七年级下册科学第三章运动和力 摩擦力和受力分析培优专题
考点一、摩擦力的定义、存在和摩擦力的方向
例1:(2022七下·温州期末)如图所示为冬奥会上的冰壶项月。则下图中对冰壶脱离手后,向前做减速运动过程中的受力分析正确的是( )
A. B.C.D.
例2:如图所示,放在水平桌面上的物体A,在水平推力F的作用下向右移动的过程中(物体未从桌面掉落),A与桌面之间的摩擦力 (填“变大”“变小”或“不变”);桌面受到物体A的摩擦力的方向是水平向 。
(例2) (例3)
例3:(2023七下·余杭期末)如图所示,用手给木块一个水平向右的推力,木块脱手后以v0的初速度在水平面上做直线运动,然后冲上粗糙斜面后最终静止在A点,以下关于木块受到摩擦力的说法正确的是( )
A.木块在水平面上受到的摩擦力大小与推力相等
B.木块在斜面上受到的摩擦力先沿着斜面向下,后沿着斜面向上
C.木块在水平面上受到的摩擦力大小随着速度的减小而减小
D.木块在A点时受到的摩擦力等于木块的重力
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.下列情况下的各物体中,受到摩擦力作用的是( )
A.在水平传送带上,随传送带匀速运动的零件 B.紧压在竖直墙上的砖块
C.沿光滑斜面滑下的木块 D.放在光滑的水平桌面上的杯子
3.为了探究滑动摩擦力,小科利用牙刷做实验,当用力匀速拖动牙刷时,刷毛发生了如图所示的弯曲,对这个实验的分析正确的是( )
A.刷毛弯曲越厉害说明牙刷受到的力越小
B.牙刷受到的摩擦力作用在刷毛上
C.手对牙刷的拉力和牙刷受到的摩擦力不平衡
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
4、如图所示的四种情况,木块一定不受摩擦力的是( )
A.木块静止 B.木块匀速运动 C.木块匀速下滑 D.木块静止
5、如图所示,小红站在商场匀速向上运动的自动扶梯上,她受到的力有( )
A.重力和支持力
B.重力、支持力和水平向右的摩擦力
C.重力、支持力和水平向左的摩擦力
D.重力、支持力和斜向上的摩擦力
(5) (6) (7)
6.如图是“竹筷提米”实验。玻璃杯和米被慢慢提起后,整体静止,则米对筷子的摩擦力的方向是( )
A.竖直向下 B.垂直向上
C.竖直向上 D.向上、向下都可能
7、小科在游玩意大利比萨斜塔时买了一个斜塔模型,当模型塔倾斜着身子静止在水平桌面上时,(如图),对模型塔是否受到摩擦力的作用及方向的分析,正确的是( )
A.模型塔未受到摩擦力的作用 B.模型塔受到水平向左的摩擦力
C.模型塔受到水平向右的摩擦力 D.模型塔受到沿塔身向上的摩擦力
8. 物体随传送带一起向右匀速行驶过程中(如图甲所示) 摩擦力的作用(选填“受到”或“不受”);物体随着倾斜的传送带一起匀速向下运动过程中(如图乙所示) 摩擦力的作用(选填“受到”或“不受”)。甲乙两图中,皮带与皮带轮之间的摩擦属于 .(选填“滑动摩擦”“滚动摩擦”或“静摩擦”)。
(8) (9)
9、连接在水平桌面上的物体M两端的轻质细绳分别绕过定滑轮与A、B相连,细绳恰好水平,如图所示,当A重3N,B重5N时,M恰好做匀速直线运动,若滑轮摩擦不计,此时M受到的摩擦力大小为________N,方向是________。当B刚触地时,若AM都不会与滑轮相碰,M受到的摩擦力方向为________
考点二、影响摩擦力大小的因素及实验探究
1.实验及影响因素
例1:(2024七下·杭州月考)为了研究影响滑动摩擦力大小的因素,设计了如下实验,请回答:
(1)该实验测定滑动摩擦力大小的原理是 。
(2)实验中适合用图乙所示的方法测定木块A与水平放置的木板间的滑动摩擦力的大小,其优点是 。
(3)按图乙,只改变砝码,做了4次实验,实验数据如表,分析实验数据可得出结论: 。
实验次数 1 2 3 4
砝码重G1(N) 3 5 7 9
木块G2(N) 1 1 1 1
弹簧秤示数(N) 0.8 1.2 1.6 2.0
1.实验小组要探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关,进行了如图所示实验:四次实验中,当木块均向右匀速运动时,弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4。关于该实验正确的是( )
A.比较甲丁,可探究滑动摩擦力大小与接触面积的关系
B.若F2>F3,说明压力越大摩擦力越大
C.该实验利用二力平衡的原理测出摩擦力的大小
D.比较甲丙得出的结论,可以解释刹车时紧握刹车把手的原因
2.在探究“影响滑动摩擦力大小因素”的实验中实验装置如图所示。选取三个相同的木块分别放在不同的接触面上,其中甲、乙两图的接触面是相同的木板,图丙接触面是棉布。
(1)实验中应该用弹簧测力计水平拉着木块在水平接触面上做 运动,根据 知识可知,木块所受滑动摩擦力大小等于弹簧测力计的示数。
(2)如果想探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关 系,应选择 两图进行实验,比较两图可得出的结 论 是 。
(3)某同学猜想,滑动摩擦力大小可能与接触面积大小有关。于是他将图甲中木块切去一半(如图丁所示),重复图甲的实验操作。他比较图甲和图丁的实验结果,得出结论:滑动摩擦力的大小与接触面积大小有关,你认为他探究过程存在的问题是 ,改进方法是 。
3.在“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验中,小英做了如图甲所示的三次实验,用到了一个弹簧测力计、一个木块、一个砝码、两个材料相同但表面粗糙程度不同的长木板。实验中第1次和第2次用相同的长木板,第3次用表面更加粗糙的长木板。
(1)实验时用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,使其在水平桌面上做 。
(2)比较1、2两次实验,可得出结论: 。
(3)刚开始小英做第1次实验时控制不好力度,拉力随时间变化的图象如图乙所示,木块的速度随时间变化的图象如图丙所示,则木块在第7s时的摩擦力为 N。
(4)小芳同学将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,此时木块受到的摩擦力方向 ,这样改进的好处是 。
