5.4 摩擦力(重难点专练)物理新教材沪科版(五四学制)八年级上册
2026-09-14
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摘要:
**基本信息**
以“概念辨析-实验探究-实际应用”为逻辑主线,通过三步解题法系统构建摩擦力专项突破体系,强化科学思维与物理观念。
**专项设计**
|模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|三种摩擦|14题(含选择/填空/作图)|类型速判(相对运动状态)、大小定向(二力平衡/压力与粗糙程度)、方向避坑(假设光滑法)|从摩擦类型识别到大小计算、方向判断,构建完整认知链|
|探究滑动摩擦力因素|10题(含实验分析/数据处理)|实验原理(二力平衡)、控制变量法(压力/粗糙程度)、拓展场景分析|基于实验探究深化影响因素理解,培养科学探究能力|
|摩擦利用与防止|11题(生活场景应用题)|属性判断(有益/有害)、原理对应(压力/粗糙程度/滚动)、场景速判|联系实际强化应用,体现科学态度与社会责任|
内容正文:
5.4 摩擦力
题型01 三种摩擦
题型02 探究影响滑动摩擦力大小的因素
题型03 摩擦的利用与防止
▌题型01 三种摩擦
“三种摩擦”解题技巧可按三步快速破题:
1. 类型速判:先看相对运动状态,接触面间有相对运动趋势但未滑动为静摩擦,已发生相对滑动为滑动摩擦,轮子/球等接触点持续变换的滚动为滚动摩擦,直接排除无关干扰项。
2. 大小定向:静摩擦严格用二力平衡求解,与“驱动趋势的外力”等大同向反向,不随推力随意变化;滑动摩擦只锁定压力、接触面粗糙程度两个变量,与接触面积、运动速度无关;滚动摩擦只需记住远小于同条件下的滑动摩擦。
3. 方向避坑:用“假设光滑法”判断,假设接触面无摩擦,物体滑动的反方向就是摩擦力方向,注意摩擦力不一定是阻力,人走路、车启动的动力都来自静摩擦。
1.下列四种现象中,一定不存在摩擦力的是( )
A.水平静止 B.匀速直线运动
C.推但没推动 D.斜面静止
【答案】A
【详解】A.水平面上静止的物体,没有相对运动或相对运动的趋势,不会产生摩擦力,故A符合题意;
B.水平面上匀速直线运动的物体,与水平面有相对运动,且受力平衡,推力等于摩擦力,因此存在摩擦力,故B不符合题意;
C.水平面上推但没推动的物体,与水平面有相对运动的趋势,且受力平衡,推力等于摩擦力,因此存在摩擦力,故C不符合题意;
D.斜面上静止的物体,相对于斜面有下滑的趋势,因而受到摩擦力,故D不符合题意。
故选A。
2.下列关于摩擦力的几种说法中正确的是( )
A.一个物体在另一个物体表面滑动时一定会受到滑动摩擦力
B.滑动摩擦力的方向总是和物体相对运动的方向相反
C.猴子匀速向上爬杆时受到的摩擦力方向向下
D.生活中所有的摩擦力对我们而言都是没有好处的
【答案】B
【详解】A.一个物体在另一个物体表面滑动时,若接触面光滑,则不会产生滑动摩擦力,故A错误;
B.滑动摩擦力的方向总是和物体相对运动的方向相反,但可能与物体运动的方向相同,故B正确;
C.猴子匀速向上爬杆时,处于平衡状态,受到的重力和摩擦力是一对平衡力,重力的方向竖直向下,则受到的摩擦力方向向上,故C错误;
D.生活中有的摩擦力是有益的,我们称之为有益摩擦,如人走路时地面对人的摩擦力,故D错误。
故选B。
3. 下图所示的是滚铁环的情景。下列说法不正确的是( )
A.铁钩杆与手之间的摩擦是静摩擦 B.铁钩与铁环之间的摩擦是滑动摩擦
C.铁环与地面之间的摩擦是滚动摩擦 D.铁环受到地面的摩擦力方向是向前的
【答案】D
【详解】A.铁钩杆与手之间没有相对滑动,只有相对运动的趋势,这种摩擦属于静摩擦,故A正确,不符合题意;
B.铁钩与铁环接触时,铁钩在铁环表面滑动,它们之间的摩擦是滑动摩擦,故B正确,不符合题意;
C.铁环在地面上滚动,铁环与地面之间的摩擦是滚动摩擦,故C正确,不符合题意;
D.铁环向前滚动时,相对地面有向前运动的趋势,所以地面给铁环的摩擦力方向是向后的,而不是向前的,故D错误,符合题意;
故选D。
4.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。
5.关于下图所示的漫画,下列说法错误的是( )
A.图甲中,人对箱子的推力等于箱子受到的摩擦力
B.图乙中箱子受到的摩擦力大于图甲中箱子受到的摩擦力
C.图丙中,人对箱子的推力始终大于箱子受到的摩擦力
D.图丙中,箱子在同一水平面上滑动时受到的摩擦力大小不变
【答案】C
【详解】A.图甲中,箱子静止不动,处于平衡状态,由二力平衡条件得,人对箱子的推力等于箱子受到的摩擦力,故A正确,不符合题意;
B.图乙中箱子仍然静止不动,此时人对箱子的推力仍等于箱子受到的摩擦力,而箱子受到的推力变大,故箱子受到的摩擦力变大,即图乙中箱子受到的摩擦力大于图甲中箱子受到的摩擦力,故B正确,不符合题意;
C.丙图中表示木箱在水平地面上已运动起来,但人已经摔倒,不再对木箱施加推力,故C错误,符合题意;
D.图丙中,箱子在同一水平面上滑动时,箱子对水平面的压力不变,接触面的粗糙程度不变,则箱子受到的滑动摩擦力大小不变,故D正确,不符合题意。
故选C。
6. 下列两物体间的摩擦属于滑动摩擦的是__________,属于滚动摩擦的是__________,属于静摩擦的是__________。(填字母)
A.用圆珠笔写字时,圆珠笔与纸之间
B.人正常走路时,鞋底与地面之间
C.汽车行驶时,车轮与地面之间
D.自行车刹车时,刹车胶皮与车圈之间
【答案】 D AC B
【详解】当物体与接触面之间仅存在相对运动的趋势,而并未产生相对运动时产生的摩擦称为静摩擦;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,这种摩擦称为滑动摩擦;当物体与接触面之间并未直接接触,中间隔有可滚动的物体,如滚珠、圆柱或滚针等,或一个物体在另一个物体上自由滚动,这种摩擦称为滚动摩擦。用圆珠笔写字时,笔头在纸上滚动,笔头与纸之间的摩擦是滚动摩擦;走路时,鞋底和地面没有相对运动,鞋底与地面间的是静摩擦;汽车行驶时,车轮与地面之间发生滚动,属于滚动摩擦;自行车刹车时,刹车橡皮与车圈之间发生相对滑动,属于滑动摩擦。综上,两物体间的摩擦属于滑动摩擦的是D,属于滚动摩擦的是AC;属于静摩擦的是B。
7. 如图所示,物重为G的物体静止在粗糙的水平地面上,这个物体所受的摩擦力为_______N:如果用大小为10N的力水平向右拉物体,物体没有被拉动,此时物体受到摩擦力的作用,大小为______N,方向_____。
【答案】 0 10 水平向左
【详解】物体静止在水平面上,没有发生相对运动和运动趋势,故物体不受摩擦力,即摩擦力为0N。
如果用大小为10N的力水平向右拉物体,物体没有被拉动,但有运动的趋势,受到静摩擦力的作用,此时的静摩擦力与拉力是一对平衡力,故f=F=10N,摩擦力的方向与拉力方向相反,即摩擦力方向水平向左。
8. 如下图所示,小明同学在体育课上进行竖直爬杆训练,双脚离地静止时,手握得越紧,小明与杆之间的摩擦力________(选填“越大”“越小”或“不变”);匀速上爬过程中小明受到竖直________(选填“向上”或“向下”)的摩擦力。
【答案】 不变 向上
