦力( )
A.变大 B.变小 C.不变 D.无法确定
6.(2025·江苏镇江丹徒期末)探究滑动摩擦力实验中,匀速拉动木块的原理是( )
A.力能改变物体运动状态 B.二力平衡 C.力的作用是相互的 D.惯性定律
7.(2025·江苏扬州广陵期末)汽车刹车时车轮抱死,车轮摩擦变化是( )
A.滚动变滑动,摩擦力变大 B.滑动变滚动,摩擦力变小
C.始终滚动,摩擦力不变 D.始终滑动,摩擦力不变
8.如图所示的措施中,为了减小摩擦的是( )
A.机械表保养时上油 B.防滑垫表面做得凹凸不平
C.旋钮侧面制有条纹 D.轮胎上制有花纹
9.在研究摩擦力时,小明同学用一块各侧面光滑程度完全相同的木块,在同一水平桌面上进行了三次实验。如图所示,当用弹簧测力计水平拉木块做匀速直线运动时,弹簧测力计三次示数F1、F2、F3的大小关系为( )
A. F1=F2>F3 B. F1>F2>F3 C. F2>F1>F3 D. F1<F2=F3
10. 将弹簧测力计右端固定,左端与木块相连,木块放在上表面水平的小车上,弹簧测力计保持水平,现拉动小车沿水平向左运动,稳定时弹簧测力计的示数如图所示.则木块所受摩擦力的方向与大小分别是( )
A. 水平向右,3.4N B. 水平向左,3.4N C. 水平向左,2.6N D. 水平向右,2.6N
11. 如图所示,人沿水平方向推装满沙子的车,但没有推动,下列说法正确的是( )
A. 人对车的作用力小于车对人的作用力
B. 人对车的推力小于地面对车的摩擦力
C. 沙子受到的重力与地面对车的支持力是一对平衡力
D. 人对车的推力与地面对车的摩擦力是一对平衡力
12.某学习小组对一辆在平直公路上做直线运动的小车进行观测研究.他们记录了小车在某段时间内通过的路程与所用的时间,并根据记录的数据绘制了路程与时间的关系图象,如图所示.根据图象可以判断( )
A.0~5s内,小车的平均速度是0.4m/s B.0~7s内,小车的平均速度是1.5m/s
C.2~5s内,小车受到的是非平衡力 D.5~7s内,小车受到的是非平衡力
(二)填空题
13.(2025·江苏盐城大丰期末)自行车相关结构:轮胎刻花纹通过________增大摩擦;刹车紧握闸皮通过________增大摩擦;车轴滚珠轴承通过________减小摩擦。
14.(2025·江苏连云港海州期末)二力平衡四个条件:两个力作用在________物体、大小________、方向________、同一直线上。
15.(2025·江苏宿迁宿豫期末)重40N物块在水平面匀速拉动,拉力8N,则滑动摩擦力为____N;撤去拉力物块减速滑行,摩擦力____N;在物块上方再加一个重物,匀速拉动摩擦力会____。
16.(2025·江苏徐州铜山期末)竖直墙面用35N压力压住22N木块静止,木块受到静摩擦力____N;压力增至50N,摩擦力____N;撤去压力木块下滑,下滑时受____摩擦。
17.()2025·江苏常州武进期末)冰壶比赛:运动员刷冰,使冰面熔化形成水膜,通过________减小摩擦;冰壶向前滑行时受____摩擦;静止在冰面时不受____摩擦力。
18.如图所示,物体重10N,被水平向左的力F压在竖直墙壁上,当F=50N时,物体沿竖直墙壁匀速下滑,这时物体受到的摩擦力是__________N,摩擦力的方向是_________________;当F=80N时,物体在墙壁上保持静止,此时物体受到的摩擦力是____________________。
19. 在探究“二力平衡的条件”的实验中,某同学采用的实验装置如图所示:当物体处于静止状态或______状态时我们认为它受到的力是相互平衡的.做该实验时,装置处于静止,细绳和弹簧测力计的质量忽略不计,不考虑细绳与滑轮之间的摩擦,两端挂的重物各为10N,则弹簧测力计的示数为______N,小车受到的合力为______N.
20. 如图所示是同一木块先后两次在同一水平面上运动时在相等时间内连续拍摄的“频闪”照片.第二次木块从A点运动到B点的距离是____ cm; 由图可知,两次实验中木块的速度____ ,木块所受拉力的大小____ ( 均选填“相等”或“不相等”)。
(三)解答题
21.作图题
(1)如图所示,画出向右滑动的木块受到摩擦力的示意图;
(2)如图所示,物体沿粗糙斜面下滑,请作出物体所受重力和摩擦力的示意图。
22. 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.使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通过改变接触面粗糙程度而增大摩擦的是______;通过增大压力而增大摩擦的是______;通过变滑动为滚动而减小摩擦的是______;通过使接触面彼此分离而减小摩擦的是______.(只填写各选项前的字母)
(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 写出两个合理的情景.
23. 在“探究二力平衡条件”的活动中,小马同学设计了如下图所示的探究方案,在该方案中他分别把栓有一个小盘的两根细线通过支架上的滑轮系在小木块的两端。
(1)该探究方案中的研究对象是______,对两侧放置砝码的小盘的要求是______ ;
(2)探究过程中他将两个50g的砝码分别放在左右两个小盘内,这是用于探究两个力的______和方向对物体平衡的影响;他还将木块转过一个角度,然后再松手,这是为了探究不在______上的两个力对物体平衡的影响;
(3)接着,他在右边小盘内又加入一个10g的小砝码,发现小木块仍然静止,其原因是:______ ,请写出一个改进该探方案的措施:______。
24. 如图甲是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景。
(1)小华将系于小卡片(重力可忽略不计)两对角线分别跨过左右支架上的滑轮,在线的两端挂上钩码,使作用在小卡片上的两个拉力方向___________,并通过改变___________来改变拉力的大小;
(2)当小卡片平衡时,小华将小卡片转过一个角度,松手后小卡片___________ (选填 “能”或“不能”)平衡。此实验步骤说明___________两个力才能平衡;
(3)为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡,在图甲所示情况下,小华下一步的操作是___________;
(4)在探究同一问题时,小明将木块放在水平桌面上,设计了如图乙所示的实验,同学们认为小华的实验优于小明的实验。其主要原因是( )
A.减少摩擦力对实验结果的影响 B.小卡片是比较容易获取的材料
C.容易让小卡片在水平方向上保持平衡 D.小卡片容易扭转
25.为了探究“滑动摩擦力大小与什么因素有关”,小明设计了如图所示的实验,请你完成下列内容。
(1)将木块放在水平木板上,用弹簧测力计必须沿 方向拉动,使木块做匀速直线运动,此时木块受到的滑动摩擦力 弹簧测力计的示数(选填“大于”“等于”或“小于”);
(2)对比图A、B两次实验,是为了探究滑动摩擦力的大小与 的关系。在图A中,若拉着木块以比原来更大的速度做匀速直线运动,木块所受摩擦力的大小将 (选填“变大”“变小”或“不变”);
(3)在A、B、C三次实验中,滑动摩擦力最小的是 (选填“A”“B”或“C”)实验;
(4)为了验证滑动摩擦力的大小是否跟接触面积有关,用如图A、D所示的实验进行验证,结果发现:两次实验中,弹簧测力计的示数相同,可见,滑动摩擦力的大小与物体间接触面积大小 关;
(5)实验结束后,小明又对实验装置进行了改进,如图E所示,实验后发现效果更好,实验中,小明 (选填“需要”或“不需要”)匀速拉动长木板,此时,木块受到的摩擦力为 N。
26.在“探究二力平衡条件”的实验中,小明设置的实验装置如图甲所示,实验中砝码的质量相同。
(1)实验中是通过 来改变木块受到的拉力大小的;
(2)实验时,向左盘和右盘同时放入 (选填“等重”或“不等重”) 的砝码,这时木块保持静止; 但小明在实验时发现,若向左盘和右盘同时放入不等重的砝码,木块仍然保持静止,则产生这一现象的原因是 ;
(3)现保持F1与F2的大小相等,将木块换成小车,然后扭转一个角度,松手后,小车将发生转动,据此可以得出二力平衡时需要满足的一个条件是 ;
(4)在探究同一问题时,小红设计了如图乙所示的实验,同学们认为小红的实验优于小明的实验,其主要原因是 。
A.小卡片容易扭转 B.小卡片是比较容易获取的材料
C.容易让小卡片在水平方向上保持平衡 D.减小摩擦力对实验结果的影响
(5)小红在图乙的装置上用剪刀从小卡片的中间将小卡片剪开,可以探究相互平衡的两个力需要满足的条件是 ;
(6)如图甲,在木块的左右两边挂上相同的砝码,木块静止时,小木块受到 对平衡力作用;
(7)利用如图丙所示的装置,两个滑轮安装成不同的高度, (选填“能”或“不能”)探究二力平衡的条件。
27.阅读短文,回答问题。
盐城新四军铁军纪念馆研学活动中的力学现象
盐城市新四军铁军纪念馆是本地红色研学核心基地,每学期我市中小学都会组织学生前往开展研学实践活动。同学们在参观过程中,随处可见蕴含二力平衡、摩擦力的物理现象。同学们佩戴的双肩背包静止背在肩头时,整体保持静止状态;行走在纪念馆平整防滑的大理石地面上,鞋底与地面产生摩擦保障行走安全。
