6.5 科学探究:摩擦力
知识梳理
种类: 、 和 三种。
影响因素: 和 。
滑动摩擦力 测量:用弹簧测力计水平拉物体做 运动,
摩擦力 弹簧测力计的示数 物体受到的摩擦力。
增大摩擦的方法: 和 。
减小摩擦的方法:减小 ;减小 ;使接触面
;变 为 。
基础知识
1.下列说法正确的是( )
A.相互挤紧的粗糙物体之间总是有摩擦力的
B.一个物体在另一个物体表面滑动时,不一定受到摩擦力
C.具有相对运动的两个物体,一定存在摩擦力
D.静止的物体不可能受到摩擦力
2.摩擦力在我们的生活中处处可见,它既会带给我们些许困扰,同时又是我们学习、生活的好帮手。如果这个世界没有了摩擦力,下列生活现象仍会发生的是( )
A.用粉笔在黑板上写上字 B.大课间在操场上练跑步
C.值日时用抹布擦净玻璃 D.微风吹动树叶摇曳多姿
3.如图所示自行车的各个部件中,减小了有害摩擦的是( )
A.车胎刻花纹 B.车把套上有小疙瘩
C.车轴里有滚珠 D.脚踏板面凹凸不平
4.下列实例中,通过增大接触面粗糙程度来增大摩擦的是( )
A.皮带传动需将皮带张紧 B.轴承内部装有滚珠
C.在齿轮间加入润滑油 D.汽车轮胎表面有槽纹
5.把重4 N的木块用20 N的水平推力压在竖直墙壁上,则墙壁对木块的摩擦阻力大小为( )
A.0 N B.4 N C.6 N D.20 N
6.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:轮胎上刻有花纹,是通过 来增大摩擦的;刹车时用力捏闸,是通过
来增大摩擦的。
7.据新华社电,2021年4月,在加拿大进行的男子冰壶世锦赛循环赛中,中国队战胜韩国队。如图所示,冰壶比赛时,运动员穿的两只鞋鞋底材质并不相同,蹬冰脚的鞋底为橡胶制成,滑行脚的鞋底为塑料制成。蹬冰脚的鞋底表面粗糙,摩擦力 (选填“增大”、“减小”或“不变”);在比赛中,运动员在刷冰,因冰道上面有许多小的颗粒,用冰刷刷过后,冰壶受到的摩擦力 (选填“增大”、“减小”或“不变”),冰壶朝着预期的目标滑行到准确的位置。
8.如图所示,在粗糙水平面上,物体B水平向右做匀速直线运动,请画出物体B所受的摩擦力f。
9.小华为了探究“影响滑动摩擦力大小的因素”,依次进行了如图所示的实验操作(实验中使用的是同一木块)。
(1)实验时用弹簧测力计沿水平方向拉动木块做 运动,弹簧测力计的示数就是滑动摩擦力的大小。
(2)比较甲、乙两次实验,发现F1<F2,说明在 相同时, 越大,滑动摩擦力越大。
(3)比较甲、丙两次实验,发现F1<F3,说明滑动摩擦力的大小与 有关。
(4)小华将图甲中的木块沿竖直方向锯掉一半,测得滑动摩擦力小于F1,他由此得出:滑动摩擦力的大小与接触面的大小有关。你认为这个结论 (填“正确”或“不正确”);理由是: 。
重难点突破
10.如图所示的实例中,目的是为了减小摩擦的是( )
A. 打球时用力握紧球拍
B. 戴上橡胶手套拧开瓶盖
C.磁悬浮列车不接触铁轨
D.手表旋钮上有凹凸的花纹
11.为了探究滑动摩擦力,张文超同学利用牙刷做实验,当用力匀速拖动牙刷时,刷毛发生了如图所示的弯曲。下列对这一实验的分析中错误的是( )
A.刷毛弯曲越厉害说明牙刷受到的力越大
B.从刷毛弯曲的方向可以判断牙刷受到摩擦力的方向向左
C.牙刷受到的摩擦力作用在刷毛上
D.从刷毛弯曲的方向可以判断牙刷受到摩擦力的方向向右
12.下列增大摩擦的实例中,与其它三种方法不同的是( )
A.卫生间防滑地砖的表面有凹凸不平的花纹
