八年级物理下册 8.3 摩擦力 学案（有答案）

摩擦力
【学习目标】
1．了解摩擦力的产生及方向；
2．知道用弹簧测力计测量滑动摩擦力大小的方法；
3．知道影响摩擦力大小的因素；
4．能说出增大或减小摩擦力的方法.
【学习重点】
1．认识摩擦力是阻碍物体相对运动的力；
2．探究滑动摩擦力与压力大小、接触面粗糙程度的关系。
【学习难点】
1．探究摩擦力的大小与什么因素有关。
2．摩擦力的方向和解释生活中的摩擦现象。
【自主预习】
1.两个互相接触的物体，当它们发生相对运动或相对运动趋势时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力，这种力叫做摩擦力。
2.一个物体在另一个物体表面上滑动时产生的摩擦力叫做滑动摩擦力；一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦力叫做滚动摩擦力；两个相互接触的物体，当它们要发生而尚未发生相对运动时，在它们接触面上产生一种阻碍物体相对运动趋势的力，称为静摩擦力.
3．使用弹簧测力计可以粗略测量滑动摩擦力的大小。方法：用弹簧测力计水平拉动木块，使它沿长木板做匀速直线运动，根据二力平衡原理，可知弹簧测力计示数等于滑动摩擦力大小。
4．根据影响滑动摩擦力的因素，通过增大压力或增大接触面粗糙程度，可以增大摩擦，通过减小压力或减小接触面粗糙程度可以减小摩擦。
【合作探究】
探究一：摩擦力
活动1：将手掌用力压在桌面上并向前用力，但手掌相对桌面静止。
活动2：将手掌用较小力压在桌面上并向前用力，使手掌相对于桌面滑动。
在以上两个活动中，手　有　（选填“有”或“没有”）感到桌面对手掌有阻碍作用。
1．摩擦力：两个 相互接触 的物体，当它们发生相对运动或相对运动的趋势时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力，这种力称为摩擦力。一般用符号f表示。
2．产生条件：(1)物体相互接触且挤压（有弹力）；(2)发生相对运动或相对运动的趋势；(3)接触面不光滑 。
3．作用点：摩擦力发生在接触面上，所以摩擦力的作用点就在接触面上，但为了研究方便，可把摩擦力的作用等效到一个点上，画力的示意图时，可将摩擦力作用点画在物体重心上。
4．方向：与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反。摩擦力的方向有时与物体的运动方向相反，起阻力作用；有时与物体的运动方向相同，起动力作用。（如：人走路时的鞋与地面间的摩擦）。
5．摩擦力分类：
（1）滑动摩擦力：一个物体在另一个物体表面上做相对运动（滑动）时，在接触面上会产生阻碍相对运动的力，这个力叫滑动摩擦力。
（2）静摩擦力：两个物体互相接触时，存在相对运动趋势，而又保持相对静止时受到的摩擦力，这个力叫静摩擦力。注意：①物体间相对静止；②物体处于力的平衡状态。
（3）滚动摩擦力：一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦力，这个力叫做滚动摩擦力。
以下情况中，分别是什么摩擦：
猴子爬杆时，是 静 摩擦。 小朋友滑滑梯时，是滑动 摩擦。 足球在草地滚动时，是滚动 摩擦。
6.摩擦产生的原因：
相互接触的物体的表面，放到显微镜下观察，就会像如图显示的那样凹凸不平。当相互接触的物体发生相对运动时（或有运动趋势），就彼此阻碍，产生摩擦。
探究二：影响摩擦力大小的因素
实验一：测量滑动摩擦力
1.实验原理：二力平衡
2.实验器材：弹簧测力计、砝码、木块（带钩）、长木板
3.测量方法：利用了转换法，用弹簧测力计水平拉动木块，使它沿木板做匀速直线运动。木块受到的水平拉力和摩擦力是一对平衡力，根据二力平衡原理，滑动摩擦力的大小在数值上等于弹簧测力计拉力的大小。