4、(2023七下·柯桥)为了探究“滑动摩擦力的大小与运动速度大小的关系”。小科用如图所示的装置进行实验,其中力传感器可以显示对木块拉力的大小,从而得到木块受到的摩擦力大小。实验时使木块保持静止不动,而传送带匀速运动,以实现木块相对于传送带向左运动。实验数据如下。
传送带速度(cm/s) 3 5 8 11 13
力传感器示数(N) 0.25 0.26 0.26 0.25 0.25
(1)实验中木块受到的摩擦力方向水平向 。
(2)分析表中数据,可得出的结论是 。
(3)小科同学想利用该装置继续探究滑动摩擦力的大小与压力大小的关系,则小科接下来的操作是 。
5、在学习影响滑动摩擦力大小的因素后,小科还是认为:重力越大,滑动摩擦力越大。于是张老师用氢气充气机(氢气球可充气)
实验次数 质量不同的金属盒 压力传感器示数(牛) 拉力传感器示数(牛)
1 小 5.0 2.10
2 中 5.0 2.11
3 大 5.0 2.11
步骤一:将质量小的金属盒放在白纸上,读出此时压力传感器的示数为F,水平向左拉动白纸
步骤二:换用质量不同、粗糙程度和底面积都相同的金属盒, ,水平向左拉动白纸,记录拉力传感器的示数。记录结果如表:
请回答下列问题:
(1)第1次实验中金属盒受到的摩擦力为 牛。
(2)将步骤二的实验操作补充完整。
(3)通过实验得出的结论是 。
6.小科用如图所示的装置,探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关。
序号 木块放置情况 木板表面情况 压力/N 弹簧测力计示数/N
1 平放 木板 6 1.2
2 平放 木板 8 1.6
3 平放 木板 10 2.0
4 平放 木板上铺棉布 6 1.8
5 平放 木板上铺毛巾 6 3.0
(1)实验时,小科将木块放在水平木板上,弹簧测力计沿水平方向拉动木块,并使木块作匀速直线运动。这样做的目的 ,实验时,记录的部分数据如下表所示。
(2)分析序号 三组数据可知:滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力有关。滑动摩擦力f大小与接触面所受压力F大小的关系式是 。
(3)小科在实验时还发现:在木块没有被拉动时,弹簧测力计也有示数,且示数会变化。他请教老师,知道可用F-t图像表示拉力随时间的变化情况。若某次实验开始拉动木块直到木块匀速滑动的F-t图像如图所示,其中0~4s木块处于静止状态。如果实验时木块所受的拉力是2N,则下列对木块所处状态的判断,正确的是: 。
A.静止 B.匀速直线运动 C.静止或匀速直线运动 D.条件不足,无法判断
7、如图甲所示,用一拉力传感器(能感应力大小的装置)水平向右拉一水平面上的木块,A端的拉力均匀增加,0~t1木块静止,木块运动后改变拉力,使木块t2后处于匀速直线运动状态。计算机对数据拟合处理后,得到如图乙所示拉力随时间变化图线,回答下列问题:
(1)在0~t1时间内,当F逐渐增大到5N时,木块所受摩擦力大小为 N。
(2)若t2后的某一瞬间撤去外力F,则这一瞬间木块所受摩擦力大小为 N。
(3)若在t2后的某一瞬间水平拉力F减小到3N,木块所受摩擦力大小为 N,木块开始做 (选填“加速”、“减速”、“匀速”)运动。
8、(2024七下·嘉兴月考)科学实验小组的同学用如图-1所示的装置和器材探究影响滑动摩擦力大小的因素。
(1)将木块平放在水平长木板上,用弹簧测力计沿水平方向拉动,使其做 运动,木块所受滑动摩擦力的大小等于此时弹簧测力计示数。
(2)在木块上加放砝码,是为了探究滑动摩擦力大小与 的关系。
(3)实验中,大家发现弹簧测力计示数很难稳定,于是设计了如图-2所示的装置来进行实验。水平传送带的速度可以调节,定滑轮摩擦忽略不计。
①启动传送带沿逆时针方向转动,当弹簧测力计的示数稳定后,木块相对于地面静止,此时木块所受滑动摩擦力的方向是水平向 。
②某次实验中,当弹簧测力计的示数稳定后,改变传送带的速度大小发现弹簧测力计的示数没有改变,说明 。
2、摩擦力大小与方向定量分析-水平方向(利用二力平衡求解)
例1:(2023七下·金华期末)小科同学用如图所示装置测物体B所受的摩擦力,拉力F水平向左,不计弹簧测力计重
(1)当F=10N时,物体A保持静止,弹簧测力计示数为零 N;
(2)当F=20N时,物体A水平向左运动,弹簧测力计示数为3N且保持不变 。
例2:如图所示,一长方体木块置于同一粗糙水平面上,甲图木块竖放,乙图木块平放,丙图木块平放并在其上加一重物。在甲、乙、丙三种情况下,匀速拉动.长方体木块所需的水平力分别为F甲、F乙、F丙,则下列关系正确的是( )
A.F甲F乙>F丙 C.F甲例3:(2023七下·富阳期末)如图,两个质量相等且上、下底面粗糙程度也相同的圆台形物体甲和乙,放置于水平地面上,分别在水平力Fa、Fb作用下做匀速直线运动。则下列说法正确的是( )
A.拉力Fa大于拉力Fb
B.甲的速度一定等于乙的速度相同
C.甲受到的摩擦力可能小于乙受到的摩擦力
D.甲、乙受到的地面摩擦力一定相等
(例3) (例4)
例4:完全相同的二块长方形物体,如图在相同的水平地面上运动,拉力分别为 F1 和 F2,且F1<F2.那么,不计空气阻力时,受到的摩擦力大小比较为( B )
A.甲大于乙 B.甲等于乙 C.甲小于乙 D.无法确定
1.如图,粗糙程度相同的水平地面上,重30牛的物块在AB段受F=10牛的水平拉力作用,向右做匀速直线运动,到B点时撤去水平拉力,物块仍继续运动,到C处静止。下列正确的是( )
A.在 AB 段物块受到水平向右的摩擦力,大小为 10 牛
B.在 AB 段物块受到水平向左的摩擦力,大小为 20 牛
C.在 BC 段物块受到水平向左的摩擦力,大小为 10 牛
D.在 C 点物块受到水平向右的摩擦力,大小为 30 牛
2.如图所示,P、Q两物体分别放在同一桌面上,分别在FP=5N、FQ=3N的水平拉力作用下做匀速直线运动,可以确定( )
A.物体P的速度一定大于物体Q的速度
B.若mP=mQ,则物体P一定比物体Q粗糙
C.物体P受到的摩擦力可能等于物体Q受到的摩擦力
D.物体Q对桌面的压力一定大于物体P对桌面的压力
(2) (3)
3.如图所示,放在粗糙水平面上的木箱,受到两个水平拉力F1、F2作用,F1的方向向左,F2的方向向右,下列分析正确的是( )