【详解】[1]匀速上爬过程中,小明受到的摩擦力与重力是一对平衡力,大小相等,而重力不变,所以小明手握得紧时,小明与杆之间的摩擦力不变;
[2]匀速上爬过程中,小明有向下运动的趋势,所以受到的摩擦力方向向上。
9.如图所示,一个物体重10N,用30N的力F垂直于墙壁压住物体使其静止,则物体受到的摩擦力大小是________N;若压力增大到50N时物体仍然静止,则物体受到的摩擦力将________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】 10 不变
【详解】[1]用30N的力F垂直于墙壁压住物体使其静止,处于平衡状态,受平衡力作用,即物体在竖直方向上受竖直向下的重力和竖直向上静摩擦力的作用,故摩擦力为f=G=10N
[2]若压力增大到50N时物体仍然静止时,物体仍平衡,受到的重力不变,与之平衡的摩擦力不变,即摩擦力仍为10N。
10. 如图所示,重100N的木箱放在水平地面上,某同学用20N的力水平向左推木箱,没有推动,此时木箱受到地面的摩擦力为___________N,方向是___________。当用40N的力水平向左推木箱时,木箱做匀速直线运动,此时木箱受到地面的摩擦力是___________N。
【答案】 20 水平向右 40
【详解】重为100N的木箱放在水平地面上,某同学用20N的力水平向左推木箱,没有推动,木箱受到的推力和摩擦力是一对平衡力,大小相等,方向相反,此时木箱受到地面的摩擦力为20N,方向是水平向右。
当用40N的力水平向左推木箱时,木箱做匀速直线运动,木箱受到的推力和摩擦力是一对平衡力,此时木箱受到地面的摩擦力是40N。
11. 如图所示,自行车正常向前行驶的时候,车后轮和地面的摩擦力的方向是______,车前轮和地面的摩擦力的方向是______。(均选填“向前”或“向后”)
【答案】 向前 向后
【详解】因为自行车的后轮是驱动轮,前轮是从动轮;自行车正常向前行驶的时候,后轮对地面有一个水平向后的摩擦力,由于物体间力的作用是相互的所以地面也同时给后轮一个水平向前的摩擦,这个摩擦力驱动自行车向前运动;前轮受到的地面的摩擦力将阻碍它向前运动,故地面对前轮的摩擦力方向是向后。
12. 重200N的木箱放在粗糙程度相同的水平地板上,用水平推力推木箱。推力为30N时,没推动,木箱所受摩擦力为_______N;推力为50N时,木箱做匀速直线运动;推力为80N时,木箱做加速运动;撤去推力,木箱做减速运动,它所受摩擦力为_______N。
【答案】 30 50
【详解】[1]推力为30N时,没推动,此时木箱处于平衡状态,受到的摩擦力是静摩擦力,根据二力平衡条件可知,静摩擦力与推力的大小相等为30N。
[2]当推力为50N时,木箱做匀速直线运动,处于平衡状态,产生的摩擦力属于滑动摩擦力,大小与此时的推力大小相等为50N;撤去推力,木箱做减速运动,此时的摩擦力为滑动摩擦力,由于压力和接触面的粗糙程度不变,因此滑动摩擦力不变仍为50N。
13. 如图,物体A B叠放在水平面上,在拉力F的作用下A、B物块一起向右做匀速直线运动,若,则物块A受到的摩擦力为________N,若增大F至6N,则B受到地面的摩擦力为________N。
【答案】 0 4
【详解】A、B一起向右做匀速直线运动,所以A、B没有相对运动的趋势,A、B间没有摩擦力,则木块A受到的摩擦力大小为0N。
A和B整体水平方向上受到水平向右的拉力F和水平向左的滑动摩擦力,整体进行匀速直线运动,这两个力是平衡力,大小相等,F是4N,所以B受到地面的滑动摩擦力f=4N,若增大F至6N,压力和接触面粗糙程度不变,滑动摩擦力f大小不变,B受到地面的摩擦力仍为4N。
14. 如下图所示,物体在斜面上静止。请画出其受到的摩擦力的示意图。
【答案】见解析。
【详解】物体在斜面上静止,有向下运动的运动趋势,则物体受到平行于斜面向上的静摩擦力f,摩擦力作用在物体上,如图所示:
▌题型02 探究影响滑动摩擦力大小的因素
“探究影响滑动摩擦力大小的因素”解题可按三步快速突破:
1. 实验原理速判:牢记木块水平匀速直线运动时,拉力与滑动摩擦力二力平衡,弹簧测力计示数等于摩擦力大小,这是所有实验数据推导的核心依据。
2. 控制变量法避坑:探究某一因素影响时必须固定其余变量,比如验证接触面积对摩擦力的影响时,切不可削切木块(会同步改变压力),应将同一木块平放、侧放完成对比,结论明确滑动摩擦力与接触面积、运动速度均无关。
3. 拓展场景速解:跨场景判断摩擦增减时,严格从“压力大小、接触面粗糙程度”两个维度分析,加润滑油、变滑动为滚动属于使接触面分离的减摩操作,鞋底花纹、捏车闸对应增摩的两类典型方法。
1.探究“滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验操作如图,下列分析正确的是( )
A.图乙和图丙两实验,探究的是滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系
B.实验中,弹簧测力计水平匀速拉动木块,速度越大,摩擦力越大
C.若撤去拉力F,木块会慢慢停下来,说明木块受到了摩擦力的作用
D.图甲和图乙两实验,可得出“滑动摩擦力大小与物体的质量有关”的结论
【答案】C
【详解】A.图乙和图丙两实验,探究的是滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系,没有控制压力相等,故A错误;
B.滑动摩擦力的影响因素是压力和接触面的粗糙程度,与速度无关,故B错误;
C.力可以改变物体的运动状态,撤去拉力F,木块会慢慢停下来,说明木块受到了摩擦力的作用,故C正确;
D.由甲、乙两图可知,甲和乙都是木板表面,接触面粗糙程度相同,可以探究的是滑动摩擦力大小与压力大小的关系,故D错误。
故选C。
2.如图所示,小明将材料相同且底部表面粗糙程度相同的甲和乙分别放置在同一块水平长木板上,用弹簧测力计水平向右拉,甲的速度为v1,乙的速度为v2,弹簧测力计的示数分别为1.2N和1.8N(忽略空气阻力),下面说法正确的是( )
①v1可以等于v2
②甲的质量一定等于乙的质量
③乙对长木板的滑动摩擦力的方向为水平向右
④长木板对甲的滑动摩擦力的方向为水平向右
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
【答案】A
【详解】①只要拉动物体做匀速直线运动,物体受到的拉力就与摩擦力平衡,大小相等,所以v1可以大于、等于或小于v2,故①正确;
②接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大,弹簧测力计对乙的拉力较大,乙受到的摩擦力较大,甲和乙材料相同且底部表面粗糙程度相同,所以甲对木板的压力小于乙对木板的压力,甲的重力小于乙的重力,甲的质量小于乙的质量,故②错误;
③长木板相对乙木块向左运动,所以长木板受到木块向右的摩擦力,故③正确;
④甲木块相对长木板向右运动,所以甲木块受到长木板向左的摩擦力,故④错误。
故A正确,BCD错误。
故选A。
3.如图所示,是“探究滑动摩擦力大小与什么因素有关”的实验装置,其中长方体物块放在水平桌面上(该物块六个面的粗糙程度均相同),下列说法正确的是( )
A.物块在向右做匀速直线运动的过程中,物块对桌面的摩擦力方向水平向左