实验二：研究影响滑动摩擦力大小的因素
提出问题：滑动摩擦力的大小与哪些因素有关？
猜想假设：当你推地面上的箱子时，箱子越重，推起来越费力；地面越粗糙，推起来也越费力。由此我们猜想：滑动摩擦力的大小可能与接触面所受的压力和接触面的粗糙程度有关。可能与接触面积的大小有关，可能与运动快慢有关等。
实验设计：利用了控制变量法：（1）在探究压力对滑动摩擦力大小的影响时，要保持接触面粗糙程度等因素不变；（2）在探究接触面粗糙程度对滑动摩擦力大小的影响时，控制压力的大小等因素不变。
实验器材：弹簧测力计、带钩的长方体木块、表面较光滑的木板、毛巾、棉布、大砝码。
实验步骤：
（1）将木块平放在木板上，用弹簧测力计拉动木块，使木块在木板上做匀速直线运动，记下此时弹簧测力计示数为F1；
（2）将同一木块平放在同一木板上，在木块上放一个大砝码，用弹簧测力计拉动木块，使木块在木板上做匀速直线运动，记下此时弹簧测力计示数为F2；
（3）在木板上固定好毛巾，用弹簧测力计拉着放有大砝码的木块，在木板上做匀速直线运动，读出这时的拉力F3；
数据记录表格：
实验次数 压力情况 接触面情况 摩擦力大小f/N
1 一个木块 木板 0.5
2 一个木块和一个砝码 木板 1.6
3 一个木块和一个砝码 木板铺有毛巾 2.6
（4）探究接触面积的大小是否会影响滑动摩擦力的大小
将木块分别正放、侧放，用弹簧测力计水平拉动做匀速直线运动，观察比较拉力大小。
（5）探究速度大小对滑动摩擦力的影响
在同一表面，用测力计水平拉木块分别以不同速度，做匀速直线运动，观察比较拉力大小。
实验结论：滑动摩擦力大小与压力和接触面粗糙程度有关。在接触面粗糙程度一定时，压力越大，滑动摩擦力越大；在压力一定时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。滑动摩擦力的大小与接触面积的大小无关、与速度大小无关。
实验拓展：
实验中匀速拉动木块不易控制，可改为拉动长木板进行实验：把弹簧测力计固定如图所示，水平连续拉动木板（不需要木板匀速直线运动），这样木块相对于地面是静止的，受到平衡力的作用，弹簧测力计的示数还是木块与木板间的滑动摩擦力。好处是不需要控制长木板匀速运动，更易于操作，读数稳定。
探究三：摩擦的利用和防止
生活中存在有益摩擦和有害摩擦。我们要增大有益的摩擦，减小有害摩擦。
1．增大摩擦的方法：（1）增大压力；（2）增大接触面粗糙程度；（3）将滚动摩擦变为滑动摩擦。
分析以下实例是用了怎样增大摩擦的方法：
拔河比赛时，用力握紧绳子 跑步的鞋底花纹 瓶盖上的花纹
利用增大压力 利用增大接触面粗糙程度 利用增大接触面粗糙程度
汽车刹车时车轮与地面的摩擦 涂有防滑粉的手 自行车的车闸
利用变滚动摩擦变为滑动摩擦 利用增大接触面粗糙程度 利用增大压力
2．减小摩擦的方法：（1）减小压力；（2）减小接触面粗糙程度；（3）变滑动摩擦为滚动摩擦；（4）使接触面互相分离。
分析以下实例是用了怎样减小摩擦的方法：
冰壶运动 滚动轴承 磁悬浮列车
利用减小接触面粗糙程度 利用变滑动摩擦为滚动摩擦 利用使接触面互相分离
滚动水桶 合页加润滑油 气垫船
利用变滑动摩擦为滚动摩擦 利用使接触面互相分离 利用使接触面互相分离
【精讲点拨】
1．滑动摩擦力的方向与运动方向无关，与相对运动方向相反. 不能把摩擦力理解为阻力，摩擦力也并不是必定与物体运动方向相反，有时摩擦力也有可能是动力。
2探究影响滑动摩擦的因素实验中，在拉动弹簧测力计时，尽量要做到匀速拉动弹簧测力计。当拉动物体很难做匀速直线运动时，可对实验装置进行改进，使物体不需做匀速直线运动。
3．滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度、所受压力大小有关，与接触面大小无关，与物体运动速度无关.