A.若木箱保持静止状态,则F1 一定等于F2
B.若木箱向右做匀速直线运动,则F1 一定大于F2
C.若木箱向右做匀速直线运动,则F1 一定等于F2
D.若木箱向右做匀速直线运动,则F1 一定小于F2
4.将一袋大米放在匀速向右运动的输送带上,开始米袋与输送带间有一段距离的相对滑动,然后米袋随输送带一起匀速运动。当输送带突然制动时,米袋会继续向前滑动一段距离后停下。(选择合适的选项完成下列小题)
A.受到方向向右的摩擦力 B.受到方向向左的摩擦力 C.不受力
(1)米袋刚放上输送带的瞬间,米袋在水平方向上受力情况为________。
(2)当米袋随输送带一起匀速运动时,米袋在水平方向上受力情况为________。
(3)当将输送带突然制动时,米袋在水平方向上受力情况为________。
3、摩擦力大小与方向定量分析-竖直方向(利用二力平衡求解)
例1、如图所示小丽用力F把一才块压在竖直墙面上静止,现有以下受力分析,正确的是( C )
①小丽对木块的压力F和墙对木块的弹力是一对平衡力
②小丽对木块的压力F和木块的重力是一对平衡力
③木块受到的摩擦力和木块的重力是一对平衡力
④小丽对木块的压力F和木块对小丽的弹力是一对平衡力
A.只有①正确 B.只有④正确 C.只有①③正确 D.只有③④正确
(例1) (例2)
例2、(2023七下·金东期末)擦窗机器人的质量为2千克,它的”腹部”有吸盘。如图,当擦窗机器人的真空泵将吸盘内的空气向外抽出时,它能牢牢地吸在竖直玻璃上。
(1)当擦窗机器人静止”吸附”在玻璃上时,擦窗机器人受到的摩擦力大小为 牛;
(2)当擦窗机器人在竖直方向上受到40牛的牵引力时,恰好能使它匀速向上运动,则此时擦窗机器人受到的摩擦力方向为 。
1、如图甲是消防队员小王进行爬杆训练的示意图,在某次爬杆训练中,小王沿杆竖直向上运动的v(速度)-t(时间)图像如图乙所示,下列判断正确的是 ( )
A.0~6s时间内,小王沿杆匀速向上运动
B.6~15s时间内,小王沿杆上爬的距离是5.4m
C.0~18s时间内,小王受到的摩擦力方向向下
D.15~18s时间内,小王受到的摩擦力大小等于重力大小
(1) (2) (3)
2、(2023七下·武义期末)春节前夕贴春联是我国的传统习俗。如图所示是写春联时手握毛笔的示意图,回答下列问题:
(1)按图示拿毛笔时,毛笔所受到的摩擦力方向为 ;
(2)毛笔书写过程中一般需要:“逆锋起笔、按、行、提笔、顿、回锋收笔”等要领,则“按”“顿”等运笔时笔尖受到的摩擦力将 。
3.如图所示,一名消防队员正沿着竖直悬挂的绳子匀速向下滑行。关于下滑过程,下列几种说法中,不正确的是( )
A.他的运动状态保持不变 B.他与绳子之间的摩擦是滑动摩擦
C.他受到的摩擦力方向是向上的 D.他受到的摩擦力小于重力
4.校运动会爬杆比赛,小明第一个爬到杆顶。如图所示,小明紧紧握住杆子保持静止,此时他受到的摩擦力为f1;片刻后,小明适度减小握杆子的力量使自己匀速滑下,此时他受到摩擦力为f2,则( )
A.f1竖直向上,f2竖直向上,f1>f2
B.f1竖直向上,f2竖直向上,f1=f2
C.f1竖直向上,f2竖直向下,f1>f2
D.f1竖直向上,f2竖直向下,f1=f2
5、如图,重为500N的小科沿着竖直的直杆匀速上爬,此阶段他受到的摩擦力为f1;小科停在A处稍作休息,此阶段他受到的摩擦力为f2;之后沿杆匀速下滑,此阶段他受到的摩擦力为f3。下列说法正确的是( )
f1>500N,方向竖直向下 B. f2=500N,方向竖直向下
C. f3<500N,方向竖直向上 D. f1=f2=f3 , 方向都竖直向上
6.如图所示,用两块位于竖直面的平行正对的木板A、B住木块C,使木块C处于静止状态。木块C所受重力为G,木板A、B对木块C的压力分别为F1、F2,木块C对木板A、B的压力分别为F3、F4,木板A、B对木块C的摩擦力均为f,则下列说法中正确的是( )
A.G与F1大小相等
B.G与f大小相等
C.F1与F2是一对平衡力
D.F1与F3是一对相互作用力
7.如图所示,在两个大小相等的力F1和F2的作用下,质量为m的木块可在两长板之间以v的速度匀速向下滑落,如果保持两力F1和F2的大小方向不变,能使木块 m以3v的速度匀速向上滑动,那么木块向上的推力应是( )
A.F1+F2 B.mg C.2mg D.3mg
考点三、增大或减小摩擦的方法
例1:(2023七下·东阳期末)摩擦力和人们的生活密不可分,下列属于增大摩擦力的是( )
A.光滑材质做滑梯 B.齿轮间加润滑油 C.轮胎表面槽纹 D.旱冰鞋下的滚轮
例2:下列是生活中的一些摩擦现象:①走路时鞋底与地面之间的摩擦;②汽车行驶时,汽车与空气之间的摩擦;③骑自行车时,车轮与轴之间的摩擦;④皮带传动中,皮带与皮带轮之间的摩擦,其中属于有害摩擦的是( )
A.①和② B.②和③ C.①和④ D.②和④
1:如图是一叠试卷,小明发现抽出数学试卷比抽出科学试卷要困难一些。对这一现象最合理的解释是( )
科学试卷的惯性较小,较易抽出
数学试卷的质量较大,较难抽出
C.科学试卷的表面光滑,摩擦力小,较易抽出
D.数学试卷受到压力大,摩擦力大,较难抽出
2.列现象中,属于滑动摩擦的是( )
A.刹车时,自行车轮与闸皮间的摩擦 B.在台球桌上运动的小球与桌面的摩擦
C.滑旱冰时,鞋与地面间的摩擦 D.骑自行车前进时,车轮与地面间的摩擦在
3.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.以下分析中,正确的是( )
A.脚踏凹凸不平是通过增大接触面积来增大摩擦的
B.轮胎上制有花纹是通过改变接触面粗糙程度来减小摩擦的
C.刹车时用力捏刹车把是通过增大压力来增大摩擦的
D.在转动的部分加润滑油是通过变滑动为滚动来减小摩擦的
考点四、摩擦的受力与运动分析的图像
例1:(2024七下·萧山月考)如图甲所示,放在水平地面上的物体受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系图像如图乙所示,物体运动速度v与时间t的关系图像如图丙所示。
(1)当t=1秒时,物体相对地面是________(填“静止”或“运动”)的。
(2)当t=3秒时,物体受到的摩擦力为 ________ 牛。
(3)图丙中阴影部分的面积可以表示________ .