B.体操运动员上高低杠之前,手上涂抹镁粉
C.门与门框间塞入硬纸片,防止门被风吹开
D.在冰雪路面行驶的汽车车轮上安装防滑链
13.如图所示,物体A在水平推力F的作用下向右运动到乙图位置,在此过程中,物体受摩擦力f大小将 (填“变大”、“不变”或“变小”),理由是 。
14.如图用杯子接水时,水杯静止在手中,在接水过程中杯子受到的摩擦力将会 (选请“变大”“变小”或“不变”);当杯子在手中开始向下滑时,可以通过 方式来增大摩擦力使其在手中保持静止。
15.如图甲所示,完全相同的木块A和B紧靠着平放在粗糙程度相同的水平桌面上,在6 N的水平推力F作用下,A、B一起做匀速直线运动。若将A、B叠放到该桌面上,用水平力F拉着B使它们一起匀速运动(如图乙所示),则拉力F= N;此时木块A所受的摩擦力为 N。
16.小华在探究影响滑动摩擦力大小因素时,用如图所示的方式测量木块所受滑动摩擦力大小,这样操作的错误是 。纠正错误后,若在木块上再放一个砝码,则木块运动时受到的滑动摩擦力将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
17.如图中,物块沿斜面向上滑,请画出物块对斜面的压力F、物块受到的摩擦力f的示意图。
能力提升
下列四幅图对应的说法正确的是( )
A.图(甲)中的某同学沿杆匀速向上爬升时,该同学受到的摩擦力方向竖直向上
B.图(乙)中筷子提米在空中静止时,筷子所受的摩擦力方向竖直向上
C.图(丙)中在力F拉动B使其速度逐渐变大过程中,弹簧测力计示数也逐渐变大
D.图(丁)中的人站在电梯上随电梯一起匀速上升,该人受到水平向右的摩擦力
19.如图所示一块正方体的磁铁重2 N,在大小为F=3 N的拉力下从A点水平直线运动到E点。已知AB=BC=DE=4m,其中AC段接触面的材料是木,DE段接触面的材料是铁,每经过相同时间,用虚线框记录物体位置,根据图像,下列说法错误的是( )
A.AB段是在做匀速直线运动,所以摩擦力等于3 N
B.BC段物体在做加速运动,所以摩擦力小于3 N
C.DE段由于受到磁力作用磁体对接触面压力变大,所以DE段摩擦力一定比AB段要大
D.BC段要比AB段要光滑
20.如图,用50 N的压力F把一个质量为1 kg的物体压在竖直墙壁上,物体处于静止状态,则此时物体所受的摩擦力为 N;当压力减小为30 N时,物体沿竖直墙壁匀速下滑,则物体此时的摩擦力又为 N;当压力继续变小,变小为20 N时,物体所受的摩擦力将 (选填“变大”、“不变”或“变小”)。
21.一个箱子重为100 N,放在水平地面上,受20 N的水平推力,箱子未动,这时箱子受到的摩擦力为 N。当水平推力增大到30 N时,箱子恰好做匀速直线运动;当水平推力增大至40 N时,箱子受到的摩擦力为 N。
22.如图甲是测量滑动摩擦力大小实验装置,采用该装置测量时,发现很难控制弹簧测力计示数的稳定,其原因是很难保持木块做 运动。为了解决这个问题,实验小组将装置改成图乙所示,当水平拉动木板,测力计示数稳定时,测力计A的示数为4.0 N,测力计B的示数为1.8 N,则木块受到的滑动摩擦力大小为 N。
参考答案与试题解析
知识梳理
静摩擦力;滑动摩擦力;滚动摩擦力;压力大小;接触面的粗糙程度;匀速直线;等于;增大压力;增大接触面的粗糙程度;压力;接触面的粗糙程度;彼此分离;滑动摩擦;滚动摩擦。
基础知识
1.【解答】解:A.相互挤紧的粗糙物体之间若没有运动的趋势,也可能它们之间没有摩擦力,故该选项错误;