【当堂练习】
1.明明用水平推力推静止在地面上桌子，但没有推动，此时
A. 水平推力小于桌子的重力
B. 水平推力小于桌子受到的摩擦力
C. 水平推力等于桌子的重力
D. 水平推力等于桌子受到的摩擦力
【答案】D
【解析】桌子在水平方向上受推力F与摩擦力f作用而静止，桌子处于平衡状态，所受合力为零，则F=f；推力F与桌子的重力G无关．故选D．
2.以下措施中，为了减小摩擦的是( )
A．浴室铺防滑垫 B．缝衣针表面做得光滑
C．车把上加装橡胶套 D．瓶盖侧表面刻有竖纹
【答案】B
【解析】A．浴室铺防滑垫，在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力，不符合题意；
B．缝衣针表面做得光滑，在压力一定时，通过减小接触面的粗糙程度来减小摩擦力，符合题意；
C．车把上加装橡胶套，在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力，不符合题意；
D．瓶盖侧表面刻有竖纹，在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力，不符合题意。故选B。
3.下列做法中为了减小摩擦的是（　　）
A．定期给机器的转动轴加润滑油 B．鞋底和轮胎上都刻上花纹
C．骑自行车刹车时用力捏车闸 D．下大雪后，在结冰的路面上撒煤渣
【答案】A
【解析】A．定期给机器的转动轴加润滑油，在压力一定时，通过减小接触面的粗糙程度来减小摩擦力，符合题意；
B．鞋底和轮胎上都刻上花纹，在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力，不符合题意；
C．骑自行车刹车时用力捏车闸，在接触面粗糙程度一定时，通过增大压力来增大摩擦力，不符合题意；
D．下大雪后，在结冰的路面上撒煤渣，在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力，不符合题意。故选A。
4.下列四幅图呈现的是小明在探究影响滑动摩擦力大小因素时设计的几种实验方案，则下列说法中正确的是（　　）
A．通过甲、乙对比，可探究压力大小对滑动摩擦力大小的影响
B．通过乙、丙对比，可探究压力大小对滑动摩擦力大小的影响
C．通过乙、丙对比，可探究接触面的粗糙程度对滑动摩擦力大小的影响
D．通过乙、丁对比，可探究接触面的大小对滑动摩擦力大小的影响
【答案】A
【解析】A. 甲、乙两次实验，控制接触面粗糙程度相同，改变压力，所以探究压力大小对滑动摩擦力大小的影响．故A正确．
B. C.乙、丙两次实验，压力和接触面粗糙程度都改变了，触面的大小相同．既不能探究压力大小对滑动摩擦力大小的影响，也不能探究接触面的大小对滑动摩擦力大小的影响．故B、C错误．
D.乙、丁两次实验中，改变了接触面的大小，但没有控制压力相同，所以不能探究接触面的大小对滑动摩擦力大小的影响．故D错误．
5.如图所示，在探究影响滑动摩擦力大小的因素时，将木块置于水平桌面上，用弹簧测力计沿水平方向拉动。下列说法中错误的是（　　）
A．实验时，先在水平方向对弹簧测力计校正“0”点
B．在木块上加放钩码。可探究压力对滑动摩擦力大小的影响
C．木块做匀速直线运动时，弹簧测力计对木块拉力等于木块所受滑动摩擦力的大小
D．实验中难以做到匀速拉动木块，这会导致木块所受滑动摩擦力的大小发生变化
【答案】D
【解析】A．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，故实验前要把弹簧测力计在水平方向上调零，故A正确，A不符合题意；
B．在木块上加放钩码，来增大压力，此时接触面的粗糙程度不变，是为了探究滑动摩擦力大小与压力大小的关系，故B正确，B不符合题意；