在纪念馆展厅,工作人员摆放的红色文物展示台平稳静置在地面,不会发生滑动。同学们推动展厅内轻质宣传展板,轻微推力无法推动展板,增大推力后展板可缓慢匀速水平移动。参观结束后,同学们沿平缓台阶匀速步行下楼,全程保持匀速直线运动状态。此外,纪念馆的金属防护栏杆表面光滑,定期涂抹防护油,既能防锈又能改变接触面摩擦大小,所有生活场景中的力学规律,均可用二力平衡条件和摩擦力的相关知识解释。
(1) 静止放置在展厅地面的文物展示台,竖直方向上受到______和______,这两个力是一对平衡力。
(2) 同学们静止背负双肩背包时,背包所受合力为______;人匀速行走时,鞋底与地面之间的摩擦属于______摩擦。
(3) 轻微推力无法推动宣传展板,此时展板受到的静摩擦力______推力;展板匀速水平移动时,水平方向受力______。(选填“大于”“小于”“平衡”);正确的是( )
A.大于、不平衡 B.等于、平衡 C.小于、平衡 D.等于、不平衡
(4) 纪念馆栏杆涂抹防护油,是通过______接触面的粗糙程度、______接触面分离的方式减小摩擦。
(5) 学生匀速沿台阶下楼的过程中,自身重力和地面支持力______一对平衡力;此时学生的运动状态______改变。(选填“是/不是”“发生/不发生”)
四.提优训练
(一)选择题
1.(2025·盐城亭湖期末)A、B两木块A叠在B上,水平匀速拉动B,A随B同步匀速前进,则A水平方向受力情况( )
A.受向左摩擦力 B.受向右摩擦力 C.不受摩擦力 D.不确定
2.(2025·泰州高港期末)同一木块先后在木板、毛巾面匀速拉动,下列说法正确( )
A.速度越快摩擦力越大 B.压力越大滑动摩擦力越大
C.拉力变大滑动摩擦力同步变大 D.木块悬空运动摩擦力变大
3.(2025·苏州昆山期末)竖直匀速爬升的爬杆运动员,受力平衡,摩擦力方向( )
A.竖直向下 B.竖直向上 C.水平向左 D.水平向右
4.(2025·南通如皋期末)推力10N物体不动,推力增至18N匀速运动,推力改为25N加速,滑动摩擦力大小( )
A.10N B.18N C.25N D.介于10-18N
5.(2025·淮安洪泽期末)下列一对力属于相互作用力的是( )
A.桌子重力、地面对桌子支持力 B.人推墙的力、墙对人的推力
C.静止重物重力、绳子拉力 D.汽车重力、地面支持力
6.(2025·镇江扬中期末)物体受平衡力作用,运动状态( )
A.一定静止 B.一定匀速直线 C.静止或匀速直线 D.加速运动
7.(2025·扬州宝应期末)气垫船离开水面行驶,减小摩擦原理是( )
A.变滑动为滚动 B.减小压力 C.接触面分离 D.减小粗糙程度
8.(2025·连云港东海期末)小车在水平面先加速、再匀速、后减速,全程滑动摩擦力( )
A.逐渐变大 B.逐渐变小 C.始终不变 D.先小后大
9. 日常生活中,摩擦有利也有弊.以下属于有害摩擦并需要减小的( )
A. 叉提蛋糕时,叉与蛋糕间的摩擦 B. 手拿起杯子时,手与杯子间的摩擦
C. 人爬杆时,人与杆的摩擦 D. 轴转动时,钢珠与轴承之间的摩擦
10. 在研究滑动摩擦力时,小王利用同一木块进行了如图所示的三次实验,当用弹簧测力计水平拉动木块做匀速直线运动时,弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3,则F1、F2、F3大小关系正确的是( )
A. F1>F2>F3 B. F1<F2<F3 C. F1=F2=F3 D. F1>F2=F3
11.如下图所示,下列物体能处于平衡状态的是( )
A. B. C. D.
12. 如图,静止在水平面上的物块,受水平拉力F作用,F随时间t的变化关系如图所示.从t=0开始,小兵每隔2s记录的物块位置和时刻如图所示,下列说法正确的是( )
A. 2﹣6s内,物块受到的摩擦力为4N B. 6﹣l2s内,物块受到的摩擦力为4N
C. t=10s时,物块的速度一定等于5m/s D. 第4s时,拉力F小于摩擦力
(二)填空题
13.(2025·徐州邳州期末)重32N小车:12N推力不动,静摩擦____N;20N推力匀速,滑动摩擦____N;推力28N加速,滑动摩擦____N。
14.(2025·常州金坛期末)探究二力平衡卡片实验:左右钩码不等,卡片____;扭转卡片松手,卡片____;剪开卡片,两半卡片____。
15.(2025·盐城滨海县期末)轮滑鞋轮子滑行是____摩擦;刹车抱死轮子是____摩擦;手握轮滑鞋静止,手与鞋间是____摩擦。
16.(2025·泰州兴化期末)雪橇压雪地滑行:增大雪橇载重,压力变大,滑动摩擦力____;在雪面撒沙子,粗糙变大,摩擦力____;雪橇底部涂润滑油,摩擦力____。
17.(2025·苏州常熟期末)竖直向上匀速提重55N石块,拉力____N;匀速下放石块拉力____N;石块脱手自由下落,此时石块____摩擦力。
18.(2025·南通海安期末)减小摩擦三种常用方式:①变滑动为________;②使接触面互相________;③减小接触面受到的________。
19.如图所示,不计空气阻力,质量为0.02kg的气球A保持与水平面成45°角的方向匀速直线运动,则气球除了受重力,还要受到一个 N的力,此力的方向是 。气球所受重力的施力物体是 。(g取10N/kg)
20.小宇用图甲探究“影响滑动摩擦力大小的因素”的实验时发现:在木块没有被拉动时,弹簧测力计也有示数,且示数会变化。若某次实验开始拉动木块直到木块匀速滑动的F﹣t图像如图乙所示,其中0~4s木块处于静止状态。由图乙可知:要使木块由静止开始运动,至少要用 N的水平拉力拉木块;木块在第6秒时受到的摩擦力大小为 N.
(三)解答题
21.作图题
(1)如图所示,画出静止在斜面上的物体所受的摩擦力。
(2)重15N的物体在20N的水平压力F作用下,沿竖直墙面匀速下滑,如图所示,请画出物体所受摩擦力的示意图。
(3)如图所示是遥控飞机沿图示虚线方向匀速飞行的情景,请画出遥控飞机竖直方向上的受力示意图。
22. 在探究“影响滑动摩擦力大小的因素”实验中:
(1)为了测量滑动摩擦力的大小,小明把木块放在水平长木板上,如图所示,用弹簧测力计沿水平方向拉动,使其做______运动,此时木块受到的摩擦力大小与拉力大小______
(2)添加砝码,继续实验,这是为了探究______对滑动摩擦力大小影响.小明正确操作,完成实验.
(3)弹簧测力计是本实验中重要的测量器材,以下探究实验,在课本中也用到弹簧测力计的是______(填字母).
A.探究阻力对物体运动的影响 B.探究流体压强与流速的关系
C. 探究重力与质量的关系 D.探究质量与体积的关系
(4)小明在探究后反思:以上操作中不能保证匀速拉动物体,所以弹簧测力计的示数并不稳定.经老师引导后,将实验装置改变如图所示,当他拉出木板的过程中,发现弹簧测力计示数仍然不稳定,你认为仍然不稳定的原因可能是______ .
23.为了探究“二力平衡的条件”,于是设计了如图甲所示的实验。设计与进行实验
(1)实验时通过调整 来改变拉力的大小,装置中定滑轮的作用是 。
(2)实验中应选择较 (选填“光滑”或“粗糙”)的桌面。
(3)实验中,为了方便操作判断,应使小车处于 状态作为平衡状态。
(4)为了验证相互平衡的两个力是作用在同一物体上的,小组同学用轻质小卡片代替图甲中的小车,如图乙所示,两端的托盘中加 时,小卡片保持静止,接下来的操作是 ,该装置还有一个优点是 。
(5)小明在实验中发现当左盘放入2 N的砝码、右盘放入1.5 N砝码时,小车也处于静止状态,此时小车受到的 (选填“是”或“不是”)平衡力,产生这一现象的原因可能是小车受到 力的影响。
24. 为了探究静摩擦力作用的相互性,并比较一对相互作用的静摩擦力的大小,某实验小组设计了如图(甲)所示的实验装置,整个装置放在水平桌面上,其中A、B两木块叠放在一起,两个轻质弹簧测力计C、D的一端与两木块相连,另一端固定在铁架台E、F上.后来经过讨论,完善了实验装置,如图(乙)所示:
(1)在理想情况下,B对A的静摩擦力的大小等于弹簧测力计 _____的示数,A对B的静摩擦力的大小等于弹簧测力计 _____的示数;(填“C”或“D”)
(2)在B下面放细圆木条的目的是 _____,在A上放钩码的目的是 _____;
(3)实验中需向右缓慢移动铁架台F,在此过程中,应使A、B保持相对 _____,整个装置静止后,读取两个弹簧测力计的示数F1、F2;(填“运动”或“静止”)
(4)分析实验数据,若 _____,则静摩擦力作用是相互的,且一对相互作用的静摩擦力大小相等。
25.在“探究二力平衡条件”的实验中,小明设置的实验装置如图甲所示。
(1)实验时,向左盘和右盘同时放入等重的砝码,这时木块保持静止,但小明在实验时发现,若向左盘和右盘同时放入不等重的砝码,木块仍然保持静止,则产生这一现象的原因是 ;
(2)现保持与的大小相等,将木块换成小车,然后扭转一个角度,松手后,小车将发生转动,据此可以得出二力平衡时需要满足的一个条件是 ;
(3)在探究同一问题时,小红设计了如图乙所示的实验装置,该装置中选择小卡片的目的是 ;
(4)当小卡片平衡时,小红将小卡片转过一个角度,两条线的方向 (“一定要”或“可以不”)平行,松手后小卡片 (选填“能”或“不能”)保持静止;
(5)利用如图丙所示的装置, (填“能”或“不能”)探究二力平衡的条件;
(6)小华认为,若采用如图丁所示的方案,必须测出物体所受的 和 的大小来进行比较。研究发现,在小华的方案中,只能根据相互作用的关系直接测 的大小,在未知二力平衡条件的前提下,另一个力无法直接测量,所以此方案无法实施。
26. 起重机吊着重1000 N的物体,当物体在空中静止时求:
(1)求钢丝绳对物体的拉力是多少N?