B.若两个物体间接触面是光滑的,即使这两个物体相互接触,有运动的趋势,它们之间也是没有摩擦力的,故该选项符合题意;
C.具有相对运动的两个物体,不一定是相互接触,比如两辆汽车相对运动,它们之间就没有摩擦力,故该选项不符合题意;
D.对于静止的物体,若和另一个物体接触,且有相对运动的趋势时,它们之间也可能有摩擦力,如用力推桌子但没有推动,桌子和地面之间也存在摩擦力,故该选项不符合题意;
故选:B。
2.【解答】解:A.用粉笔在黑板上写字时,粉笔与黑板之间存在摩擦,没有了摩擦力,则粉笔不会在黑板上流下痕迹,故A错误;
B.大课间在操场上练跑步时利用了人的脚与地面之间的摩擦,没有了摩擦力,将不能跑步,故B错误;
C.值日时用抹布擦净玻璃利用了摩擦,没有了摩擦力,将无法擦净玻璃,故C错误;
D.微风吹动树叶摇曳多姿,是利用了力可以改变物体的运动状态,与摩擦力无关,故D正确。
故选:D。
3.【解答】解:A.车胎刻花纹,增大了接触面的粗糙程度,在压力一定时,可以增大与地面之间的摩擦力,属于增大有益摩擦,故A不合题意;
B.车把套上有小疙瘩,增大了接触面的粗糙程度,在压力一定时,可以增大与手掌之间的摩擦力,属于增大有益摩擦,故B不合题意;
C.车轮转动时,车轮与车轴之间的摩擦,容易使零件磨损,车轴里有滚珠,变滑动为滚动,属于减小有害摩擦,故C符合题意;
D.脚踏板面凹凸不平,增大了接触面的粗糙程度,在压力一定时,可以增大与脚底之间的摩擦力,属于增大有益摩擦,故D不合题意。
故选:C。
4.【解答】解:A.皮带传动需将皮带张紧,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A不合题意;
B.轴承内部装有滚珠,是用滚动代替滑动的方法来减小摩擦力,故B不合题意;
C.在齿轮间加入润滑油,是通过使接触面脱离的方法减小摩擦力,故C不合题意;
D.汽车轮胎表面有槽纹,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D符合题意。
故选:D。
5.【解答】解:木块在压力作用下静止在如图位置,木块竖直方向上受到重力和摩擦力作用,这两个力是平衡力,大小相等、方向相反,重力是4 N,竖直向下,所以摩擦力大小是4 N,竖直向上。
故选:B。
6.【解答】解:
轮胎上刻有花纹,是通过增大接触面粗糙程度来增大摩擦的;
刹车时用力捏闸,是通过增大压力来增大摩擦的。
故答案为:增大接触面的粗糙程度;增大压力。
7.【解答】解:蹬冰脚的鞋底表面粗糙,在压力一定时,摩擦力增大;
在比赛中,运动员在刷冰,因冰道上面有许多小的颗粒,用冰刷刷过后,接触面的粗糙程度减小,冰壶受到的摩擦力减小,冰壶朝着预期的目标滑行到准确的位置。
故答案为:增大;减小。
8.【解答】解:物体B水平向右做匀速直线运动,故其摩擦力的方向水平向左,作用点可画在物体的重心上。如图所示:
9.【解答】解:(1)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,这时的拉力和摩擦力是一对平衡力,弹簧测力计的示数就等于摩擦力的大小。
(2)分析图甲、乙可知,在接触面粗糙程度相同时,压力越大,测力计的示数越大,滑动摩擦力越大;
(3)分析图甲和丙,压力一定,接触面的粗糙程度不同,弹簧测力计的示数F1<F3,摩擦力大小不同,这说明滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关;