B.测力计水平拉着物块做匀速直线运动,其示数等于物块所受滑动摩擦力大小
C.若测力计水平拉着物块做加速直线运动,则物块所受的滑动摩擦力不断增大
D.若将长方体物块由平放改为侧放,则其在桌面上滑动时所受的摩擦力将变小
【答案】B
【详解】A.物块在向右做匀速直线运动的过程中,木块受到桌面的摩擦力向左,故物块对桌面的摩擦力方向水平向右,故A错误;
B.测力计水平拉着物块做匀速直线运动,木块在水平方向上受到平衡力作用,受到的摩擦力等于拉力,故其示数等于物块所受滑动摩擦力大小,故B正确;
C.滑动摩擦力的大小与压力和接触面粗糙程度有关,与速度无关,若测力计水平拉着物块做加速直线运动,则物块所受的滑动摩擦力不变,故C错误;
D.滑动摩擦力的大小与压力和接触面粗糙程度有关,与接触面积无关,若将长方体物块由平放改为侧放,则其在桌面上滑动时所受的摩擦力将不变,故D错误。
故选B。
4.在“测量滑动摩擦力”实验中,向右匀速拉动滑块如图甲、向左拉动木板如图乙。两种方法中,选择______(填“甲”或“乙”)更易操作、更合理;两种方法中,滑块所受到的滑动摩擦力方向______(填“相同”或“不同”)。
【答案】 乙 相同
【详解】甲是用弹簧测力计水平拉动滑块,当滑块做匀速直线运动时,滑块处于平衡状态,拉力与摩擦力是一对平衡力,由平衡条件可知,摩擦力等于测力计拉力,因此实验时应控制滑块做匀速直线运动;而乙是拉动木板,滑块静止,滑块处于平衡状态,滑块受到的拉力都等于测力计的拉力,实验时不需要控制木板做匀速直线运动,便于实验操作,同时测力计是静止的,便于对测力计读数。所以两种方法中,选择乙更易操作、更合理;两种方法中,滑块相对于木板均向右运动,受到的滑动摩擦力方向均水平向左。
5. 小燕通过实验探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关:
(1)图甲:她将木块M置于水平桌面的木板上,用轻质弹簧测力计沿着水平方向拉动M,M的运动状态和弹簧测力计的示数如下表所示,木块M受到的滑动摩擦力的大小为______N;
木块运动状态
…
静止
静止
加速
匀速
弹簧测力计示数F/N
…
0.4
0.5
0.7
0.6
(2)图甲、乙所示的实验情景,其目的是在保证______的条件下,研究滑动摩擦力的大小是否跟______有关。
【答案】(1)0.6 (2) 接触面粗糙程度相同 压力大小
【详解】(1)由表格数据知,木块匀速直线运动时,弹簧测力计的示数为0.6N,此时木块处于平衡状态,所受测力计的拉力与所受的摩擦力是一对平衡力,所以木块M所受的滑动摩擦力的大小为0.6N。
(2)图甲和乙中,接触面的粗糙程度不变,压力改变,所以是在保证接触面的粗糙程度相同的条件下,探究滑动摩擦力与压力大小的关系。
6. 在探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关时,小阳利用两张材料相同、目数不同的砂纸(目数越小表面越粗糙)等器材,进行了如下图所示的实验。
(1)该实验的研究对象是___________,当弹簧测力计竖直向上匀速拉动绳子时,该研究对象受到的滑动摩擦力的方向______;
(2)甲、乙两次实验的目的是___________,甲、丙两次实验中的控制变量是______。
【答案】(1) 木块 水平向左 (2) 探究滑动摩擦力大小与压力大小是否有关 压力大小
【详解】(1)实验时拉着木块沿水平方向做匀速直线运动,此时木块处于平衡状态,利用二力平衡知识可以得出木块所受的摩擦力,故此时的研究对象是木块,其受到弹簧测力计的拉力水平向右,受到的摩擦力方向水平向左,大小等于弹簧测力计的示数。
(2)分析实验甲、乙可知,接触面的粗糙程度相同,压力不同,是探究滑动摩擦力大小与压力大小是否有关。
甲、丙两次实验中压力大小相同,接触面的粗糙程度不同,探究的是接触面的粗糙程度对滑动摩擦力大小的影响。所以控制变量是压力大小。
7.在“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验中,小慧做了如图三次实验。
(1)实验前,需要对弹簧测力计在______(选填“水平”或“竖直”)方向上调零;
(2)物体在水平方向上受到摩擦力和拉力作用,要使摩擦力等于拉力,物体必须做___________运动,依据原理是__________________;
(3)比较甲、乙两次实验,可以得出结论:___________;
(4)比较图甲、丙两次实验,是为了探究滑动摩擦力大小与______的关系;
(5)图甲中,小慧将木板固定,水平拉动木块,拉力逐渐增大,则木块受到的滑动摩擦力______(选填“变大”、“变小”或“不变”);
(6)小华同学发现小慧实际操作中弹簧测力计示数不稳定,于是改进了实验如图丁,改进后水平向左拉动木板B,这样操作的好处是____________。
【答案】(1)水平 (2)匀速直线 二力平衡的条件
(3)当接触面的粗糙程度一定时,压力越大,滑动摩擦力越大
(4)接触面粗糙程度 (5)不变
(6)不需要控制木板做匀速直线运动,操作更简便,读数也更准确
【详解】(1)拉动木块是沿水平方向,故调零也是水平方向,以免弹簧测力计重力影响实验。
(2)只有沿水平方向用弹簧测力计拉着物体做匀速直线运动,物体在水平方向上受到平衡力的作用,根据二力平衡可知,弹簧测力计所示的水平拉力大小(测力计示数)才等于木块与长木板摩擦力的大小。
(3)对比甲、乙两次实验知,接触面粗糙程度相同,乙中压力大,测力计示数更大,故得到结论:在接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大。
(4)比较图甲、丙两次实验,压力大小相同,接触面的粗糙程度不同,故可探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系。
(5)滑动摩擦力的大小只与压力大小和接触面粗糙程度有关,拉力增大时,这两个因素都没有改变,所以木块受到的滑动摩擦力不变。
(6)改进后,拉动木板时,木块相对于地面静止,受到的滑动摩擦力和弹簧测力计的拉力始终是一对平衡力,所以弹簧测力计的示数会稳定不变,不需要控制木板做匀速直线运动,操作更简便,读数也更准确。
8.如图所示是“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验。
(1)用较小的力拉木块,木块保持静止,此时木块___________(选填“受”或“不受”)摩擦力。
(2)实验过程中,必须用弹簧测力计沿水平方向拉着木块做___________运动,根据___________原理,木块受到的滑动摩擦力大小等于弹簧测力计的示数。
(3)分析图甲和图乙可知:在接触面粗糙程度相同时,___________越大,滑动摩擦力越大。
(4)下列事例中应用了甲、丙两次实验结论来增大摩擦力的是___________(填写字母符号)。
A.自行车轮胎上刻有花纹
B.给自行车链条涂抹润滑油
C.用力捏自行车的刹车,车更容易停下来
(5)完成上述探究后,继续用图中装置进行实验,作出拉力与时间关系图像如图丁所示,物体运动的速度与时间关系图像如图戊所示。则物体在第时所受的摩擦力大小为___________。