(2)一个桥头立着如图所示的限重标志牌,这座水平桥面受到的压力超过多少时,就可能发生危险?(g=10N/kg)
27.阅读短文,回答问题。
国产智能巡检机器人助力校园安全运维
随着科技发展,国产小型智能巡检机器人已广泛应用于全国中小学,盐城多所中小学已引入该设备用于校园楼道、操场、走廊的日常安全巡检,是新时代校园智慧建设的重要成果。这款轻量化巡检机器人自重较小,依靠底部橡胶滚轮实现移动,适配校园各类地面环境。
机器人待机静置在校园地面时,始终保持静止平衡状态。启动后,机器人以恒定速度沿校园走廊水平匀速直线巡检,滚轮与地面产生滚动摩擦,保障平稳移动。当机器人遇到杂物轻微卡顿、低速受阻时,会增大电机动力向前缓慢移动;当完成巡检停靠在墙角时,保持静止不动。
技术人员介绍,机器人底部滚轮采用耐磨橡胶材质,通过增大接触面粗糙程度提升行走稳定性;机器人机身设计平整光滑,最大程度减少空气摩擦阻力。机器人全程匀速运行、定点静止,所有运动状态变化,均严格遵循二力平衡与摩擦力的物理规律,是科技与初中物理知识结合的典型实例。
(1) 智能巡检机器人静止停靠在地面时,受力状态为______,水平方向______摩擦力的作用。
(2) 机器人水平匀速巡检时,牵引力大小______滑动摩擦力大小,机器人所受外力合力为______。
(3) 机器人底部采用橡胶滚轮,正常行驶时是______摩擦;若滚轮抱死滑行,会变为______摩擦。正确的是( )
A.滚动、滑动 B.滑动、静摩擦 C.静、滚动 D.滚动、静摩擦
(4) 机器人匀速向前巡检过程中,速度增大后,接触面压力不变,滑动摩擦力大小______;地面越粗糙,摩擦力越______。
(5) 机器人卡顿受阻缓慢移动时,处于非平衡状态,受力______;静止待机时,竖直方向的重力和支持力______。(选填“平衡/不平衡”“平衡/不平衡”)
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1
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物理匠心·2025-2026学年苏科版八年级物理下期末提优特训3
《摩擦力、二力平衡》专题(盐城专版)
一.特训目标
(
1.知识:
①
分清静摩擦、滑动摩擦、滚动摩擦,掌握滑动摩擦力影响因素、增减摩擦实例;
②
熟记平衡状态(静止/匀速直线),牢牢掌握二力平衡
“
同体、等大、反向、共线
”
四条件;
③
区分二力平衡与相互作用力(最易错期末考点),能根据运动状态反推受力、由受力判断运动状态。
2.思维:会对水平、竖直放置物体做受力分析,结合二力平衡求解静摩擦力、滑动摩擦力大小,破除
“
拉力越大摩擦力越大
”
误区。
3.掌握探究滑动摩擦力影响因素、探究二力平衡条件两大必考实验:实验原理(二力平衡测摩擦力)、控制变量法、实验改进、误差分析、反常现象原因分析。
4.能用摩擦、二力平衡解释生活、交通工具、体育运动相关物理现象,对接期末生活化命题。
)
二.期末考点分析+应对策略
(
(一)四大高频期末考点
考点1:摩擦力分类与增减摩擦(选择题必考)
命题特点:结合生活、交通工具、体育场景,区分增大/减小摩擦方法,判断静、滑动、滚动摩擦;近三年期末选择出现率95%。
考点2:摩擦力大小判断(重难点)
命题特点:推物体不动(静摩擦=推力)、匀速拉动(滑动摩擦=拉力)、变速拉动(滑动摩擦力不变,只由压力、粗糙程度决定),易错高频;填空+选择双考。
考点3:二力平衡条件与平衡状态判断
命题特点:判断物体是否受平衡力、根据平衡条件判断力大小;悬空物体、水平面物体受力分析必考。
考点4:二力平衡vs相互作用力(全卷易错压轴小考点)
命题特点:辨析两个力是平衡力还是相互作用力,核心区分:平衡力同体,相互作用力异体;实验探究必考空。
考点5:两大探究实验(实验大题必考,10-14分)
滑动摩擦力探究:匀速直线拉动原理、控制变量、改进装置(固定弹簧测力计、拉动木板);二力平衡:卡片实验剪卡片、扭转卡片的实验目的。
(二)应试应对策略
1.概念类:口诀记忆
平衡四条件:同体等大反向共线;平衡力同物,互作用力两物;
滑动摩擦只看压与糙,速度大小不影响。
2.受力分析解题步骤
第一步:先看运动状态(静止/匀速
→
平衡,受力平衡;变速
→
非平衡);第二步:竖直方向重力+支持力;水平方向拉力+摩擦力;第三步:平衡则等大。
3.实验题答题模板
控制变量答题句式:
××
不变,改变
××
,得出
……
;反常现象(小车仍静止):受桌面静摩擦力影响;卡片实验剪开:验证二力需作用在同一物体。
)
三.强化基础
(一)选择题
1.(2025·江苏盐城射阳期末)静止在水平课桌的物理课本,下列属于一对平衡力的是( )
A.书的重力和书对桌面压力 B.书的重力和桌面对书的支持力
C.书对桌面压力和桌面对书支持力 D.课桌重力和桌面对书本支持力
【答案】:B
【解析】:平衡力条件:同体、等大、反向、共线;A受力物体不同,C是相互作用力,D大小不相等。
2.(2025·江苏泰州姜堰期末)下列措施中,属于增大滑动摩擦力的是( )
A.轴承内加装滚珠 B.机器转轴加注润滑油
C.鞋底刻有深浅花纹 D.行李箱底部安装滚轮
【答案】:C
【解析】:A、D变滑动为滚动减小摩擦;B使接触面分离减小摩擦;C增大接触面粗糙程度增大摩擦。
3.(2025·江苏苏州吴江期末)用6N水平推力推静止在地面的木箱,木箱保持不动,木箱受到静摩擦力大小为( )
A.0N B.6N C.大于6N D.小于6N
【答案】:B
【解析】:木箱静止处于平衡状态,水平方向推力与静摩擦力二力平衡,大小相等。
4.(2025·江苏南通通州期末)物体做匀速直线运动,关于受力说法正确的是( )
A.一定不受力 B.一定只受一对平衡力 C.受合力为0 D.一定不受摩擦力
【答案】:C
【解析】:匀速直线是平衡状态,受力平衡,合力等于零;可受多组平衡力、可受摩擦力。
5.(2025·江苏淮安淮阴期末)手握装满水玻璃瓶竖直静止,增大手握瓶子的压力,瓶子受到的摩擦力( )
A.变大 B.变小 C.不变 D.无法确定
【答案】:C
【解析】:竖直方向摩擦力与瓶子总重力平衡,重力不变,静摩擦力不变;握力只改变最大静摩擦。
6.(2025·江苏镇江丹徒期末)探究滑动摩擦力实验中,匀速拉动木块的原理是( )
A.力能改变物体运动状态 B.二力平衡 C.力的作用是相互的 D.惯性定律
【答案】:B
【解析】:匀速时拉力和滑动摩擦力大小相等,利用二力平衡间接测摩擦力。
7.(2025·江苏扬州广陵期末)汽车刹车时车轮抱死,车轮摩擦变化是( )
A.滚动变滑动,摩擦力变大 B.滑动变滚动,摩擦力变小
C.始终滚动,摩擦力不变 D.始终滑动,摩擦力不变
【答案】:A
【解析】:正常行驶车轮滚动摩擦,抱死锁死后车轮不转,变为滑动摩擦,同等条件下滑动摩擦大于滚动摩擦。
8.如图所示的措施中,为了减小摩擦的是( )
A.机械表保养时上油 B.防滑垫表面做得凹凸不平
C.旋钮侧面制有条纹 D.轮胎上制有花纹
【答案】A
【解析】A.机械表保养时上油,是使接触面彼此分离来减小摩擦力,故A项正确.