C．用弹簧测力计拉动木块在水平方向做匀速直线运动时，拉力和摩擦力是一对平衡力，大小相等，故C正确，C不符合题意；
D．滑动摩擦力大小只与压力大小和接触面的粗糙程度有关，与物体是否做匀速直线运动无关，故D错误，D符合题意。故选D。
6.小华在班上擦黑板时隐隐感觉一个很奇特的现象，回到家，他拿出小时候的一块玩具黑板，把它平放并固定在水平桌面上，再用一个黑板刷来擦黑板。如图所示，他给黑板刷斜向下施力，当方向与竖直方向的夹角较大时，黑板刷滑动起来；当他给黑板刷的施力方向与竖直方向夹角较小（大于0）时，他怎么也推不动黑板刷。在这两种情形下，黑板刷分别（　　）
A．受摩擦力；不受摩擦力 B．受摩擦力；受摩擦力
C．不受摩擦力；受摩擦力 D．不受摩擦力；不受摩擦力
【答案】B
【解析】小华给黑板刷斜向下使力，当方向与竖直方向的夹角较大时，黑板刷滑动，黑板刷对黑板有一个压力，且黑板刷和黑板之间接触面粗糙，所以黑板刷受到黑板的摩擦力作用；小华给黑板刷的施力方向与竖直方向夹角较小时（大于0），黑板刷对黑板有一个压力，尽管黑板刷没有滑动，但黑板刷与黑板有相对运动的趋势，所以黑板刷受到黑板的摩擦力作用。故选B。
7.“我劳动，我快乐”如图所示，是小红同学常用的衣板，它是通过增大接触面的______来增大摩擦；洗刷衣服时，刷子与衣服之间的摩擦为______摩擦（选填“滑动”或“滚动”）
【答案】 (1). 粗糙程度 (2). 滑动
【解析】[1]图中洗衣板的表面比较粗糙，通过增大接触面的粗糙程度增大摩擦的。
[2]洗刷衣服时，刷子在衣服上滑动，刷子与衣服之间的摩擦为滑动摩擦。
8.如图所示，一个木箱放在各处粗糙程度均相同的水平地面上，对木箱施加一个水平向右、大小为15N的拉力，使木箱水平向右做匀速直线运动，则此过程中木箱受到的摩擦力为_________N，方向水平向_________（选填“左”或“右”）。
【答案】15 左
【解析】解：对木箱施加一个水平向右、大小为15N的拉力，使木箱水平向右做匀速直线运动，此时木箱处于平衡状态，拉力和摩擦力是一对平衡力，大小相等，所以摩擦力为15N；木箱水平向右做匀速直线运动，则摩擦力的方向是水平向左的。
9.如图所示，在足够长的水平面上，小杰用30N的水平推力推着箱子做匀速直线运动，6s内运动的路程为3m，箱子的运动速度是________m/s：将水平推力增大到35N时，箱子受到的摩擦力大小是________N．（不考虑空气阻力）
【答案】0.5 30
【解析】箱子的运动速度为：v＝＝＝0.5m/s；
当水平推力为30N时，箱子恰好做匀速直线运动，处于平衡状态，则摩擦力与推力大小相等，此时箱子受到的摩擦力为30N；当水平推力增大到35N时，箱子做加速直线运动，而此时，压力和接触面的粗糙程度没有变，则箱子受到的摩擦力不变，仍为30N。
10.一个重为200N的箱子，放在水平面上，受8N的水平推力，箱子未动，这时箱子受到的。摩擦力________（选填“大于”、“等于”或“小于”）8N．当水平推力增大到12N时，箱子恰好做匀速直线运动。当水平推力增大到20N时，箱子受到的摩擦力为________N。
【答案】（1）等于 ； （2）12
【解析】（1）箱子8N的水平推力，箱子未动，说明箱子处于静止状态，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8N；
当水平推力增大到12N时，箱子恰好做匀速直线运动，所以此时摩擦力与推力是一对平衡力，大小等于12N；
（2）当水平推力增大到20N时，箱子对地面的压力和接触面的粗糙程度不变，所以摩擦力不变，仍为12N。
【课后反思】本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些不足，有什么体会。