【答案】(1)受 (2)匀速直线 二力平衡 (3)压力 (4)A (5)2
【详解】(1)当用较小的力拉木块,木块保持静止时,处于平衡状态。木块在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、方向相反,所以此时木块受摩擦力。
(2)实验过程中,必须用弹簧测力计沿水平方向拉着木块做匀速直线运动。因为当木块做匀速直线运动时,木块处于平衡状态,在水平方向上受到的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力,根据二力平衡原理,这两个力大小相等,所以木块受到的滑动摩擦力大小等于弹簧测力计的示数。
(3)分析图甲和图乙可知,接触面的粗糙程度相同,图乙中木块对木板的压力大于图甲中木块对木板的压力,且图乙中弹簧测力计的示数大于图甲中弹簧测力计的示数,即图乙中木块受到的滑动摩擦力大于图甲中木块受到的滑动摩擦力,所以在接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大。
(4)甲、丙两次实验中,压力相同,接触面的粗糙程度不同,丙中接触面更粗糙,弹簧测力计的示数更大,即丙中木块受到的滑动摩擦力更大,所以可得结论:在压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
A.自行车轮胎上刻有花纹,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,应用了甲、丙两次实验结论。故A符合题意;
B.给自行车链条涂抹润滑油,是通过使接触面分离来减小摩擦力,没有应用甲、丙两次实验结论。故B不符合题意;
C.用力捏自行车的刹车,是在接触面粗糙程度一定时,通过增大压力来增大摩擦力,应用了甲、乙两次实验结论。故C不符合题意。
故选A。
(5)由图戊可知,物体在4−6s内做匀速直线运动,此时物体处于平衡状态,在水平方向上受到的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力,大小相等。由图丁可知,物体在4−6s内拉力F=2N,所以物体在4−6s内受到的滑动摩擦力f=F=2N。因为滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度以及接触面的材料有关,在4−6s内和6−7s内,物体对水平面的压力大小和接触面的粗糙程度以及接触面的材料都不变,所以滑动摩擦力大小不变,即物体在第6.5s时所受的摩擦力大小为2N。
9.在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中,利用长木板、毛巾、木块、砝码及弹簧测力计进行实验。图甲、乙、丙是三次测量滑动摩擦力时规范操作的情景。
(1)实验中,为了测量滑动摩擦力的大小,用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,使其做匀速直线运动,其目的是使拉力______(选填“大于”、“小于”或“等于”)滑动摩擦力;图甲中,木块与木板表面间滑动摩擦力的大小为______N;
(2)比较甲、乙两图中弹簧测力计的示数大小,可得出的结论是滑动摩擦力大小与______有关;比较______两图中弹簧测力计的示数大小,可得出的结论是滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度有关;
(3)由此实验结果说明,如果要取得拔河比赛的胜利,组队时应选体重较______(选填“大”或“小”)的同学参加比赛,同时在比赛中选用图丁中______(选填“a”、“b”或“c”)类型的鞋子;
(4)若图丙中的拉力为6N,木块加速运动,则此时木块与毛巾表面间滑动摩擦力的大小为______N。
【答案】(1) 等于 3.6 (2) 压力大小 甲、丙 (3)大 a (4)5.6
【详解】(1)实验中,为了测量滑动摩擦力的大小,应拉动木块使其做匀速直线运动,根据二力平衡条件可知,此时受到的滑动摩擦力等于拉力大小。
图甲中弹簧测力计分度值为0.2N,弹簧测力计示数为3.6N,根据二力平衡可知木块与木板表面间滑动摩擦力大小为3.6N。
(2)比较甲、乙两图,接触面粗糙程度相同,压力越大,测力计示数越大,滑动摩擦力越大,所以结论是滑动摩擦力大小与压力大小有关。
研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,所以比较甲、丙两图中弹簧测力计示数,结论是滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度有关。
(3)根据影响滑动摩擦力大小的因素,压力越大,接触面越粗糙滑动摩擦力越大,故要取得拔河比赛的胜利,组队时应选体重大的。
压力相同时,接触面越粗糙,摩擦力越大,a鞋子花纹较深,接触面比较粗糙,摩擦力较大;b鞋子花纹较浅,接触面粗糙程度较小,摩擦力较小;c旱冰鞋变滑动为滚动可减小摩擦力,所以在比赛中选用图丁中a类型的鞋子。
(4)若图丙中的拉力为6N,木块加速运动,但压力和接触面的粗糙程度不变,木块与木板表面间滑动摩擦力不变,仍为5.6N。
10.在探究“影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中,装置如图所示,铝块和木块的外形相同,一端带有定滑轮的长木板固定不动,铝块通过细线与弹簧测力计相连。(忽略滑轮的摩擦)
(1)图甲中,将铝块放在水平木板上,竖直向上拉测力计,当铝块沿水平方向做___________运动时,铝块所受滑动摩擦力大小等于测力计的示数F1,则F1=___________N。
(2)比较甲、乙两次实验,可以得出:在___________相同时,___________越大,滑动摩擦力越大。
(3)图乙实验完成后,利用原有器材,还可进一步探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系,请你简要说明实验方案:___________。
(4)请你判断:图丙中,铝块水平运动时所受滑动摩擦力___________(选填“大于”“等于”或“小于”)图甲中铝块所受滑动摩擦力。
【拓展设问】小南同学将实验装置进行了改进,如图丁所示,将木块放在水平长木板上,将水平放置的弹簧测力计一端固定,另一端钩住木块,实验时拉着长木板向右运动,弹簧测力计的示数如图所示,则此时木块所受的滑动摩擦力大小为___________N。这样改进的好处是___________(写出其中一条即可)。
【答案】(1) 匀速直线 1.6 (2) 接触面粗糙程度 压力
(3)将木块与铝块互换位置,重复实验,比较两次弹簧测力计的示数
(4) 等于 2.8 不需要控制长木板做匀速直线运动,方便实验操作
【详解】(1)竖直向上拉弹簧测力计,通过定滑轮使铝块沿水平方向做匀速直线运动时,铝块在水平方向上受到平衡力的作用,铝块所受滑动摩擦力大小等于测力计的示数;测力计的示数如图甲所示,图甲中测力计的分度值为0.2N,示数为,即木块受到的滑动摩擦力大小为1.6N。