例2.(2023七下·上城期末)小金在做题时,看到了如下三幅图像。他整理相应信息设计如下表格,并按①②③的顺序做了部分推理。
阶段 阶段一 阶段二 阶段三
时间 0﹣3s 3﹣6s 6﹣9s
状态 静止 向右加速 向右匀速
f和F大小关系 f=F f<F ①
F大小 2N 6N 4N
f大小 ② ③4N 4N
(1)①处应填 ,②处应填 。
(2)小金在③处填4N的依据是:在阶段二和阶段三,物体受到的都是滑动摩擦力, ,因此,两个阶段受到的摩擦力相等。
例3.小明经常与同学进行爬杆比赛,如图甲所示,在某次比赛中,小明向上爬的“速度﹣时间”图象如图乙所示,但他所受“摩擦力﹣时间”图象漏画了一部分,如图丙所示,若将之补充完整,应是图中的( )
A. B. C. D.
1.(2022七下·嘉兴月考)(多选)图甲所示,放在水平地面上的物体,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系和物体运动速度v与时间t的关系如图乙、丙所示,下列说法正确的是( )
A.当t=1.5s时,物体受到的摩擦力2N
B.2s~4s内,物体所受推力等于摩擦力
C.t=3s时,物体受到的摩擦力为6N
D.4s~6s,物体运动的路程为8m
2.图甲所示,放在水平地面上的物体,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系和物体运动速度v与时间t的关系如图乙、丙所示,下列说法错误的是( D )
A.当t=1.5s时,物体受到的摩擦力1N B.2s~4s内,物体所受推力大于摩擦力
C.4s~6s,物体运动的路程为8m D.t=3s时,物体受到两对平衡力的作用
3.如图所示,图1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。t=0开始,小兵每隔2s记录的物块位置和时刻如图3。则下列说法正确的是( )
0-4s内,物块受到的摩擦力为4N B. 8-10s内,物块受到的摩擦力为6N
C. t=10s时,物块的速度一定小于6m/s D. 若16s时撤去F,物块将做匀速直线运动
4.如图甲所示,用一拉力传感器(能感应力大小的装置)水平向右拉一水平面上的木块,A端的拉力均匀增加,0~t1木块静止,木块运动后改变拉力,使木块t2后处于匀速直线运动状态。计算机对数据拟合处理后,得到如图乙所示拉力随时间变化图线,回答下列问题:
(1)当用F=5.3N的水平拉力拉静止的木块时,木块所受摩擦力大小为________N。
(2)若用F=5.8N的水平拉力拉木块,木块所受摩擦力大小为________N。
(3)如果要使木块做匀速直线运动,拉力大小为____N,撤去外力的瞬间,木块所受摩擦力大小为_____N。
5.(2024七下·衢州月考)如图 1 所示,水平地面上有一块重 600N 的长方体木块,小林用水平推力 F 把木块向前推动,此过程中,推力 F 和木块前进的速度 v 的大小随时间 t 的变化情况分别如图 2 甲、乙所示。求:
(1)木块在 5~6 秒内,处于________(填“加速”、“减速”或“静止”)状态。此时的摩擦力大小等于________N。
(2)请在图2丙中,画出 0~6s 内木块所受的摩擦力 f 随时间 t 变化的图线。
6.(2024七下·柯桥月考)图甲所示,放在水平地面上的物体,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系和物体运动速度v与时间t的关系如图乙所示。
(1)根据图像:请描述0-6秒内整个过程中物体的运动状况________。
(2)t=5秒时,物体受到的摩擦力为________牛顿。
(3)在t=3秒时,物体受到的摩擦力与t=5秒时的摩擦力大小相同.请你解释其与“t=5秒时的摩擦力大小相同”的原因: 。
考点五:叠加型摩擦力
例1.如图所示,在小明的推动下,小车与木块一起以相同的速度在水平地面上向前做匀速直线运动。下列分析中,正确的是( )
A.此时木块没有受到小车的摩擦力
B.小明对小车的推力大于小车受到的摩擦力
C.小明后面的脚受到地面的摩擦力方向向后
D.小车受到的重力与地面对小车的支持力是一对平衡力
(例1) (例2)
例2.如图所示,甲,乙两物体叠放在粗糙的水平面上,在5牛的拉力F的作用下一起向右做匀速直线运动,则甲受到的摩擦力为 牛,乙受到甲的摩擦力方向 (填“水平向左"“水平向右”或“不确定")。
例3.如图所示,叠放在一起的物体A和B,在大小为F的恒力作用下沿水平面做匀速直线运动,则下列结论中正确的是( )
A.甲、乙两图中A物体所受的摩擦力大小均为F
B.甲、乙两图中B物体受到地面对它的摩擦力均为F
C.甲图中物体A受到的摩擦力为0,物体B受到地面对它的摩擦力为F
D.乙图中物体A受到的摩擦力为F,物体B受到地面对它的摩擦力为F
1.A、B两物体叠放在水平桌面上,在如图所示的三种情况下:
①甲图中两物体均处于静止状态;
②乙图中水平恒力F作用在B物体上,使A、B一起以2m/s的速度做匀速直线运动;
③丙图中水平恒力F作用在B物体上,使A、B一起以20m/s的速度做匀速直线运动。
比较上述三种情况下物体A在水平方向的受力情况,以下说法正确的是( A )
A.三种情况下,A在水平方向都不受力
B.三种情况下,A在水平方向都受力且受力相同
C.①中A在水平方向不受力,②、③中A在水平方向都受力但受力不同
D.①中A在水平方向不受力,②、③中A在水平方向都受力但受力相同
2、如图所示,水平地面上有 A、B、C 三个物体,物体 A、B 放在物体 C 上,水平力 F 作用于物体 A, 使 A、B、C 一起匀速运动,各接触面间的摩擦力的情况是( )
A.A 对 C 有向右的摩擦力 B.C 对 B 有向左的摩擦力
C.物体 C 受到三个摩擦力的作用 D.地面对 C 有向右的摩擦力
3.如图所示,A、B两个物体叠放在水平面上,同时有F=2 N的两个水平力分别作用于A、B两物体上,使A、B两个物体处于静止状态,下列分析正确的是( )