BCD.防滑垫表面做得凹凸不平,旋钮侧面制有条纹,轮胎上制有花纹,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B项、C项、D项错误.
综上所述,本题正确答案为A.
9.在研究摩擦力时,小明同学用一块各侧面光滑程度完全相同的木块,在同一水平桌面上进行了三次实验。如图所示,当用弹簧测力计水平拉木块做匀速直线运动时,弹簧测力计三次示数F1、F2、F3的大小关系为( )
A. F1=F2>F3 B. F1>F2>F3 C. F2>F1>F3 D. F1<F2=F3
【答案】A
【解析】滑动摩擦力的大小跟压力大小和接触面的粗糙程度有关。而前两次实验中,压力大小和接触面的粗糙程度都相同,则木块受到的摩擦力相同,且由于木块做匀速运动,所以拉力等于摩擦力。故前两次实验中,弹簧测力计的示数相等,即F1=F2。第三次实验,在压力大小和接触面粗糙程度一定时,用滚动代替滑动,减小了摩擦力的大小。此时木块仍做匀速运动,所以此时所受的摩擦力和弹簧测力计的示数仍相等。但由于此时摩擦力变小,所以测力计的示数F3小于F1和F2。综合上面两种情况可得F1=F2>F3故选A。
10. 将弹簧测力计右端固定,左端与木块相连,木块放在上表面水平的小车上,弹簧测力计保持水平,现拉动小车沿水平向左运动,稳定时弹簧测力计的示数如图所示.则木块所受摩擦力的方向与大小分别是( )
A. 水平向右,3.4N B. 水平向左,3.4N C. 水平向左,2.6N D. 水平向右,2.6N
【答案】C
【解析】由图可知,弹簧测力计的最小分度值是0.2N,弹簧测力计的示数是2.6N,即弹簧测力计对木块的拉力是2.6N;木块相对于小车向右运动,则木块受的滑动摩擦力方向与木块的相对运动方向相反,水平向左;木块在水平方向上的受力情况如图所示,由于木块静止,处于平衡状态,由平衡条件得:滑动摩擦力f=F=2.6N故选C。
11. 如图所示,人沿水平方向推装满沙子的车,但没有推动,下列说法正确的是( )
A. 人对车的作用力小于车对人的作用力
B. 人对车的推力小于地面对车的摩擦力
C. 沙子受到的重力与地面对车的支持力是一对平衡力
D. 人对车的推力与地面对车的摩擦力是一对平衡力
【答案】D
【解析】A.人对车的作用力与车对人的作用力是相互作用力,大小是相等的,故A错误;B.人对车的推力与地面对车的摩擦力是一对平衡力,大小是相等的,故B错误;C.沙子受到的重力比地面对车的支持力要小,故不是平衡力,沙子和车的总重力与地面对车的支持力是一对平衡力,故C错误;D.人对车的推力与地面对车的摩擦力大小相等,方向相反,作用在同一物体同一直线上是一对平衡力,故D正确。故选D。
12.某学习小组对一辆在平直公路上做直线运动的小车进行观测研究.他们记录了小车在某段时间内通过的路程与所用的时间,并根据记录的数据绘制了路程与时间的关系图象,如图所示.根据图象可以判断( )
A.0~5s内,小车的平均速度是0.4m/s B.0~7s内,小车的平均速度是1.5m/s
C.2~5s内,小车受到的是非平衡力 D.5~7s内,小车受到的是非平衡力
【答案】A
【答案】A:0~5s内平平均速度v=0.4m/s,正确;B:0~7s内平均速度v≠1.5m/s,错误;
C:2~5s内小车做匀速直线运动,受平衡力,非平衡力的说法错误;D:5~7s内小车静止,受平衡力,非平衡力的说法错误。答案:A
(二)填空题
13.(2025·江苏盐城大丰期末)自行车相关结构:轮胎刻花纹通过________增大摩擦;刹车紧握闸皮通过________增大摩擦;车轴滚珠轴承通过________减小摩擦。
【答案】:增大接触面粗糙程度;增大压力;变滑动为滚动
【解析】:增大摩擦两种途径:增压、增粗糙;变滑动为滚动是常用减摩擦方法。
14.(2025·江苏连云港海州期末)二力平衡四个条件:两个力作用在________物体、大小________、方向________、同一直线上。
【答案】:同一;相等;相反
【解析】:二力平衡核心四要素,填空高频考点。
15.(2025·江苏宿迁宿豫期末)重40N物块在水平面匀速拉动,拉力8N,则滑动摩擦力为____N;撤去拉力物块减速滑行,摩擦力____N;在物块上方再加一个重物,匀速拉动摩擦力会____。
【答案】:8;8;变大
【解析】:匀速f=F=8N;滑动摩擦只与压力、粗糙有关,减速压力粗糙不变,摩擦力不变;加压摩擦力变大。
16.(2025·江苏徐州铜山期末)竖直墙面用35N压力压住22N木块静止,木块受到静摩擦力____N;压力增至50N,摩擦力____N;撤去压力木块下滑,下滑时受____摩擦。
【答案】:22;22;滑动
【解析】:静止竖直方向重力与静摩擦平衡,重力不变摩擦力不变;接触面相对滑动,产生滑动摩擦。
17.()2025·江苏常州武进期末)冰壶比赛:运动员刷冰,使冰面熔化形成水膜,通过________减小摩擦;冰壶向前滑行时受____摩擦;静止在冰面时不受____摩擦力。
【答案】:使接触面分离;滑动;滑动
【解析】:水膜隔开接触面减小摩擦;滑行接触面相对滑动为滑动摩擦;静止无相对滑动无滑动摩擦。
18.如图所示,物体重10N,被水平向左的力F压在竖直墙壁上,当F=50N时,物体沿竖直墙壁匀速下滑,这时物体受到的摩擦力是__________N,摩擦力的方向是_________________;当F=80N时,物体在墙壁上保持静止,此时物体受到的摩擦力是____________________。
【答案】 10 竖直向上 10N
【解析】物体沿竖直面匀速下滑时,竖直方向受重力和向上的摩擦力,二者应为平衡力,故摩擦力等于重力,为10N,方向竖直向上。物体静止时,竖直方向受向下的重力和向上的摩擦力,二者应为平衡力,即摩擦力还是10N,方向竖直向上。
19. 在探究“二力平衡的条件”的实验中,某同学采用的实验装置如图所示:当物体处于静止状态或______状态时我们认为它受到的力是相互平衡的.做该实验时,装置处于静止,细绳和弹簧测力计的质量忽略不计,不考虑细绳与滑轮之间的摩擦,两端挂的重物各为10N,则弹簧测力计的示数为______N,小车受到的合力为______N.
【答案】 匀速直线运动 10 0
【解析】(1)平衡状态包括静止状态或匀速直线运动状态,故当物体处于静止状态或匀速直线运动状态时我们认为它受到的力是相互平衡的.(2)定滑轮能改变力的方向但不改变力的大小,所以此时弹簧测力计的示数就等于下面挂的一个重物的重力10N;因小车处于平衡状态,即小车受到平衡力的作用,因平衡力作用在同一物体上,大小相等,方向相反,作用在同一条直线上,所以小车受到合力是0N.
20. 如图所示是同一木块先后两次在同一水平面上运动时在相等时间内连续拍摄的“频闪”照片.第二次木块从A点运动到B点的距离是____ cm; 由图可知,两次实验中木块的速度____ ,木块所受拉力的大小____ ( 均选填“相等”或“不相等”)。
【答案】 1.70 不相等 相等
【解析】长度的测量要求估读到分度值的下一位,只要在1.69cm~1.71cm之间即可。因为两次实验中都是在相等时间内连续拍摄的,但在相等时间内通过的路程不同,所以两次实验中木块的速度不相等。由两张照片可知,同一木块先后两次都在做匀速直线运动,由于木块对水平面的压力和粗糙程度不变,两次摩擦力相等,则两次所受拉力的大小相等。
(三)解答题
21.作图题
(1)如图所示,画出向右滑动的木块受到摩擦力的示意图;
(2)如图所示,物体沿粗糙斜面下滑,请作出物体所受重力和摩擦力的示意图。
【答案】
【解析】(1)因为木块在水平桌面上向右运动,所以它受到摩擦力方向向左,作用点在木块的底面上。(2)物体沿粗糙斜面下滑,物体与斜面之间发生了相对滑动,物体受到沿斜面向上的摩擦力的作用;物体受到的重力的方向是竖直向下的,这两个力都作用在物体的重心上。
22. 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.使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通过改变接触面粗糙程度而增大摩擦的是______;通过增大压力而增大摩擦的是______;通过变滑动为滚动而减小摩擦的是______;通过使接触面彼此分离而减小摩擦的是______.(只填写各选项前的字母)
(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 写出两个合理的情景.