(2)分析比较甲、乙两次可知,接触面粗糙程度相同,乙图中接触面间的压力大,测力计示数大,滑动摩擦力大,故可以得出滑动摩擦力大小与压力大小有关,在接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大。
(3)要探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系,需控制压力相同,接触面的粗糙程度不同,故可设计方案:将铝块叠放在木块上,然后放在水平木板上,竖直向上拉测力计,使它们沿水平方向做匀速直线运动,记下测力计示数F3,分析比较与的大小,得出结论。
(4)图丙可知,铝块在木板上运动时,压力也不变,接触面的粗糙程度不变,则所受的滑动摩擦力不变,故图丙中铝块水平运动时所受滑动摩擦力等于图甲中铝块所受滑动摩擦力。
图甲中测力计的分度值为0.2N,示数为,即木块受到的滑动摩擦力大小为2.8N。
这样改进的好处是不需要控制长木板做匀速直线运动,方便实验操作。
▌题型03 摩擦的利用与防止
1. 先辨属性:先判断题目场景是需要增大有益摩擦,还是减小有害摩擦,直接排除无关选项。
2. 对应原理:严格锚定两个核心影响因素——压力大小、接触面粗糙程度,再匹配“变滑动为滚动”“使接触面分离”两类特殊方法,避免把重力、速度等无关因素混入判断。
3. 场景速判:遇到轮胎花纹、鞋底纹路、刹车捏闸等场景直接归为增大摩擦;遇到轴承滚珠、加润滑油、气垫船等直接归为减小摩擦,注意避开“接触面变光滑一定是减小摩擦”的绝对表述陷阱,结合题干实际需求判断。
1.如图所示的实例中,目的是为了增大摩擦的是( )
A.利用滚木移动巨大的物体 B.运动员在手上涂抹镁粉
C.气垫船 D.给超大型盾构机主轴承上润滑油
【答案】B
【详解】A.利用滚木移动巨大的物体,是变滑动摩擦为滚动摩擦来减小摩擦,故A不符合题意;
B.运动员手上涂有碳酸镁粉,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符合题意;
C.气垫船,是通过使接触面脱离的方法减小摩擦力,故C不符合题意;
D.给超大型盾构机主轴承上润滑油,是通过使接触面分离来减小摩擦力,故D不符合题意。
故选B。
2.善于思考的索希同学和赢胜同学发现收割机上有很多花纹,收割机轮胎上设有凹凸不平花纹的目的是( )
A.增大摩擦力 B.减小摩擦力 C.增大压力 D.减小压力
【答案】A
【详解】收割机轮胎上设有凹凸不平花纹是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度增大摩擦力的,故A符合题意,BCD不符合题意。故选A。
3.小明观看亚运会比赛时,看到以下场景,其中属于减小摩擦的是( )
A.滑板运动员的滑板装有轮子 B.自行车运动员刹车时用力捏闸
C.体操运动员在手上涂防滑粉 D.长跑运动员鞋底有粗糙的花纹
【答案】A
【详解】A.滑板运动员的滑板装有轮子,通过变滑动为滚动来减小摩擦力,故A符合题意;
B.自行车刹车时用力捏紧车闸,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B不符合题意;
C.体操运动员在手上涂防滑粉,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的,故C不符合题意;
D.长跑运动员鞋底有粗糙的花纹,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的,故D不符合题意。
故选A。
4.自行车的零件中涉及较多有关摩擦的知识,下列描述属于减小摩擦的是( )
A.甲中踏板上的花纹 B.乙中刹车时用力捏车闸
C.丙中车把手表面凹凸不平 D.丁中在飞轮上涂抹润滑油
【答案】D
【详解】A.脚踏板上凹凸不平,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A不符合题意;
B.刹车时用力捏闸柄,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B不符合题意;
C.车把手表面凹凸不平,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不符合题意;
D.飞轮上涂抹润滑油,是通过减小接触面的粗糙程度,可以有效减小摩擦力,故D符合题意。
故选 D。
5. 教室的门关不紧,常被风吹开。热心为班级做贡献的小明同学在门与门框之间垫上一块硬纸片,门就不易被风吹开了。下列解释合理的是( )
A.垫硬纸片前,门被风吹开是因为门没有受到摩擦力的作用
B.垫硬纸片前,门被风吹开是因为风吹门的力小于门受到的摩擦力
C.垫硬纸片后,门没被风吹开是因为风吹门的力大于门受到的摩擦力
D.垫硬纸片后,门没被风吹开是因为通过增大压力增大了门受到的摩擦力
【答案】D
【详解】A.垫硬纸片前,被风吹开是因为门受到的滑动摩擦力很小,风很容易克服摩擦将门吹开,故A不符合题意;
B.垫硬纸片前,门被风吹开是因为风吹门的力大于门受到的摩擦力,故B不符合题意;
C.垫硬纸片后,门没被吹开,说明门处于静止状态,是因为风吹门的力等于门受到的摩擦力,故C不符合题意;
D.垫硬纸片后,使门与门框之间的压力增大,因此是通过增大压力来增大门受到的摩擦力,故D符合题意。
故选D。
6. 冰壶运动员的鞋底一只是塑料的,另一只是橡胶的。运动员滑行时,橡胶底的鞋比塑料底的鞋受到的摩擦力大。如图,他用b脚蹬冰面后,只用a脚向前滑行,可以确定的是( )
A.a脚的鞋底是塑料会滑得更远 B.a脚的鞋底是橡胶会滑得更远
C.蹬冰面时,冰对b脚的摩擦力向后 D.滑行时,冰对a脚的摩擦力向前
【答案】A
【详解】A.鞋底是塑料的,其表面更光滑,所以摩擦力相对较小,会滑得更远,故A符合题意;
B.鞋底是橡胶的,其表面更粗糙,所以摩擦力相对较大,会滑得更近,故B不符合题意;
C.蹬冰时,鞋相对于地面向后运动,故冰对b鞋的摩擦力向前,故C不符合题意;
D.滑行时,a鞋相对于地面向前运动,故冰对a鞋的摩擦力向后,故D不符合题意。
故选A。
7. 小复周末参加家庭劳动。如图甲所示,他用抹布向左擦拭桌面时,抹布受到桌面的摩擦力方向向______,为了擦干净桌面上一小团“顽固”污渍,他加大了向下的压力,这是为了______摩擦;如图乙所示,他用50N的水平推力推重为300N的餐桌,没推动,此时餐桌受到的摩擦力大小为______N。
【答案】 右 增大 50
【详解】[1]物体受到摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反,当小明向左擦拭桌面时,抹布受到桌面的摩擦力方向是向右的。
[2]为了擦干净桌面上一小团“顽固”污渍,他加大了向下的压力,这是在接触面粗糙程度一定时,通过增大压力来增大摩擦力。
[3]他用50N的水平推力推重为300N的餐桌,没推动,说明餐桌处于静止状态,则在水平方向上所受的推力与摩擦力相互平衡,摩擦力等于推力等于50N。
8. 一支粉笔,两袖微尘,三尺讲台,四季耕耘,老师用无声的粉末染白了双鬓,却点亮了无数求知的心灵。如图,老师在黑板上写字的过程中,手用力压粉笔,是通过增大______来增大摩擦力的。当粉笔向左运动时,受到向_______的摩擦力,粉笔受到摩擦力的施力物体是______。
【答案】 压力 右 黑板