A.地面对B的摩擦力为0
B.A和B之间摩擦力为0
C.A受到的摩擦力为2N,方向水平向左
D.地面对B的摩擦力为2 N,方向水平向左
4.如图所示,水平桌面上叠放着A、B两个物体,在水平方向上F1、F2两个推力作用下,A、B仍处于静止状态。下列说法正确的是( )
A.若F1=F2,则物体A、B之间无摩擦力
B.若F1>F2,则物体A对物体B的摩擦力方向向左
C.若F1D.不论F1、F2谁大,地面对物体B的摩擦力一定大于F1或F2
5.如图所示,两块相同的竖直挡板(阴影部分)之间有质量均为m的三块相同的砖,用大小均为F的水平力压住挡板,使砖块保持静止不动,则1、2块砖之间摩擦力的大小为( )
A.0.5mg B.Mg C.2mg D.3mg
(5) (6)
6.如图,ABCD是4块质量相同的砖,每块重50N,A、D两侧是两块竖直的木板,木板外侧分别用1000N的力压紧,砖处于静止状态。A砖与木板内侧之间的摩擦力为 N;A砖与B砖之间的摩擦力为 N;B砖与C砖之间的摩擦力为 N。
7.(2024七下·越城月考)两个完全相同的物体A、B,每个重为20N。
(1)如图甲所示,A和B叠放在水平桌面上,在15N的水平拉力作用下,A、B一起向右做匀速直线运动,此时木块B受到的摩擦力大小为________ N。
(2)如图乙所示,若将A、B木块紧靠着放在水平桌面上,用水平力F2推A使它们一起向右做匀速直线运动,则F2的大小是________N,此时A对B的推力为________N。
8、用弹簧测力计水平拉动木块,使它在水平长木板上做直线运动,前3秒弹簧秤示数始终如图甲所示
(1)根据图乙分析,物体在BC段处于 状态(填“静止”、“加速”、“减速”或“匀速”)。
(2)物体在AB段的运动速度为多少米/秒?
(3)在BC段,物体受到的摩擦力为多少牛?
七年级下册科学第三章运动和力 摩擦力和受力分析培优专题
解析答案
考点一、摩擦力的定义、存在和摩擦力的方向
例1:(2022七下·温州期末)如图所示为冬奥会上的冰壶项月。则下图中对冰壶脱离手后,向前做减速运动过程中的受力分析正确的是( )
A. B.C.D.
【答案】B
【解析】对冰壶进行受力分析即可。
【解答】当冰壶脱离手后继续在冰面上前进时,在水平方向上,它只受到向后的摩擦力。在竖直方向上,它受到的重力与支持力相互平衡,故B正确,而A、C、D错误。
例2:如图所示,放在水平桌面上的物体A,在水平推力F的作用下向右移动的过程中(物体未从桌面掉落),A与桌面之间的摩擦力 (填“变大”“变小”或“不变”);桌面受到物体A的摩擦力的方向是水平向 。
【答案】不变;右
【解析】(1)影响滑动摩擦力大小的因素有压力和接触面的粗糙程度。
(2)摩擦力的方向与物体的运动方向相反。
【解答】(1)放在水平桌面上物体A,在水平推力F的作用下向右移动的过程中,与桌面的接触面积变小,但压力和接触面的粗糙程度没变化,所以摩擦力将保持不变。
(2)由于物体A水平向右运动,所以桌面对A的摩擦力水平向左,而A对桌面的摩擦力的方向是水平向右。
例3:(2023七下·余杭期末)如图所示,用手给木块一个水平向右的推力,木块脱手后以v0的初速度在水平面上做直线运动,然后冲上粗糙斜面后最终静止在A点,以下关于木块受到摩擦力的说法正确的是( )
A.木块在水平面上受到的摩擦力大小与推力相等
B.木块在斜面上受到的摩擦力先沿着斜面向下,后沿着斜面向上
C.木块在水平面上受到的摩擦力大小随着速度的减小而减小
D.木块在A点时受到的摩擦力等于木块的重力
【答案】B
【解析】两个相互接触并挤压的物体,当它们发生相对运动或具有相对运动趋势时,就会在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力,这种力叫做摩擦力(Ff或f)。
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。
【解答】A.未说明在水平面上是否直线运动,故无法判断;
B.由相对运动方向可知,向向下,再向上;
C.木块在水平面上受到的摩擦力大小不变;
D.木块在A点时受到的摩擦力小于木块的重力。
1.下列说法正确的是( B )
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.下列情况下的各物体中,受到摩擦力作用的是( B )
A.在水平传送带上,随传送带匀速运动的零件
B.紧压在竖直墙上的砖块
C.沿光滑斜面滑下的木块
D.放在光滑的水平桌面上的杯子
3.为了探究滑动摩擦力,小科利用牙刷做实验,当用力匀速拖动牙刷时,刷毛发生了如图所示的弯曲,对这个实验的分析正确的是( )
A.刷毛弯曲越厉害说明牙刷受到的力越小
B.牙刷受到的摩擦力作用在刷毛上
C.手对牙刷的拉力和牙刷受到的摩擦力不平衡
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
【答案】B
【解析】A.刷毛弯曲越厉害说明牙刷受到的力越大,故A错误;
B.牙刷受到的摩擦力作用在刷毛上,故B正确;
C.因为牙刷做匀速运动,所以手对牙刷的拉力和牙刷受到的摩擦力相互平衡,故C错误;
D.从刷毛弯曲的方向可以判断牙刷受到摩擦力的方向向左,故D错误。
4、如图所示的四种情况,木块一定不受摩擦力的是( )
A.木块静止 B.木块匀速运动 C.木块匀速下滑 D.木块静止
【答案】A
【解析】A、物体静止在水平地面上,物体与地面间既没有发生相对运动,也没有运动趋势,所以物体和地面之间不存在摩擦力,符合题意。
B、物体受到拉力作用,进行匀速直线运动,物体和地面之间发生相对运动,物体和地面之间存在摩擦力,不符合题意。
C、物体沿着斜面匀速下滑,存在相对运动,物体和斜面之间存在摩擦力,不符合题意。
D、物体静止在斜面上,物体有下滑的趋势,物体和斜面之间存在摩擦力,不符合题意。
5、如图所示,小红站在商场匀速向上运动的自动扶梯上,她受到的力有( )
A.重力和支持力
B.重力、支持力和水平向右的摩擦力
C.重力、支持力和水平向左的摩擦力