【答案】 (1)A、E、H C、F B、G D (2)刹不了车;车不能启动 抓不稳车把;车子不能组装等
【解析】(1)A、轮胎上有花纹,在压力不变时,增大接触面的粗糙程度来增大摩擦;B、车轮做成圆形,是因为滚动摩擦小于滑动摩擦;C、塑料套紧紧套在车把上,通过增大压力,来增大摩擦;D、在转动部分加润滑油,以油膜代替转动部分直接接触,减小摩擦;E、脚踏板凹凸不平,在压力不变时,增大接触面的粗糙程度来增大摩擦;F、刹车时用力捏闸,接触面不变时,通过增大压力,来增大摩擦;G、车轴处装有滚珠,滚动代替滑动,减小摩擦;H、车把上有凹槽,在压力不变时,增大接触面的粗糙程度来增大摩擦;所以:属于通过改变接触面的粗糙程度而增大摩擦的是AEH;通过增大压力而增大摩擦的是CF;通过变滑动为滚动而减小摩擦的是BG;通过使接触面彼此分离而减小摩擦的是D.(2)如果没有摩擦会出现的现象有很多:因为自行车前进的力是地面对车轮的摩擦力,所以没有摩擦力,自行车不能前进;自行车要靠摩擦阻力停下来,所以没有摩擦,自行车刹不住车;没有摩擦,车把套一碰就会掉出来;没有摩擦,手握不稳车把等.
23. 在“探究二力平衡条件”的活动中,小马同学设计了如下图所示的探究方案,在该方案中他分别把栓有一个小盘的两根细线通过支架上的滑轮系在小木块的两端。
(1)该探究方案中的研究对象是______,对两侧放置砝码的小盘的要求是______ ;
(2)探究过程中他将两个50g的砝码分别放在左右两个小盘内,这是用于探究两个力的______和方向对物体平衡的影响;他还将木块转过一个角度,然后再松手,这是为了探究不在______上的两个力对物体平衡的影响;
(3)接着,他在右边小盘内又加入一个10g的小砝码,发现小木块仍然静止,其原因是:______ ,请写出一个改进该探方案的措施:______。
【答案】 (1)小木块 质量相等 (2)大小 同一直线 (3)木块与水平面间存在较大摩擦力 把木块换成装有轮子的小车
【解析】(1)实验时通过观察小车处于平衡状态时作用在小车上的两个力满足什么条件来得到二力平衡的条件的,因此研究对象是小车。实验时盛放钩码的小盘也要对小车施加拉力,为了防止小盘的拉力对实验产生影响,所以要两个小盘的质量相等。(2)两个砝码质量相等,提供的拉力也相等,这是探究两个力的大小对物体的平衡是否产生影响;木块转过一定角度后,两个力不再作用在同一直线上,这是为了探究两个力是否在同一条直线上对物体平衡的影响。(3)在右边小盘内又加入一个10g的小砝码后,此时木块受到右边的拉力大于左边的拉力,此时木块相对于桌面有向右运动的趋势,因此桌面对木块产生了一个摩擦力,这个摩擦力对实验造成了影响,使木块水平方向三个力的作用下处于了平衡状态。为了减小摩擦力的影响,可以把木块换成装有轮子的小车,用滚动摩擦来代替滑动摩擦来减小摩擦对实验的影响。
24. 如图甲是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景。
(1)小华将系于小卡片(重力可忽略不计)两对角线分别跨过左右支架上的滑轮,在线的两端挂上钩码,使作用在小卡片上的两个拉力方向___________,并通过改变___________来改变拉力的大小;
(2)当小卡片平衡时,小华将小卡片转过一个角度,松手后小卡片___________ (选填 “能”或“不能”)平衡。此实验步骤说明___________两个力才能平衡;
(3)为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡,在图甲所示情况下,小华下一步的操作是___________;
(4)在探究同一问题时,小明将木块放在水平桌面上,设计了如图乙所示的实验,同学们认为小华的实验优于小明的实验。其主要原因是( )
A.减少摩擦力对实验结果的影响 B.小卡片是比较容易获取的材料
C.容易让小卡片在水平方向上保持平衡 D.小卡片容易扭转
【答案】 (1)相反 所挂钩码的个数 (2)不能 作用在同一直线上 (3)把小卡片沿竖直方向剪成两半 (4)A
【解析】(1)线的两端挂上钩码,在钩码的作用下,线会向相反的方向拉小卡片,即拉力的方向相反;实验中通过改变钩码的数量来改变拉力的大小。(2)将小卡片扭转角度后松开,两侧的拉力不在同一直线上,松手后小卡片将不能保持平衡;通过该探究可以说明要想卡片平衡,受到的两个力必须在同一直线上。(3)要探究相互平衡的两个力必须在同一物体上,只要将小卡片一分为二,使这两个力不在同一物体上即可,具体做法可以用剪刀将卡片剪开。(4)小华实验用的小卡片重力小,悬在空中时绳子与滑轮间的摩擦力较小;小明实验用的木块放在水平桌面上,木块和桌面之间的摩擦力较大,摩擦力对实验结果的影响较大;所以,小华的实验优于小明的实验,其主要原因是减小了摩擦力对实验结果的影响,故A符合题意,BCD不符合题意。故选A。
25.为了探究“滑动摩擦力大小与什么因素有关”,小明设计了如图所示的实验,请你完成下列内容。
(1)将木块放在水平木板上,用弹簧测力计必须沿 方向拉动,使木块做匀速直线运动,此时木块受到的滑动摩擦力 弹簧测力计的示数(选填“大于”“等于”或“小于”);
(2)对比图A、B两次实验,是为了探究滑动摩擦力的大小与 的关系。在图A中,若拉着木块以比原来更大的速度做匀速直线运动,木块所受摩擦力的大小将 (选填“变大”“变小”或“不变”);
(3)在A、B、C三次实验中,滑动摩擦力最小的是 (选填“A”“B”或“C”)实验;
(4)为了验证滑动摩擦力的大小是否跟接触面积有关,用如图A、D所示的实验进行验证,结果发现:两次实验中,弹簧测力计的示数相同,可见,滑动摩擦力的大小与物体间接触面积大小 关;
(5)实验结束后,小明又对实验装置进行了改进,如图E所示,实验后发现效果更好,实验中,小明 (选填“需要”或“不需要”)匀速拉动长木板,此时,木块受到的摩擦力为 N。
【答案】(1)水平 等于(2)接触面的粗糙程度 不变 (3) A (4)无 (5)不需要 2.6
【解析】(1)弹簧测力计拉动木块时,弹簧测力计显示拉力大小,木块水平方向上受到水平向左的滑动摩擦力和水平向右的拉力,木块进行匀速直线运动时,这两个力是一对平衡力,大小相等,所以其目的是使滑动摩擦力等于弹簧测力计示数。(2)A、B两次实验接触面粗糙程度不相同,压力相同,弹簧测力计的示数不同,滑动摩擦力大小不相同,可探究滑动摩擦力大小跟接触面粗糙程度的关系。滑动摩擦力的大小与速度无关,在图A中,若拉着木块以比原来更大的速度做匀速直线运动,压力不变,接触面的粗糙程度不变,则木块所受摩擦力的大小将不变。(3)压力越小,接触面越光滑,则物体受到的摩擦力越小,对比A、B、C三次实验可知,滑动摩擦力最小的是A实验。(4)用如图A、D所示的实验进行验证,A、D的压力相同,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,滑动摩擦力相同,所以滑动摩擦力的大小与物体间接触面积大小无关。(5)由图E所示实验可知,拉动木板时物块保持不动,物块处于平衡状态,滑动摩擦力等于弹簧测力计的拉力,实验时不需要匀速拉动长木板;弹簧测力计的分度值为0.2N,示数为2.6N,故滑动摩擦力为2.6N。
26.在“探究二力平衡条件”的实验中,小明设置的实验装置如图甲所示,实验中砝码的质量相同。
(1)实验中是通过 来改变木块受到的拉力大小的;
(2)实验时,向左盘和右盘同时放入 (选填“等重”或“不等重”) 的砝码,这时木块保持静止; 但小明在实验时发现,若向左盘和右盘同时放入不等重的砝码,木块仍然保持静止,则产生这一现象的原因是 ;
(3)现保持F1与F2的大小相等,将木块换成小车,然后扭转一个角度,松手后,小车将发生转动,据此可以得出二力平衡时需要满足的一个条件是 ;
(4)在探究同一问题时,小红设计了如图乙所示的实验,同学们认为小红的实验优于小明的实验,其主要原因是 。
A.小卡片容易扭转 B.小卡片是比较容易获取的材料
C.容易让小卡片在水平方向上保持平衡 D.减小摩擦力对实验结果的影响
(5)小红在图乙的装置上用剪刀从小卡片的中间将小卡片剪开,可以探究相互平衡的两个力需要满足的条件是 ;