【详解】[1]老师在黑板上写字的过程中,手用力压粉笔,粉笔对黑板的压力增大,故是通过增大压力的方法来增大摩擦力的。
[2]摩擦力的方向与物体相对运动(或相对运动趋势)的方向相反,故当粉笔向左运动时,受到向右的摩擦力。
[3]粉笔受到的摩擦力是黑板对它的作用,故施力物体是黑板。
9. 小明练习书法时,如图甲,将具有一定重量的镇纸放在书写纸张上,可使纸张不易滑动,这是通过增大_____的方式增大摩擦;手执毛笔竖直悬空静止,若手握笔杆的力增大,手对笔杆的摩擦力将_____(填“变大”“变小”或“不变”);写“一”字时发现笔毫向左弯曲,笔对纸张的摩擦力方向向_____(选填“左”或“右”)。
【答案】 压力 不变 右
【详解】[1]将具有一定重量的镇纸放在书写纸张上,通过增大压力,从而增大摩擦力,使纸张不易滑动。
[2]手执毛笔竖直悬空静止,若手握笔杆的力增大,笔仍然处于静止状态,受到的摩擦力与重力是一对平衡力,即笔受到手竖直向上的摩擦力始终等于毛笔的重力,毛笔的重力不变,所以受到的摩擦力不变。
[3]在纸上写字,笔运行中受到纸面的摩擦力,笔毫向左弯曲,说明笔毫向右运动,此时摩擦力的方向与相对运动方向相反,故笔毫所受摩擦力的方向向左。笔对纸张的摩擦力与纸张对笔的摩擦力是一对相互作用力,方向相反,故笔对纸张的摩擦力方向向右。
10. 劳动课上,小明用不同的方式搬运一个放在水平地面上的箱子,如图所示。如图甲,水平用力推箱子,当箱子没有被推动时,推力______(填“等于”或“小于”)摩擦力;如图乙,当箱子和平板车一起匀速直线运动时,箱子和平板车之间_______(填“存在”或“不存在”)摩擦力,平板车下面装有轮子是为了______(填“增大”或“减小”)摩擦。
【答案】 等于 不存在 减小
【详解】[1]箱子没有被推动,是因为受平衡力,所以小明对箱子的推力等于箱子受到的摩擦力。
[2]当箱子和平板车一起匀速直线运动时,箱子和平板车之间无相对运动或相对运动的趋势,箱子和平板车之间不存在摩擦力。
[3]平板车下边装有轮子是为了将滑动摩擦改为滚动摩擦,来减小摩擦。
11.如图甲是自行车轮胎上的花纹,主要是为了______摩擦;给自行车链条上润滑油是为了______摩擦(图乙)。如图把书放在桌面上,用橡皮筋沿水平方向缓慢拉动(图丙);在书下垫几支圆柱形铅笔,用同样的橡皮筋缓慢拉动(图丁)。两次橡皮筋伸长量______(选填“相同”或“不同”),根据实验现象可以得出的结论是:______。
【答案】 增大 减小 不同 利用滚动代替滑动可以减小摩擦
【详解】自行车轮胎上的花纹可以通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦。
给自行车链条上润滑油是为了减小接触面的粗糙程度来减小摩擦。
把一本书放在水平桌面上,用一根橡皮筋拉动它缓慢前进,此时书受到的是滑动摩擦力;然后在书和桌面间垫几支圆柱形的铅笔,再拉动它缓慢前进,此时橡皮筋的伸长量变小,说明书受到的摩擦力(滚动摩擦力)变小,因此可得:利用滚动代替滑动可以减小摩擦。
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5.4 摩擦力
题型01 三种摩擦
题型02 探究影响滑动摩擦力大小的因素
题型03 摩擦的利用与防止
▌题型01 三种摩擦
“三种摩擦”解题技巧可按三步快速破题:
1. 类型速判:先看相对运动状态,接触面间有相对运动趋势但未滑动为静摩擦,已发生相对滑动为滑动摩擦,轮子/球等接触点持续变换的滚动为滚动摩擦,直接排除无关干扰项。
2. 大小定向:静摩擦严格用二力平衡求解,与“驱动趋势的外力”等大同向反向,不随推力随意变化;滑动摩擦只锁定压力、接触面粗糙程度两个变量,与接触面积、运动速度无关;滚动摩擦只需记住远小于同条件下的滑动摩擦。
3. 方向避坑:用“假设光滑法”判断,假设接触面无摩擦,物体滑动的反方向就是摩擦力方向,注意摩擦力不一定是阻力,人走路、车启动的动力都来自静摩擦。
1.下列四种现象中,一定不存在摩擦力的是( )
A.水平静止 B.匀速直线运动
C.推但没推动 D.斜面静止
2.下列关于摩擦力的几种说法中正确的是( )
A.一个物体在另一个物体表面滑动时一定会受到滑动摩擦力
B.滑动摩擦力的方向总是和物体相对运动的方向相反
C.猴子匀速向上爬杆时受到的摩擦力方向向下
D.生活中所有的摩擦力对我们而言都是没有好处的
3. 下图所示的是滚铁环的情景。下列说法不正确的是( )
A.铁钩杆与手之间的摩擦是静摩擦 B.铁钩与铁环之间的摩擦是滑动摩擦
C.铁环与地面之间的摩擦是滚动摩擦 D.铁环受到地面的摩擦力方向是向前的
4.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
5.关于下图所示的漫画,下列说法错误的是( )
A.图甲中,人对箱子的推力等于箱子受到的摩擦力
B.图乙中箱子受到的摩擦力大于图甲中箱子受到的摩擦力
C.图丙中,人对箱子的推力始终大于箱子受到的摩擦力
D.图丙中,箱子在同一水平面上滑动时受到的摩擦力大小不变
6. 下列两物体间的摩擦属于滑动摩擦的是__________,属于滚动摩擦的是__________,属于静摩擦的是__________。(填字母)
A.用圆珠笔写字时,圆珠笔与纸之间
B.人正常走路时,鞋底与地面之间
C.汽车行驶时,车轮与地面之间
D.自行车刹车时,刹车胶皮与车圈之间
7. 如图所示,物重为G的物体静止在粗糙的水平地面上,这个物体所受的摩擦力为_______N:如果用大小为10N的力水平向右拉物体,物体没有被拉动,此时物体受到摩擦力的作用,大小为______N,方向_____。
8. 如下图所示,小明同学在体育课上进行竖直爬杆训练,双脚离地静止时,手握得越紧,小明与杆之间的摩擦力________(选填“越大”“越小”或“不变”);匀速上爬过程中小明受到竖直________(选填“向上”或“向下”)的摩擦力。
9.如图所示,一个物体重10N,用30N的力F垂直于墙壁压住物体使其静止,则物体受到的摩擦力大小是________N;若压力增大到50N时物体仍然静止,则物体受到的摩擦力将________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
10. 如图所示,重100N的木箱放在水平地面上,某同学用20N的力水平向左推木箱,没有推动,此时木箱受到地面的摩擦力为___________N,方向是___________。当用40N的力水平向左推木箱时,木箱做匀速直线运动,此时木箱受到地面的摩擦力是___________N。
11. 如图所示,自行车正常向前行驶的时候,车后轮和地面的摩擦力的方向是______,车前轮和地面的摩擦力的方向是______。(均选填“向前”或“向后”)
12. 重200N的木箱放在粗糙程度相同的水平地板上,用水平推力推木箱。推力为30N时,没推动,木箱所受摩擦力为_______N;推力为50N时,木箱做匀速直线运动;推力为80N时,木箱做加速运动;撤去推力,木箱做减速运动,它所受摩擦力为_______N。
13. 如图,物体A B叠放在水平面上,在拉力F的作用下A、B物块一起向右做匀速直线运动,若,则物块A受到的摩擦力为________N,若增大F至6N,则B受到地面的摩擦力为________N。