(4)因为滑动摩擦力的大小与压力的大小和接触面的粗糙程度有关,在研究滑动摩擦力大小跟接触面面积的关系时,应保持压力大小和接触面的粗糙程度不变,小华将木块沿竖直方向截去一半后,虽然接触面的粗糙程度没变,但木块对接触面的压力减小了一半,所以得出了错误的结论。
故答案为:(1)匀速直线;(2)接触面的粗糙程度;压力;(3)接触面粗糙程度;(4)不正确;没有控制压力相同。
10.【解答】解:A.打球时用力握紧球拍,是在接触面粗糙程度一定时,增大压力来增大摩擦力,故A错误。
B.戴上橡胶手套拧开瓶盖,是在压力一定时,增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力,故B错误。
C.磁悬浮列车不接触铁轨,是使接触面脱离来减小摩擦力,故C正确。
D.手表旋钮上有凹凸的花纹,是在压力一定时,增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力,故D错误。
故选:C。
11.【解答】解:
A.当摩擦力越大时,力的效果越明显,刷毛发生的形变(即刷毛的弯曲程度)也越明显,故A正确;
BD.在摩擦作用效果下,较软的刷毛向左弯曲,说明了摩擦力的方向向左,故B正确,D错误;
C.研究牙刷受到的摩擦力,牙刷一定是受力物体,而且是和接触面接触的部分,所以摩擦在刷毛上,故C正确。
故选:D。
12.【解答】解:A.卫生间防滑地砖的表面有凹凸不平的花纹,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;
B.体操运动员比赛时手上涂抹镁粉,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;
C.塞入硬纸片后,使门与门框之间的压力增大,因此是通过增大压力来增大摩擦;
D.冰雪路面行驶的汽车车轮上安装上防滑链,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。
故与其它三种方法不同的是C。
故选:C。
13.【解答】解:从甲图位置到乙图位置过程中,接触面积增大,但压力和接触面的粗糙程度没变化,所以摩擦力保持不变。
故答案为:不变;压力和接触面的粗糙程度没变化。
14.【解答】解:用杯子接水时,水杯静止在手中,在竖直方向上,杯子受到的重力和摩擦力是一对平衡力,在接水过程中,杯子和水的总重力变大,所以杯子受到的摩擦力将会变大;
摩擦力大小的影响因素是压力大小和接触面的粗糙程度,当杯子在手中开始向下滑时,接触面的粗糙程度是一定的,因此可以紧握杯子,通过增大压力的方式来增大摩擦力使其在手中静止。
故答案为:变大;增大压力的。
15.【解答】解:图甲AB一起做匀速直线运动,则F1=F摩=6 N;
图乙中,接触面粗糙程度不变,压力不变,则滑动摩擦力不变仍为6 N,由于AB仍做匀速直线运动,则拉力F=F摩=6 N;
图乙中,AB一起匀速运动,则AB之间无相对运动或相对运动趋势,则AB间无摩擦力,即A所受的摩擦力为0 N。
故答案为:6;0。
16.【解答】解:
(1)如图,弹簧测力计没有水平拉动木块,即使木块进行匀速直线运动,木块受到的拉力和滑动摩擦力也不是平衡力,因为它们不在同一直线上。所以要使滑动摩擦力等于弹簧测力计的示数,弹簧测力计要水平拉动木块,使木块在水平面上进行匀速直线运动;
(2)若在木块上再放一个砝码,接触面粗糙程度不变,压力增大,滑动摩擦力增大。
故答案为:拉力不在水平方向;变大。