(6)如图甲,在木块的左右两边挂上相同的砝码,木块静止时,小木块受到 对平衡力作用;
(7)利用如图丙所示的装置,两个滑轮安装成不同的高度, (选填“能”或“不能”)探究二力平衡的条件。
【答案】(1)改变钩码的数量(2) 等重 见解析(3)平衡的两个力一定在同一直线上(4)D(5)见解析(6)两(7)能
【解析】(1)木块受到的拉力F1和F2分别等于水平桌面两端所挂砝码的重力,可以通过调整砝码的质量来改变F1和F2的大小。(2)实验时在两端的小盘里加砝码,当两边小盘中的砝码质量相同时,木块保持静止,说明相互平衡的两个力大小相等;实验时发现当两边所挂砝码不相等时,木块也能平衡,可能木块与桌面之间存在较大的摩擦力。(3)将小车转动一个角度,两个力不在同一直线上,小车将转动回来,说明一对平衡力需在同一直线上,所以实验中设计这一步骤的目的是验证二力平衡时的两个力一定在同一直线上。(4)小红实验用的小卡片重力小,悬在空中不受桌面对它的摩擦力影响;小明实验用的木块放在水平桌面上,木块和桌面之间存在摩擦力,摩擦力是不能消除的,实验要受到摩擦力影响,所以还是小红的实验方案好,故选D。(5)用剪刀从小卡片的中间将小卡片剪开,使这两个力不再共物,物体就不能静止,各自向相反的方向运动,可以探究相互平衡的两个力是作用在同一物体上。(6)如图甲,在木块的左右两边挂上相同的砝码,木块静止时,木块水平方向受到两个拉力是一对平衡力,竖直方向受到重力和支持力是一对平衡力,小木块受到两对平衡力作用。(7)因为左右两侧各通过一个定滑轮,定滑轮的位置虽然不等高,但是当两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一个物体上时,小卡片还是处于静止状态,照样能完成实验。
27.阅读短文,回答问题。
盐城新四军铁军纪念馆研学活动中的力学现象
盐城市新四军铁军纪念馆是本地红色研学核心基地,每学期我市中小学都会组织学生前往开展研学实践活动。同学们在参观过程中,随处可见蕴含二力平衡、摩擦力的物理现象。同学们佩戴的双肩背包静止背在肩头时,整体保持静止状态;行走在纪念馆平整防滑的大理石地面上,鞋底与地面产生摩擦保障行走安全。
在纪念馆展厅,工作人员摆放的红色文物展示台平稳静置在地面,不会发生滑动。同学们推动展厅内轻质宣传展板,轻微推力无法推动展板,增大推力后展板可缓慢匀速水平移动。参观结束后,同学们沿平缓台阶匀速步行下楼,全程保持匀速直线运动状态。此外,纪念馆的金属防护栏杆表面光滑,定期涂抹防护油,既能防锈又能改变接触面摩擦大小,所有生活场景中的力学规律,均可用二力平衡条件和摩擦力的相关知识解释。
(1) 静止放置在展厅地面的文物展示台,竖直方向上受到______和______,这两个力是一对平衡力。
(2) 同学们静止背负双肩背包时,背包所受合力为______;人匀速行走时,鞋底与地面之间的摩擦属于______摩擦。
(3) 轻微推力无法推动宣传展板,此时展板受到的静摩擦力______推力;展板匀速水平移动时,水平方向受力______。(选填“大于”“小于”“平衡”);正确的是( )
A.大于、不平衡 B.等于、平衡 C.小于、平衡 D.等于、不平衡
(4) 纪念馆栏杆涂抹防护油,是通过______接触面的粗糙程度、______接触面分离的方式减小摩擦。
(5) 学生匀速沿台阶下楼的过程中,自身重力和地面支持力______一对平衡力;此时学生的运动状态______改变。(选填“是/不是”“发生/不发生”)
【答案】(1) 重力;地面的支持力(2) 0N;静(3) B(4) 减小;使(5) 不是;不发生
【解析】(1)静止的物体处于平衡状态,竖直方向始终受到竖直向下的重力和地面竖直向上的支持力,二力满足同体、等大、反向、共线的平衡条件,是一对平衡力。(2)物体静止或匀速直线运动时受力平衡,合力为0;人行走时,鞋底与地面接触且无相对滑动,仅有相对运动趋势,属于静摩擦,防止行走打滑。(3)展板静止时,静摩擦力与推力二力平衡,大小相等;展板匀速直线运动,处于平衡状态,水平方向推力和滑动摩擦力受力平衡,故选B。
(4)在金属栏杆涂抹防护油,一方面可以填充接触面微小缝隙,减小接触面粗糙程度,另一方面可在接触面形成油膜,使接触面相互分离,双重作用减小摩擦力。(5)学生沿台阶下楼,重力竖直向下、支持力垂直台阶向上,两个力不在同一直线上,不满足二力平衡条件;学生做匀速直线运动,运动速度和方向不变,运动状态不发生改变。
四.提优训练
(一)选择题
1.(2025·盐城亭湖期末)A、B两木块A叠在B上,水平匀速拉动B,A随B同步匀速前进,则A水平方向受力情况( )
A.受向左摩擦力 B.受向右摩擦力 C.不受摩擦力 D.不确定
【答案】:C
【解析】:A匀速直线运动,水平无相对运动、无相对运动趋势,不受摩擦力。
2.(2025·泰州高港期末)同一木块先后在木板、毛巾面匀速拉动,下列说法正确( )
A.速度越快摩擦力越大 B.压力越大滑动摩擦力越大
C.拉力变大滑动摩擦力同步变大 D.木块悬空运动摩擦力变大
【答案】:B
【解析】:滑动摩擦力只由压力、接触面粗糙程度决定,与速度、拉力大小无关。
3.(2025·苏州昆山期末)竖直匀速爬升的爬杆运动员,受力平衡,摩擦力方向( )
A.竖直向下 B.竖直向上 C.水平向左 D.水平向右
【答案】:B
【解析】:重力竖直向下,二力平衡摩擦力与重力反向,竖直向上。
4.(2025·南通如皋期末)推力10N物体不动,推力增至18N匀速运动,推力改为25N加速,滑动摩擦力大小( )
A.10N B.18N C.25N D.介于10-18N
【答案】:B
【解析】:匀速时f=18N;加速压力粗糙不变,滑动摩擦力保持18N。
5.(2025·淮安洪泽期末)下列一对力属于相互作用力的是( )
A.桌子重力、地面对桌子支持力 B.人推墙的力、墙对人的推力
C.静止重物重力、绳子拉力 D.汽车重力、地面支持力
【答案】:B
【解析】:相互作用力作用在两个物体上;ACD均作用在同一物体,是平衡力。
6.(2025·镇江扬中期末)物体受平衡力作用,运动状态( )
A.一定静止 B.一定匀速直线 C.静止或匀速直线 D.加速运动
【答案】:C
【解析】:平衡状态只有两种:静止、匀速直线运动。
7.(2025·扬州宝应期末)气垫船离开水面行驶,减小摩擦原理是( )
A.变滑动为滚动 B.减小压力 C.接触面分离 D.减小粗糙程度
【答案】:C
【解析】:气垫喷出气体隔开船体与水面,接触面脱离减小摩擦。
8.(2025·连云港东海期末)小车在水平面先加速、再匀速、后减速,全程滑动摩擦力( )
A.逐渐变大 B.逐渐变小 C.始终不变 D.先小后大
【答案】:C
【解析】:压力、接触面粗糙不变,滑动摩擦力不受运动快慢、运动状态影响。
9. 日常生活中,摩擦有利也有弊.以下属于有害摩擦并需要减小的( )
A. 叉提蛋糕时,叉与蛋糕间的摩擦 B. 手拿起杯子时,手与杯子间的摩擦
C. 人爬杆时,人与杆的摩擦 D. 轴转动时,钢珠与轴承之间的摩擦
【答案】D
【解析】A.叉提蛋糕时,叉与蛋糕间的摩擦是有益的,因此A选项不符合题意; B.手拿杯子时,手与杯子间的摩擦是有益的,因此B选项不符合题意;C.人爬杆时,手与杆之间的摩擦是有益的,因此B选项不符合题意;D.轴转动时,钢珠与轴承之间的摩擦会造成机械磨损,而且浪费能量,因此钢珠与轴承间的摩擦是有害的,D选项符合题意。故选D。
10. 在研究滑动摩擦力时,小王利用同一木块进行了如图所示的三次实验,当用弹簧测力计水平拉动木块做匀速直线运动时,弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3,则F1、F2、F3大小关系正确的是( )
A. F1>F2>F3 B. F1<F2<F3 C. F1=F2=F3 D. F1>F2=F3
【答案】A
【解析】第一、二次实验在接触面的粗糙程度不变时,改变了压力大小,压力大的摩擦力大,故F2>F1;第二、三次实验在压力大小不变时,改变了接触面的粗糙程度,接触面的粗糙程度大的摩擦力大,故F1>F2;故A正确选A.