D.重力、支持力和斜向上的摩擦力
【答案】A
【解析】对小红进行受力分析,根据二力平衡的知识判断。
【解答】根据图片可知,小红肯定受到重力和扶梯对她的支持力,此时二者平衡。由于她和扶梯保持相互静止状态,没有相对运动的趋势,因此她不会受到摩擦力,故A正确,而B、C、D错误。
6.如图是“竹筷提米”实验。玻璃杯和米被慢慢提起后,整体静止,则米对筷子的摩擦力的方向是( )
A.竖直向下 B.垂直向上
C.竖直向上 D.向上、向下都可能
7、小科在游玩意大利比萨斜塔时买了一个斜塔模型,当模型塔倾斜着身子静止在水平桌面上时,(如图),对模型塔是否受到摩擦力的作用及方向的分析,正确的是( )
A.模型塔未受到摩擦力的作用 B.模型塔受到水平向左的摩擦力
C.模型塔受到水平向右的摩擦力 D.模型塔受到沿塔身向上的摩擦力
【答案】A
【解析】摩擦力产生的条件:①相互接触;②做相对运动或有相对运动的趋势。
【解答】当模型塔倾斜着身子静止在水平桌面上时,它处于静止状态,相对桌面没有运动的趋势,因此模型塔未受到摩擦力的作用,故A正确,而B、C、D错误。
8. 物体随传送带一起向右匀速行驶过程中(如图甲所示) 摩擦力的作用(选填“受到”或“不受”);物体随着倾斜的传送带一起匀速向下运动过程中(如图乙所示) 摩擦力的作用(选填“受到”或“不受”)。甲乙两图中,皮带与皮带轮之间的摩擦属于 .(选填“滑动摩擦”“滚动摩擦”或“静摩擦”)。
不受 受到 静摩擦
9、连接在水平桌面上的物体M两端的轻质细绳分别绕过定滑轮与A、B相连,细绳恰好水平,如图所示,当A重3N,B重5N时,M恰好做匀速直线运动,若滑轮摩擦不计,此时M受到的摩擦力大小为________N,方向是________。当B刚触地时,若AM都不会与滑轮相碰,M受到的摩擦力方向为________
故答案为:2;水平向左;水平向左
考点二、影响摩擦力大小的因素及实验探究
1.实验及影响因素
例1:(2022七下·杭州月考)为了研究影响滑动摩擦力大小的因素,设计了如下实验,请回答:
(1)该实验测定滑动摩擦力大小的原理是 。
(2)实验中适合用图乙所示的方法测定木块A与水平放置的木板间的滑动摩擦力的大小,其优点是 。
(3)按图乙,只改变砝码,做了4次实验,实验数据如表,分析实验数据可得出结论: 。
实验次数 1 2 3 4
砝码重G1(N) 3 5 7 9
木块G2(N) 1 1 1 1
弹簧秤示数(N) 0.8 1.2 1.6 2.0
【答案】(1)二力平衡(2)不需要匀速拉动木板
(3)在接触面的粗糙程度相同时,滑动摩擦力的大小与压力大小成正比(或压力越大,滑动摩擦力越大)。
【解析】(1)当物体在水平面上做匀速直线运动时,它受到的摩擦力与拉力相互平衡。根据二力平衡的条件可知,此时摩擦力等于拉力,也就是弹簧测力计的示数。
(2)在图乙中,无论下面的木板是否做匀速直线运动,物体A对它的压力和接触面的粗糙程度不变,因此摩擦力不变。
(3)弹簧测力计的示数越大,则说明摩擦力越大,根据表格分析哪个因素相同,哪个因素不同,根据控制变量法的要求描述结论。
【解答】(1)该实验测定滑动摩擦力大小的原理是二力平衡。
(2)实验中适合用图乙所示的方法测定木块A与水平放置的木板间的滑动摩擦力的大小,其优点是不需要匀速拉动木板。
(3)实验中,下面的木块A不变,即接触面的粗糙程度不同,增加砝码的重力,即增大压力,那么得到结论:在接触面的粗糙程度相同时,滑动摩擦力的大小与压力大小成正比(或压力越大,滑动摩擦力越大)。
1.实验小组要探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关,进行了如图所示实验:四次实验中,当木块均向右匀速运动时,弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4。关于该实验正确的是(C )
A.比较甲丁,可探究滑动摩擦力大小与接触面积的关系
B.若F2>F3,说明压力越大摩擦力越大
C.该实验利用二力平衡的原理测出摩擦力的大小
D.比较甲丙得出的结论,可以解释刹车时紧握刹车把手的原因
2.在探究“影响滑动摩擦力大小因素”的实验中实验装置如图所示。选取三个相同的木块分别放在不同的接触面上,其中甲、乙两图的接触面是相同的木板,图丙接触面是棉布。
(1)实验中应该用弹簧测力计水平拉着木块在水平接触面上做 运动,根据 知识可知,木块所受滑动摩擦力大小等于弹簧测力计的示数。
(2)如果想探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关 系,
应选择 两图进行实验,比较两图可得出的结 论 是 。
(3)某同学猜想,滑动摩擦力大小可能与接触面积大小有关。于是他将图甲中木块切去一半(如图丁所示),重复图甲的实验操作。他比较图甲和图丁的实验结果,得出结论:滑动摩擦力的大小与接触面积大小有关,你认为他探究过程存在的问题是 ,改进方法是 。
【答案】 (1)匀速直线 二力平衡 (2)乙、丙
在压力一定时,接触面的粗糙程度越大,则木块受到的滑动摩擦力越大 (3)没有控制压力大小相等
3.在“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验中,小英做了如图甲所示的三次实验,用到了一个弹簧测力计、一个木块、一个砝码、两个材料相同但表面粗糙程度不同的长木板。实验中第1次和第2次用相同的长木板,第3次用表面更加粗糙的长木板。
(1)实验时用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,使其在水平桌面上做 。
(2)比较1、2两次实验,可得出结论: 。
(3)刚开始小英做第1次实验时控制不好力度,拉力随时间变化的图象如图乙所示,木块的速度随时间变化的图象如图丙所示,则木块在第7s时的摩擦力为 N。
(4)小芳同学将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,此时木块受到的摩擦力方向 ,这样改进的好处是 。