17.【解答】解:在斜面上选取物块与接触面的中点为压力的作用点,过压力作用点画垂直于斜面向下、带箭头的线段,符号为F;
物块沿斜面向上滑,则受到的摩擦力平行于斜面向上,从物块重心画带箭头线段,方向平行于斜面向上,为物块受到的摩擦力f。如图所示:
18.【解答】解:A.图甲中某同学沿杆匀速向上爬升时,其重力与摩擦力是一对平衡力,所以摩擦力与重力方向相反,即摩擦力方向竖直向上,故A正确;
B.图乙中筷子提米在空中静止时,筷子所受的摩擦力方向向下,米所受的摩擦力竖直向上,故B错误;
C.图丙中在力F拉动木板B使其速度逐渐变大的过程中,物体A与弹簧测力计之间保持相对静止,其压力与接触面不变,所以摩擦力不变,弹簧测力计的示数将不变,故C错误;
D.图丁中,人站在电梯上随电梯一起匀速上升,人与电梯间没有相对运动的趋势,不受摩擦力,故D错误。
故选:A。
19.【解答】解:
A.由图知,在AB段,磁铁在相等时间内通过的路程相同,所以正方体磁铁在AB段做匀速直线运动,则磁铁受到水平向右的拉力和水平向左的摩擦力是一对平衡力,拉力大小是3 N,所以磁铁在AB段受到的摩擦力也是3 N,故A项说法正确。
B.由图知,在BC段,磁铁在相等时间内通过的路程越来越长,所以正方体磁铁在BC段做加速运动,则磁铁受到水平向右的拉力大于摩擦力,拉力大小是3 N,所以磁铁在BC段受到的摩擦力小于3 N,故B项说法正确。
C.由图知,在DE段,磁铁在相等时间内通过的路程相同,所以正方体磁铁在DE段做匀速直线运动,则磁铁受到水平向右的拉力和水平向左的摩擦力是一对平衡力,拉力大小是3 N,所以磁铁在DE段受到的摩擦力也是3 N,又因为磁铁在AB段受到的摩擦力等于3 N,所以DE段摩擦力等于AB段摩擦力,故C项说法错误。
D.滑动摩擦力的大小跟压力大小和接触面粗糙程度有关;由前面解答可知,磁铁在BC段受到的摩擦力小于在AB段受到的摩擦力;磁铁在AC段对接触面的压力大小相同(都等于磁铁的重力),而磁铁在BC段受到的摩擦力较小,所以可知BC段要比AB段要光滑,故D项说法正确。
故选:C。
20.【解答】解:G=mg=1 kg×10 N/ kg=10 N,物体静止和匀速下滑时都处于平衡状态,即都受平衡力作用,在这两种状态下摩擦力都是和重力为平衡力,摩擦力的方向和重力相反。所以这两种情况下的摩擦力都等于重力等于10 N;
木块与墙壁的接触面的粗糙程度不变的情况下,压力继续变小,即此时的摩擦力会变小,此时木块向下做加速运动。
故答案为:10;10;变小。
21.【解答】解:当箱子受20 N的水平推力时,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静摩擦力是一对平衡力,因此静摩擦力等于推力等于20 N;当水平推力增大到30 N时,箱子恰好做匀速直线运动,所以此时滑动摩擦力与推力还是一对平衡力,滑动摩擦力大小等于30 N,当水平推力增大到40 N时,由于箱子对地面的压力和接触面的粗糙程度不变,所以滑动摩擦力不变,仍为30 N。故答案为:20;30。
22.【解答】解:(1)图甲在拉动木块时,很难让木块保持匀速直线运动状态,会导致弹簧测力计的示数不稳定;
(2)图乙当拉动长木板运动的过程中,无论长木板是否做匀速直线运动,木块相对桌面没有位置的变化,都处于静止状态,根据二力平衡的条件知B弹簧测力计的示数一定等于摩擦力的大小,所以当测力计B的示数为1.8 N,木块受到的滑动摩擦力大小为1.8 N。
故答案为:匀速直线;1.8。
1