11.如下图所示,下列物体能处于平衡状态的是( )
A. B. C. D.
【答案】:C
【解析】:物体处于平衡状态的条件是受到的合力为零,即作用在同一物体上的力大小相等、方向相反且作用在同一直线上。A:两个力不是作用在同一直线上,合力不为零,不能平衡。
B:两个力大小不相等(F1=2N,F2=3N),合力不为零,不能平衡。C:两个力大小相等(均为2N)、方向相反且作用在同一直线上,合力为零,能平衡。D:两个力大小不相等(F1=10N,F2=9N),合力不为零,不能平衡。
12. 如图,静止在水平面上的物块,受水平拉力F作用,F随时间t的变化关系如图所示.从t=0开始,小兵每隔2s记录的物块位置和时刻如图所示,下列说法正确的是( )
A. 2﹣6s内,物块受到的摩擦力为4N B. 6﹣l2s内,物块受到的摩擦力为4N
C. t=10s时,物块的速度一定等于5m/s D. 第4s时,拉力F小于摩擦力
【答案】B
【解析】由图3知,12到18s物体在相同时间内通过的路程相等,做匀速直线运动,由图2知,此时受到的滑动摩擦力f=F=4N;A. 由图2知,2−6s内,物体受到的拉力F=2N,小于滑动摩擦力,所以此时物体应处于静止状态,所受静止摩擦力等于拉力等于2N,故AD错误;B. 由图3知,6−12s内,物体受拉力为6N,大于匀速运动时受到的滑动摩擦力,所以物体由静止变成运动,压力和接触面的粗糙程度都不变,所以6−10s所受摩擦力等于滑动摩擦力等于4N,故B正确;C. 由图3知,从10到12s时间内,物体的平均速度v==5m/s,而在这段时间内物体的拉力大于摩擦力,所以做加速运动,因此全程的平均速度应大于10s时的速度,即t=10s时,物块的速度一定小于5m/s,C错误.故选B.
点睛:由图丙确定物体在不同时间段的运动状态,根据匀速直线运动的时间段及图2,利用二力平衡条件确定摩擦力的大小.由此分析判断.
(二)填空题
13.(2025·徐州邳州期末)重32N小车:12N推力不动,静摩擦____N;20N推力匀速,滑动摩擦____N;推力28N加速,滑动摩擦____N。
【答案】:12;20;20
【解析】:静止静摩擦等于推力;匀速滑动摩擦力=20N,加速摩擦不变。
14.(2025·常州金坛期末)探究二力平衡卡片实验:左右钩码不等,卡片____;扭转卡片松手,卡片____;剪开卡片,两半卡片____。
【答案】:无法静止(发生滑动);转回原位置;各自下落
【解析】:质量不等→力大小不等不平衡;扭转→不在同一直线不平衡;剪开→不在同一物体不平衡。
15.(2025·盐城滨海县期末)轮滑鞋轮子滑行是____摩擦;刹车抱死轮子是____摩擦;手握轮滑鞋静止,手与鞋间是____摩擦。
【答案】:滚动;滑动;静
【解析】:轮转动为滚动摩擦;轮子锁死滑动;相对静止有趋势为静摩擦。
16.(2025·泰州兴化期末)雪橇压雪地滑行:增大雪橇载重,压力变大,滑动摩擦力____;在雪面撒沙子,粗糙变大,摩擦力____;雪橇底部涂润滑油,摩擦力____。
【答案】:变大;变大;变小
【解析】:增压、增粗糙→摩擦变大;润滑油分离接触面,摩擦减小。
17.(2025·苏州常熟期末)竖直向上匀速提重55N石块,拉力____N;匀速下放石块拉力____N;石块脱手自由下落,此时石块____摩擦力。
【答案】:55;55;不受
【解析】:匀速升降拉力与重力平衡;脱手无接触挤压,不存在摩擦力。
18.(2025·南通海安期末)减小摩擦三种常用方式:①变滑动为________;②使接触面互相________;③减小接触面受到的________。
【答案】:滚动;分离;压力
【解析】:减摩擦三类核心方法,期末高频三空填空考点。
19.如图所示,不计空气阻力,质量为0.02kg的气球A保持与水平面成45°角的方向匀速直线运动,则气球除了受重力,还要受到一个 N的力,此力的方向是 。气球所受重力的施力物体是 。(g取10N/kg)
【答案】0.2 竖直向上 地球
【解析】气球的重力,气球在空中做匀速直线运动,因此它受到的力是平衡力,不计空气阻力,气球受到竖直向下的重力和竖直向上的浮力是一对平衡力,由二力平衡条件可知,浮力的大小,物体由于地球吸引而受到的力叫做重力,故气球所受重力的施力物体是地球。
20.小宇用图甲探究“影响滑动摩擦力大小的因素”的实验时发现:在木块没有被拉动时,弹簧测力计也有示数,且示数会变化。若某次实验开始拉动木块直到木块匀速滑动的F﹣t图像如图乙所示,其中0~4s木块处于静止状态。由图乙可知:要使木块由静止开始运动,至少要用 N的水平拉力拉木块;木块在第6秒时受到的摩擦力大小为 N.
【答案】2.3;2.0.
【解析】由图乙可知,要使木块由静止开始运动,至少要2.3N的水平拉力;
木块在第6秒时由图乙可知,木块做匀速直线运动,受力平衡,则受到的摩擦力等于拉力,大小为2.0N。故答案为:2.3;2.0。
(三)解答题
21.作图题
(1)如图所示,画出静止在斜面上的物体所受的摩擦力。
(2)重15N的物体在20N的水平压力F作用下,沿竖直墙面匀速下滑,如图所示,请画出物体所受摩擦力的示意图。
(3)如图所示是遥控飞机沿图示虚线方向匀速飞行的情景,请画出遥控飞机竖直方向上的受力示意图。
【答案】
【解析】(1)物体在斜面上静止,有向下运动的趋势,则物体受到平行于斜面向上的摩擦力f,摩擦力的作用点在接触面上,也可以画在物体的重心上,如图 (2)沿竖直墙面匀速下滑,所以水平方向上压力和支持力是一对平衡力,竖直方向上重力和摩擦力是一对平衡力,由于重力为15N,所以摩擦力也是15N;过物体重心,沿竖直向上的方向画一条有向线段,用f表示,如图:(3)遥控飞机沿图示虚线方向匀速飞行的过程中,在竖直方向上,受到竖直向下的重力和竖直向上升力作用,这两个力是一对平衡力,重力从重心竖直向下画,升力从重心竖直向上画,
22. 在探究“影响滑动摩擦力大小的因素”实验中:
(1)为了测量滑动摩擦力的大小,小明把木块放在水平长木板上,如图所示,用弹簧测力计沿水平方向拉动,使其做______运动,此时木块受到的摩擦力大小与拉力大小______
(2)添加砝码,继续实验,这是为了探究______对滑动摩擦力大小影响.小明正确操作,完成实验.
(3)弹簧测力计是本实验中重要的测量器材,以下探究实验,在课本中也用到弹簧测力计的是______(填字母).
A.探究阻力对物体运动的影响 B.探究流体压强与流速的关系
C. 探究重力与质量的关系 D.探究质量与体积的关系
(4)小明在探究后反思:以上操作中不能保证匀速拉动物体,所以弹簧测力计的示数并不稳定.经老师引导后,将实验装置改变如图所示,当他拉出木板的过程中,发现弹簧测力计示数仍然不稳定,你认为仍然不稳定的原因可能是______ .
【答案】(1)匀速直线 相等 (2)压力 (3)C (4)木块表面粗糙程度不同
【解析】(1)用弹簧测力计沿水平方向拉动,使其做匀速直线运动,此时木块处于平衡状态,根据二力平衡条件可知,木块受到的摩擦力大小与拉力大小相等.(2)添加砝码,继续实验,接触面粗糙程度不变,压力增加,这是为了探究压力对滑动摩擦力大小的影响.(3)A.探究阻力对物体运动的影响时,通过小车运动的距离来反映阻力的影响,没有用到弹簧测力计,故A不符合题意.B.探究流体压强与流速的关系时利用的是压强计,没有用到弹簧测力计,故B错误.C.探究重力与质量的关系时要用弹簧测力计测量物体的重力,故C符合题意.D.探究质量与体积的关系要用天平测量物体的质量,没有用到弹簧测力计,故D错误.答案为C.(4)根据影响摩擦力的因素可知,在压力不变的情况下,弹簧测力计的示数不稳定,说明摩擦力是变化的,可能是木板表面的粗糙程度不同造成的.