答案为:(1)匀速直线运动;(2)当接触面粗糙程度一定时,压力越大,滑动摩擦力越大;(3)3;(4)水平向右;不用控制木板做匀速直线运动,另外,由于测力计静止便于读数。
解:(1)实验时为了使滑动摩擦力的大小等于拉力的大小,需要用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,使其在水平桌面上做匀速直线运动。
(2)比较1、2两次实验,触面粗糙程度相同,压力大小不同,所以探究的是滑动摩擦力的大小与压力大小的关系,故结论为:当接触面粗糙程度一定时,压力越大,滑动摩擦力越大。
(3)由图丙知:2~6s物体做匀速运动,此时物体处于平衡状态,受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,大小相等,由图乙知此过程的拉力为3N,所以滑动摩擦力为3N;6~8s物体做减速运动,但由于压力和接触面的粗糙程度不变,滑动摩擦力不变,仍为3N,故第7s时,摩擦力为3N。
(4)木块相对地面处于静止状态,受到平衡力的作用,拉力和摩擦力大小相等,方向相反,
因测力计对木块的拉力方向水平向左,故木块受到的摩擦力方向为水平向右;
改进后,木块与弹簧测力计固定不动,拉动木板运动,该实验设计的优点是:一方面,不需要木板做匀速直线运动,便于实验操作,另一方面,由于测力计静止便于读数。
4、(2023七下·柯桥)为了探究“滑动摩擦力的大小与运动速度大小的关系”。小科用如图所示的装置进行实验,其中力传感器可以显示对木块拉力的大小,从而得到木块受到的摩擦力大小。实验时使木块保持静止不动,而传送带匀速运动,以实现木块相对于传送带向左运动。实验数据如下。
传送带速度(cm/s) 3 5 8 11 13
力传感器示数(N) 0.25 0.26 0.26 0.25 0.25
(1)实验中木块受到的摩擦力方向水平向 。
(2)分析表中数据,可得出的结论是 。
(3)小科同学想利用该装置继续探究滑动摩擦力的大小与压力大小的关系,则小科接下来的操作是 。
【答案】(1)右
(2)滑动摩擦力的大小与运动速度大小无关
(3)在木块.上方放上不同质量(重力)的物体,重复以上实验,观察并记录力传感器的示数。(或保持粗糙程度不变, 改变木块压力的大小重复以上实验,观察并记录力传感器的示数)
【解析】(1)根据图片可知,木块保持静止状态,那么它受到的拉力和摩擦力相互平衡,即二者大小相等,方向相反。木块受到水平向左的拉力,根据二力平衡的条件可知,木块受到摩擦力的方向为水平向右。
(2)根据表格数据可,当传送带的速度增大时,拉力传感器的示数保持不变,那么得到结论:滑动摩擦力的大小与运动速度大小无关。
(3)小科同学想利用该装置继续探究滑动摩擦力的大小与压力大小的关系,则小科接下来的操作是:在木块上方放上不同质量(重力)的物体,重复以上实验,观察并记录力传感器的示数。(或保持粗糙程度不变, 改变木块压力的大小重复以上实验,观察并记录力传感器的示数)。
5、在学习影响滑动摩擦力大小的因素后,小科还是认为:重力越大,滑动摩擦力越大。于是张老师用氢气充气机(氢气球可充气)
实验次数 质量不同的金属盒 压力传感器示数(牛) 拉力传感器示数(牛)
1 小 5.0 2.10
2 中 5.0 2.11
3 大 5.0 2.11
步骤一:将质量小的金属盒放在白纸上,读出此时压力传感器的示数为F,水平向左拉动白纸
步骤二:换用质量不同、粗糙程度和底面积都相同的金属盒, ,水平向左拉动白纸,记录拉力传感器的示数。记录结果如表:
请回答下列问题:
(1)第1次实验中金属盒受到的摩擦力为 牛。
(2)将步骤二的实验操作补充完整。
(3)通过实验得出的结论是 。
【答案】(1)2.10;(2)用氢气充气机对气球充气;
在压力和接触面粗糙程度相同时,物体受到的摩擦力大小与物体的重力大小无关。
6、如图甲所示,用一拉力传感器(能感应力大小的装置)水平向右拉一水平面上的木块,A端的拉力均匀增加,0~t1木块静止,木块运动后改变拉力,使木块t2后处于匀速直线运动状态。计算机对数据拟合处理后,得到如图乙所示拉力随时间变化图线,回答下列问题:
(1)在0~t1时间内,当F逐渐增大到5N时,木块所受摩擦力大小为 N。
(2)若t2后的某一瞬间撤去外力F,则这一瞬间木块所受摩擦力大小为 N。
(3)若在t2后的某一瞬间水平拉力F减小到3N,木块所受摩擦力大小为 N,木块开始做 (选填“加速”、“减速”、“匀速”)运动。
【答案】(1)5(2)5.1(3)5.1;减速
7.小科用如图所示的装置,探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关。
序号 木块放置情况 木板表面情况 压力/N 弹簧测力计示数/N
1 平放 木板 6 1.2
2 平放 木板 8 1.6
3 平放 木板 10 2.0
4 平放 木板上铺棉布 6 1.8
5 平放 木板上铺毛巾 6 3.0
(1)实验时,小科将木块放在水平木板上,弹簧测力计沿水平方向拉动木块,并使木块作匀速直线运动。这样做的目的 ,实验时,记录的部分数据如下表所示。
(2)分析序号 三组数据可知:滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力有关。滑动摩擦力f大小与接触面所受压力F大小的关系式是 。
(3)小科在实验时还发现:在木块没有被拉动时,弹簧测力计也有示数,且示数会变化。他请教老师,知道可用F-t图像表示拉力随时间的变化情况。若某次实验开始拉动木块直到木块匀速滑动的F-t图像如图所示,其中0~4s木块处于静止状态。如果实验时木块所受的拉力是2N,则下列对木块所处状态的判断,正确的是: 。
A.静止 B.匀速直线运动 C.静止或匀速直线运动 D.条件不足,无法判断
【答案】(1)使拉力和摩擦力成为一对平衡力(2)1、2、3;f=0.2F(3)C
8(2022七下·嘉兴月考)科学实验小组的同学用如图-1所示的装置和器材探究影响滑动摩擦力大小的因素。