14. 如下图所示,物体在斜面上静止。请画出其受到的摩擦力的示意图。
▌题型02 探究影响滑动摩擦力大小的因素
“探究影响滑动摩擦力大小的因素”解题可按三步快速突破:
1. 实验原理速判:牢记木块水平匀速直线运动时,拉力与滑动摩擦力二力平衡,弹簧测力计示数等于摩擦力大小,这是所有实验数据推导的核心依据。
2. 控制变量法避坑:探究某一因素影响时必须固定其余变量,比如验证接触面积对摩擦力的影响时,切不可削切木块(会同步改变压力),应将同一木块平放、侧放完成对比,结论明确滑动摩擦力与接触面积、运动速度均无关。
3. 拓展场景速解:跨场景判断摩擦增减时,严格从“压力大小、接触面粗糙程度”两个维度分析,加润滑油、变滑动为滚动属于使接触面分离的减摩操作,鞋底花纹、捏车闸对应增摩的两类典型方法。
1.探究“滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验操作如图,下列分析正确的是( )
A.图乙和图丙两实验,探究的是滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系
B.实验中,弹簧测力计水平匀速拉动木块,速度越大,摩擦力越大
C.若撤去拉力F,木块会慢慢停下来,说明木块受到了摩擦力的作用
D.图甲和图乙两实验,可得出“滑动摩擦力大小与物体的质量有关”的结论
2.如图所示,小明将材料相同且底部表面粗糙程度相同的甲和乙分别放置在同一块水平长木板上,用弹簧测力计水平向右拉,甲的速度为v1,乙的速度为v2,弹簧测力计的示数分别为1.2N和1.8N(忽略空气阻力),下面说法正确的是( )
①v1可以等于v2
②甲的质量一定等于乙的质量
③乙对长木板的滑动摩擦力的方向为水平向右
④长木板对甲的滑动摩擦力的方向为水平向右
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
3.如图所示,是“探究滑动摩擦力大小与什么因素有关”的实验装置,其中长方体物块放在水平桌面上(该物块六个面的粗糙程度均相同),下列说法正确的是( )
A.物块在向右做匀速直线运动的过程中,物块对桌面的摩擦力方向水平向左
B.测力计水平拉着物块做匀速直线运动,其示数等于物块所受滑动摩擦力大小
C.若测力计水平拉着物块做加速直线运动,则物块所受的滑动摩擦力不断增大
D.若将长方体物块由平放改为侧放,则其在桌面上滑动时所受的摩擦力将变小
4.在“测量滑动摩擦力”实验中,向右匀速拉动滑块如图甲、向左拉动木板如图乙。两种方法中,选择______(填“甲”或“乙”)更易操作、更合理;两种方法中,滑块所受到的滑动摩擦力方向______(填“相同”或“不同”)。
5. 小燕通过实验探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关:
(1)图甲:她将木块M置于水平桌面的木板上,用轻质弹簧测力计沿着水平方向拉动M,M的运动状态和弹簧测力计的示数如下表所示,木块M受到的滑动摩擦力的大小为______N;
木块运动状态
…
静止
静止
加速
匀速
弹簧测力计示数F/N
…
0.4
0.5
0.7
0.6
(2)图甲、乙所示的实验情景,其目的是在保证______的条件下,研究滑动摩擦力的大小是否跟______有关。
6. 在探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关时,小阳利用两张材料相同、目数不同的砂纸(目数越小表面越粗糙)等器材,进行了如下图所示的实验。
(1)该实验的研究对象是___________,当弹簧测力计竖直向上匀速拉动绳子时,该研究对象受到的滑动摩擦力的方向______;
(2)甲、乙两次实验的目的是___________,甲、丙两次实验中的控制变量是______。
7.在“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验中,小慧做了如图三次实验。
(1)实验前,需要对弹簧测力计在______(选填“水平”或“竖直”)方向上调零;
(2)物体在水平方向上受到摩擦力和拉力作用,要使摩擦力等于拉力,物体必须做___________运动,依据原理是__________________;
(3)比较甲、乙两次实验,可以得出结论:___________;
(4)比较图甲、丙两次实验,是为了探究滑动摩擦力大小与______的关系;
(5)图甲中,小慧将木板固定,水平拉动木块,拉力逐渐增大,则木块受到的滑动摩擦力______(选填“变大”、“变小”或“不变”);
(6)小华同学发现小慧实际操作中弹簧测力计示数不稳定,于是改进了实验如图丁,改进后水平向左拉动木板B,这样操作的好处是____________。
8.如图所示是“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验。
(1)用较小的力拉木块,木块保持静止,此时木块___________(选填“受”或“不受”)摩擦力。
(2)实验过程中,必须用弹簧测力计沿水平方向拉着木块做___________运动,根据___________原理,木块受到的滑动摩擦力大小等于弹簧测力计的示数。
(3)分析图甲和图乙可知:在接触面粗糙程度相同时,___________越大,滑动摩擦力越大。
(4)下列事例中应用了甲、丙两次实验结论来增大摩擦力的是___________(填写字母符号)。
A.自行车轮胎上刻有花纹
B.给自行车链条涂抹润滑油
C.用力捏自行车的刹车,车更容易停下来
(5)完成上述探究后,继续用图中装置进行实验,作出拉力与时间关系图像如图丁所示,物体运动的速度与时间关系图像如图戊所示。则物体在第时所受的摩擦力大小为___________。
9.在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中,利用长木板、毛巾、木块、砝码及弹簧测力计进行实验。图甲、乙、丙是三次测量滑动摩擦力时规范操作的情景。
(1)实验中,为了测量滑动摩擦力的大小,用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,使其做匀速直线运动,其目的是使拉力______(选填“大于”、“小于”或“等于”)滑动摩擦力;图甲中,木块与木板表面间滑动摩擦力的大小为______N;
(2)比较甲、乙两图中弹簧测力计的示数大小,可得出的结论是滑动摩擦力大小与______有关;比较______两图中弹簧测力计的示数大小,可得出的结论是滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度有关;
(3)由此实验结果说明,如果要取得拔河比赛的胜利,组队时应选体重较______(选填“大”或“小”)的同学参加比赛,同时在比赛中选用图丁中______(选填“a”、“b”或“c”)类型的鞋子;
(4)若图丙中的拉力为6N,木块加速运动,则此时木块与毛巾表面间滑动摩擦力的大小为______N。
10.在探究“影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中,装置如图所示,铝块和木块的外形相同,一端带有定滑轮的长木板固定不动,铝块通过细线与弹簧测力计相连。(忽略滑轮的摩擦)