23.为了探究“二力平衡的条件”,于是设计了如图甲所示的实验。设计与进行实验
(1)实验时通过调整 来改变拉力的大小,装置中定滑轮的作用是 。
(2)实验中应选择较 (选填“光滑”或“粗糙”)的桌面。
(3)实验中,为了方便操作判断,应使小车处于 状态作为平衡状态。
(4)为了验证相互平衡的两个力是作用在同一物体上的,小组同学用轻质小卡片代替图甲中的小车,如图乙所示,两端的托盘中加 时,小卡片保持静止,接下来的操作是 ,该装置还有一个优点是 。
(5)小明在实验中发现当左盘放入2 N的砝码、右盘放入1.5 N砝码时,小车也处于静止状态,此时小车受到的 (选填“是”或“不是”)平衡力,产生这一现象的原因可能是小车受到 力的影响。
【答案】(1)砝码数量 改变力的方向 (2)光滑 (3)静止 (4)相同数量的砝码 将小卡片一剪为二 避免摩擦力对实验的干扰 (5) 是 摩擦
【解析】(1)实验通过砝码的重力提供拉力,所以通过调整砝码的数量来改变拉力。定滑轮的作用为改变力的方向。(2)探究二力平衡的条件,需要避免桌面的摩擦力对实验的影响,所以选择光滑的桌面。(3)为了方便操作判断,实验中将小车静止状态作为平衡状态进行判别。(4)使得小卡片静止,需要在托盘中加入数量相同的砝码,验证相互平衡的两个力是作用在同一物体上的,接下来将小卡片一剪为二即可。使用小卡片代替小车可以避免摩擦力对实验产生干扰。(5)小车静止,受到平衡力的作用。左盘放入2 N的砝码、右盘放入1.5 N砝码时,小车也处于静止状态原因为受到摩擦力的影响。
24. 为了探究静摩擦力作用的相互性,并比较一对相互作用的静摩擦力的大小,某实验小组设计了如图(甲)所示的实验装置,整个装置放在水平桌面上,其中A、B两木块叠放在一起,两个轻质弹簧测力计C、D的一端与两木块相连,另一端固定在铁架台E、F上.后来经过讨论,完善了实验装置,如图(乙)所示:
(1)在理想情况下,B对A的静摩擦力的大小等于弹簧测力计 _____的示数,A对B的静摩擦力的大小等于弹簧测力计 _____的示数;(填“C”或“D”)
(2)在B下面放细圆木条的目的是 _____,在A上放钩码的目的是 _____;
(3)实验中需向右缓慢移动铁架台F,在此过程中,应使A、B保持相对 _____,整个装置静止后,读取两个弹簧测力计的示数F1、F2;(填“运动”或“静止”)
(4)分析实验数据,若 _____,则静摩擦力作用是相互的,且一对相互作用的静摩擦力大小相等。
【答案】 (1)D C (2)用滚动代替滑动,减小桌面对B的摩擦力对实验造成的影响 增大压力 (3) 静止 (4)F1=F2
【解析】(1)A受弹簧测力计D拉力和B对A的摩擦力,在A静止时,这两个力是一对平衡力,故B对A的静摩擦力的大小等于弹簧测力计D的示数,同理,A对B的静摩擦力的大小等于弹簧测力计C的示数。(2)在B下面放细圆木条的目的是用滚动代替滑动,减小桌面对B的摩擦力,减小因桌面的摩擦力对实验造成的影响.在A 上放钩码的目的是增大压力从而增大摩擦力。(3)本实验是为了探究静摩擦力作用的相互性,并比较一对相互作用的静摩擦力的大小,故实验中需向右缓慢移动铁架台F,在此过程中,应使A、B保持相对静止,使A、B之间的摩擦是静摩擦。整个装置静止后,读取两个弹簧测力计的示数F1、F2。
(4)分析实验数据,若F1=F2,则两者之间静摩擦力是相互作用的,且一对相互作用的静摩擦力大小相等。
25.在“探究二力平衡条件”的实验中,小明设置的实验装置如图甲所示。
(1)实验时,向左盘和右盘同时放入等重的砝码,这时木块保持静止,但小明在实验时发现,若向左盘和右盘同时放入不等重的砝码,木块仍然保持静止,则产生这一现象的原因是 ;
(2)现保持与的大小相等,将木块换成小车,然后扭转一个角度,松手后,小车将发生转动,据此可以得出二力平衡时需要满足的一个条件是 ;
(3)在探究同一问题时,小红设计了如图乙所示的实验装置,该装置中选择小卡片的目的是 ;
(4)当小卡片平衡时,小红将小卡片转过一个角度,两条线的方向 (“一定要”或“可以不”)平行,松手后小卡片 (选填“能”或“不能”)保持静止;
(5)利用如图丙所示的装置, (填“能”或“不能”)探究二力平衡的条件;
(6)小华认为,若采用如图丁所示的方案,必须测出物体所受的 和 的大小来进行比较。研究发现,在小华的方案中,只能根据相互作用的关系直接测 的大小,在未知二力平衡条件的前提下,另一个力无法直接测量,所以此方案无法实施。
【答案】(1)木块与桌面间存在摩擦力(2)两个力必须在同一直线上(3)减小摩擦力对实验的影响(4) 一定要 不能(5)能 (6) 重力 拉力 拉力
【解析】(1)若两边拉力不相等,则木块相对于桌面具有相对运动趋势,此时桌面对木块产生摩擦力的作用,木块在两个拉力及摩擦力的作用下保持静止。(2)将小车转动一个角度,两个力不在同一直线上,小车将转动回来,说明一对平衡力需在同一直线上,所以实验中设计这一步骤的目的是验证二力平衡时的两个力一定在同一直线上。(3)小红实验用的小卡片重力小,悬在空中不受桌面对它的摩擦力影响;小明实验用的木块放在水平桌面上,木块和桌面之间存在摩擦力,摩擦力是不能消除的,实验要受到摩擦力影响,所以选择小卡片可以减小摩擦力对实验的影响。(4)当小卡片平衡时,小红将小卡片转过一个角度,两条线的方向一定要平行,这样可以让两个力的方向相反,确保结论是由于两个力不在同一条直线造成的。两个力不在同一条直线,不满足二力平衡条件,松手后小卡片不能保持静止。
(5)丙图中,此时两个滑轮虽然不在同一高度,但是能够保证在同一直线上,所以能够完成本实验。(6)因为物体处于静止状态时受到的重力和拉力是平衡力,所以要采用如图丁的方案探究二力平衡的条件,必须测出物体所受的重力和拉力;弹簧测力计显示的示数是物体对测力计的拉力,测力计对物体的拉力和物体对测力计的拉力是相互作用力,所以根据相互作用的关系可以直接测出拉力的大小,在未知二力平衡条件的前提下,无法测出重力的大小,所以此方案无法实施。
26. 起重机吊着重1000 N的物体,当物体在空中静止时求:
(1)求钢丝绳对物体的拉力是多少N?
(2)一个桥头立着如图所示的限重标志牌,这座水平桥面受到的压力超过多少时,就可能发生危险?(g=10N/kg)
解:(1)物体在空中静止,物体处于平衡状态,在竖直方向上对物体进行受力分析,物体受到竖直向下的重力G为1000N,受到竖直向上的拉力F,这两个力是一对平衡力,大小相等,所以,绳对物体的拉力F为F=G=1000N
(2)如图所示的标志牌,表示允许通过的最大质量为15t=15000kg,即该桥限重为
G=mg=1.5×104kg×10N/kg =1.5×105N则当水平桥面上受到的压力超过1.5×105N时,就可能发生危险。
答:(1)求钢丝绳对物体的拉力是1000N;
(2)这座水平桥面受到的压力超过1.5×105N时,就可能发生危险。
27.阅读短文,回答问题。
国产智能巡检机器人助力校园安全运维
随着科技发展,国产小型智能巡检机器人已广泛应用于全国中小学,盐城多所中小学已引入该设备用于校园楼道、操场、走廊的日常安全巡检,是新时代校园智慧建设的重要成果。这款轻量化巡检机器人自重较小,依靠底部橡胶滚轮实现移动,适配校园各类地面环境。
机器人待机静置在校园地面时,始终保持静止平衡状态。启动后,机器人以恒定速度沿校园走廊水平匀速直线巡检,滚轮与地面产生滚动摩擦,保障平稳移动。当机器人遇到杂物轻微卡顿、低速受阻时,会增大电机动力向前缓慢移动;当完成巡检停靠在墙角时,保持静止不动。
技术人员介绍,机器人底部滚轮采用耐磨橡胶材质,通过增大接触面粗糙程度提升行走稳定性;机器人机身设计平整光滑,最大程度减少空气摩擦阻力。机器人全程匀速运行、定点静止,所有运动状态变化,均严格遵循二力平衡与摩擦力的物理规律,是科技与初中物理知识结合的典型实例。
(1) 智能巡检机器人静止停靠在地面时,受力状态为______,水平方向______摩擦力的作用。
(2) 机器人水平匀速巡检时,牵引力大小______滑动摩擦力大小,机器人所受外力合力为______。
(3) 机器人底部采用橡胶滚轮,正常行驶时是______摩擦;若滚轮抱死滑行,会变为______摩擦。正确的是( )
A.滚动、滑动 B.滑动、静摩擦 C.静、滚动 D.滚动、静摩擦
(4) 机器人匀速向前巡检过程中,速度增大后,接触面压力不变,滑动摩擦力大小______;地面越粗糙,摩擦力越______。
(5) 机器人卡顿受阻缓慢移动时,处于非平衡状态,受力______;静止待机时,竖直方向的重力和支持力______。(选填“平衡/不平衡”“平衡/不平衡”)
【答案】(1) 平衡;不受(2) 等于;0N(3) A(4) 不变;大(5) 不平衡;平衡
【解析】(1)机器人静止属于平衡状态,竖直方向重力与支持力平衡;水平方向无推力、无相对运动及运动趋势,因此不受摩擦力作用。(2)匀速直线运动为平衡状态,水平方向牵引力与摩擦力二力平衡,大小相等;处于平衡状态的物体,所受所有外力的合力为0N。(3)滚轮滚动前行时,接触面交替接触,产生滚动摩擦;滚轮抱死不再转动,机身与地面发生相对滑动,产生滑动摩擦,同等条件下滑动摩擦力大于滚动摩擦力,故选A。(4)滑动摩擦力的大小只与压力大小、接触面粗糙程度有关,与物体运动速度无关;压力不变时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。(5)机器人卡顿受阻、运动状态改变,属于非平衡状态,受力不平衡;静止待机时竖直方向重力与支持力满足二力平衡全部条件,是一对平衡力。
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