(1)图甲中,将铝块放在水平木板上,竖直向上拉测力计,当铝块沿水平方向做___________运动时,铝块所受滑动摩擦力大小等于测力计的示数F1,则F1=___________N。
(2)比较甲、乙两次实验,可以得出:在___________相同时,___________越大,滑动摩擦力越大。
(3)图乙实验完成后,利用原有器材,还可进一步探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系,请你简要说明实验方案:___________。
(4)请你判断:图丙中,铝块水平运动时所受滑动摩擦力___________(选填“大于”“等于”或“小于”)图甲中铝块所受滑动摩擦力。
【拓展设问】小南同学将实验装置进行了改进,如图丁所示,将木块放在水平长木板上,将水平放置的弹簧测力计一端固定,另一端钩住木块,实验时拉着长木板向右运动,弹簧测力计的示数如图所示,则此时木块所受的滑动摩擦力大小为___________N。这样改进的好处是___________(写出其中一条即可)。
▌题型03 摩擦的利用与防止
1. 先辨属性:先判断题目场景是需要增大有益摩擦,还是减小有害摩擦,直接排除无关选项。
2. 对应原理:严格锚定两个核心影响因素——压力大小、接触面粗糙程度,再匹配“变滑动为滚动”“使接触面分离”两类特殊方法,避免把重力、速度等无关因素混入判断。
3. 场景速判:遇到轮胎花纹、鞋底纹路、刹车捏闸等场景直接归为增大摩擦;遇到轴承滚珠、加润滑油、气垫船等直接归为减小摩擦,注意避开“接触面变光滑一定是减小摩擦”的绝对表述陷阱,结合题干实际需求判断。
1.如图所示的实例中,目的是为了增大摩擦的是( )
A.利用滚木移动巨大的物体 B.运动员在手上涂抹镁粉
C.气垫船 D.给超大型盾构机主轴承上润滑油
2.善于思考的索希同学和赢胜同学发现收割机上有很多花纹,收割机轮胎上设有凹凸不平花纹的目的是( )
A.增大摩擦力 B.减小摩擦力 C.增大压力 D.减小压力
3.小明观看亚运会比赛时,看到以下场景,其中属于减小摩擦的是( )
A.滑板运动员的滑板装有轮子 B.自行车运动员刹车时用力捏闸
C.体操运动员在手上涂防滑粉 D.长跑运动员鞋底有粗糙的花纹
4.自行车的零件中涉及较多有关摩擦的知识,下列描述属于减小摩擦的是( )
A.甲中踏板上的花纹 B.乙中刹车时用力捏车闸
C.丙中车把手表面凹凸不平 D.丁中在飞轮上涂抹润滑油
5. 教室的门关不紧,常被风吹开。热心为班级做贡献的小明同学在门与门框之间垫上一块硬纸片,门就不易被风吹开了。下列解释合理的是( )
A.垫硬纸片前,门被风吹开是因为门没有受到摩擦力的作用
B.垫硬纸片前,门被风吹开是因为风吹门的力小于门受到的摩擦力
C.垫硬纸片后,门没被风吹开是因为风吹门的力大于门受到的摩擦力
D.垫硬纸片后,门没被风吹开是因为通过增大压力增大了门受到的摩擦力
6. 冰壶运动员的鞋底一只是塑料的,另一只是橡胶的。运动员滑行时,橡胶底的鞋比塑料底的鞋受到的摩擦力大。如图,他用b脚蹬冰面后,只用a脚向前滑行,可以确定的是( )
A.a脚的鞋底是塑料会滑得更远 B.a脚的鞋底是橡胶会滑得更远
C.蹬冰面时,冰对b脚的摩擦力向后 D.滑行时,冰对a脚的摩擦力向前
7. 小复周末参加家庭劳动。如图甲所示,他用抹布向左擦拭桌面时,抹布受到桌面的摩擦力方向向______,为了擦干净桌面上一小团“顽固”污渍,他加大了向下的压力,这是为了______摩擦;如图乙所示,他用50N的水平推力推重为300N的餐桌,没推动,此时餐桌受到的摩擦力大小为______N。
8. 一支粉笔,两袖微尘,三尺讲台,四季耕耘,老师用无声的粉末染白了双鬓,却点亮了无数求知的心灵。如图,老师在黑板上写字的过程中,手用力压粉笔,是通过增大______来增大摩擦力的。当粉笔向左运动时,受到向_______的摩擦力,粉笔受到摩擦力的施力物体是______。
9. 小明练习书法时,如图甲,将具有一定重量的镇纸放在书写纸张上,可使纸张不易滑动,这是通过增大_____的方式增大摩擦;手执毛笔竖直悬空静止,若手握笔杆的力增大,手对笔杆的摩擦力将_____(填“变大”“变小”或“不变”);写“一”字时发现笔毫向左弯曲,笔对纸张的摩擦力方向向_____(选填“左”或“右”)。
10. 劳动课上,小明用不同的方式搬运一个放在水平地面上的箱子,如图所示。如图甲,水平用力推箱子,当箱子没有被推动时,推力______(填“等于”或“小于”)摩擦力;如图乙,当箱子和平板车一起匀速直线运动时,箱子和平板车之间_______(填“存在”或“不存在”)摩擦力,平板车下面装有轮子是为了______(填“增大”或“减小”)摩擦。
11.如图甲是自行车轮胎上的花纹,主要是为了______摩擦;给自行车链条上润滑油是为了______摩擦(图乙)。如图把书放在桌面上,用橡皮筋沿水平方向缓慢拉动(图丙);在书下垫几支圆柱形铅笔,用同样的橡皮筋缓慢拉动(图丁)。两次橡皮筋伸长量______(选填“相同”或“不同”),根据实验现象可以得出的结论是:______。
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5.4 摩擦力
题型01 三种摩擦
题型02 探究影响滑动摩擦力大小的因素
题型03 摩擦的利用与防止
▌题型01 三种摩擦
1.【答案】A
2.【答案】B
3. 【答案】D
4.【答案】C
5.【答案】C
6. 【答案】 D AC B
7. 【答案】 0 10 水平向左
8. 【答案】 不变 向上
9.【答案】 10 不变
10. 【答案】 20 水平向右 40
11. 【答案】 向前 向后
12. 【答案】 30 50
13. 【答案】 0 4
14. 【答案】
▌题型02 探究影响滑动摩擦力大小的因素
1.【答案】C
2.【答案】A
3.【答案】B
4.【答案】 乙 相同
5. 【答案】(1)0.6 (2) 接触面粗糙程度相同 压力大小
6. 【答案】(1) 木块 水平向左 (2) 探究滑动摩擦力大小与压力大小是否有关 压力大小
7.【答案】(1)水平 (2)匀速直线 二力平衡的条件
(3)当接触面的粗糙程度一定时,压力越大,滑动摩擦力越大
(4)接触面粗糙程度 (5)不变
(6)不需要控制木板做匀速直线运动,操作更简便,读数也更准确
8.【答案】(1)受 (2)匀速直线 二力平衡 (3)压力 (4)A (5)2
9.【答案】(1) 等于 3.6 (2) 压力大小 甲、丙 (3)大 a (4)5.6
10.【答案】(1) 匀速直线 1.6 (2) 接触面粗糙程度 压力
(3)将木块与铝块互换位置,重复实验,比较两次弹簧测力计的示数
(4) 等于 2.8 不需要控制长木板做匀速直线运动,方便实验操作
▌题型03 摩擦的利用与防止
1.【答案】B
2.【答案】A
3.【答案】A
4.【答案】D
5. 【答案】D
6. 【答案】A
7. 【答案】 右 增大 50
8. 【答案】 压力 右 黑板
9. 【答案】 压力 不变 右
10. 【答案】 等于 不存在 减小
11.【答案】 增大 减小 不同 利用滚动代替滑动可以减小摩擦
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