(1)将木块平放在水平长木板上,用弹簧测力计沿水平方向拉动,使其做 运动,木块所受滑动摩擦力的大小等于此时弹簧测力计示数。
(2)在木块上加放砝码,是为了探究滑动摩擦力大小与 的关系。
(3)实验中,大家发现弹簧测力计示数很难稳定,于是设计了如图-2所示的装置来进行实验。水平传送带的速度可以调节,定滑轮摩擦忽略不计。
①启动传送带沿逆时针方向转动,当弹簧测力计的示数稳定后,木块相对于地面静止,此时木块所受滑动摩擦力的方向是水平向 。
②某次实验中,当弹簧测力计的示数稳定后,改变传送带的速度大小发现弹簧测力计的示数没有改变,说明 。
【答案】(1)匀速直线(2)压力大小
(3)左;木块所受滑动摩擦力的大小与传送带的速度大小无关
【解析】(1)当物体在水平面上做匀速直线运动时,它受到平衡力,即它受到的拉力和摩擦力大小相等,方向相反。
(2)滑动摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关;
【解答】(1)将木块平放在水平长木板上,用弹簧测力计沿水平方向拉动,使其做匀速直线运动,木块所受滑动摩擦力的大小等于此时弹簧测力计示数。
(2)在木块上加放砝码,可以增大木块对木板的压力,是为了探究滑动摩擦力大小与压力的关系。
(3)①木块相对地面静止,它受到平衡力,即弹簧测力计的拉力与传送带施加的摩擦力相互平衡,那么二者大小相等,方向相反。弹簧测力计的拉力水平向右,则传送带对它的摩擦力水平向左。
②某次实验中,当弹簧测力计的示数稳定后,改变传送带的速度大小发现弹簧测力计的示数没有改变,说明:木块所受滑动摩擦力的大小与传送带的速度大小无关。
2、摩擦力大小与方向定量分析-水平方向(利用二力平衡求解)
例1:(2023七下·金华期末)小科同学用如图所示装置测物体B所受的摩擦力,拉力F水平向左,不计弹簧测力计重
(1)当F=10N时,物体A保持静止,弹簧测力计示数为零 N;
(2)当F=20N时,物体A水平向左运动,弹簧测力计示数为3N且保持不变 。
【答案】(1)0 (2)水平向左
【解析】(1)摩擦产生的条件:①相互接触;②产生压力;③做相对运动或有相对运动的趋势;
(2)对物体B进行受力分析,根据平衡力的知识确定摩擦力的方向。
【解答】(1)根据图片可知,B对A产生压力且二者接触,但是二者之间没有相对运动的趋势,因此B受到的摩擦力为0。B受到的测力计的拉力和摩擦力相互平衡,即二者大小相等,那么弹簧测力计的石灰水为0;
(2)当A水平向左运动时,B保持静止状态,则它受到的摩擦力与测力计的拉力相互平衡,即二者大小相等,方向相反。那么摩擦力为3N,方向水平向左。
例2:如图所示,一长方体木块置于同一粗糙水平面上,甲图木块竖放,乙图木块平放,丙图木块平放并在其上加一重物。在甲、乙、丙三种情况下,匀速拉动.长方体木块所需的水平力分别为F甲、F乙、F丙,则下列关系正确的是( )
A.F甲F乙>F丙 C.F甲【答案】D
【解析】首先根据影响滑动摩擦力因素比较三个摩擦力大小,再根据二力平衡的知识比较拉力的大小。
【解答】三幅图中,物体与地面的接触面的粗糙程度相同。
而甲和乙的压力相等,那么摩擦力f甲=f乙。
丙的压力大于乙,则摩擦力f丙>f乙。则摩擦力f甲=f乙三图中物体都做匀速直线运动,则它们受到的摩擦力都等于拉力;
则拉力F甲=F乙故选D。
例3:(2023七下·富阳期末)如图,两个质量相等且上、下底面粗糙程度也相同的圆台形物体甲和乙,放置于水平地面上,分别在水平力Fa、Fb作用下做匀速直线运动。则下列说法正确的是( )
A.拉力Fa大于拉力Fb
B.甲的速度一定等于乙的速度相同
C.甲受到的摩擦力可能小于乙受到的摩擦力
D.甲、乙受到的地面摩擦力一定相等
【答案】D
【解析】滑动摩擦力大小跟压力大小和接触面粗糙程度有关,压力不变,接触面粗糙程度不变,滑动摩擦力不变;匀速直线运动的物体受到平衡力作用,根据平衡力条件判断拉力和摩擦力相同。
【解答】CD.甲、乙质量相同,重力相同,甲、乙放在水平地面上,甲、乙对水平地面的压力相同,接触面粗糙程度相同,所以甲、乙受到的滑动摩擦力相同;故C错误、D正确;
AB.匀速直线运动,甲的速度不一定与乙的速度相同,因为都匀速直线运动,甲、乙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,滑动摩擦力相同,拉力相同,故拉力Fa等于拉力Fb,故AB错误。
例4:完全相同的二块长方形物体,如图在相同的水平地面上运动,拉力分别为 F1 和 F2,且F1<F2.那么,不计空气阻力时,受到的摩擦力大小比较为( B )
A.甲大于乙 B.甲等于乙 C.甲小于乙 D.无法确定
1.如图,粗糙程度相同的水平地面上,重30牛的物块在AB段受F=10牛的水平拉力作用,向右做匀速直线运动,到B点时撤去水平拉力,物块仍继续运动,到C处静止。下列说法正确的是( C )
A.在 AB 段物块受到水平向右的摩擦力,大小为 10 牛
B.在 AB 段物块受到水平向左的摩擦力,大小为 20 牛
C.在 BC 段物块受到水平向左的摩擦力,大小为 10 牛
D.在 C 点物块受到水平向右的摩擦力,大小为 30 牛
2.如图所示,P、Q两物体分别放在同一桌面上,分别在FP=5N、FQ=3N的水平拉力作用下做匀速直线运动,可以确定( B )
A.物体P的速度一定大于物体Q的速度
B.若mP=mQ,则物体P一定比物体Q粗糙
C.物体P受到的摩擦力可能等于物体Q受到的摩擦力
D.物体Q对桌面的压力一定大于物体P对桌面的压力
3.如图所示,放在粗糙水平面上的木箱,受到两个水平拉力F1、F2作用,F1的方向向左,F2的方向向右,下列分析正确的是( D )
A.若木箱保持静止状态,则F1 一定等于F2
B.若木箱向右做匀速直线运动,则F1 一定大于F2
C.若木箱向右做匀速直线运动,则F1 一定等于F2
D.若木箱向右做匀速直线运动,则F1 一定小于F2
4.将一袋大米放在匀速向右运动的输送带上,开始米袋与输送带间有一段距离的相对滑动,然后米袋随输送带一起匀速运动。当输送带突然制动时,米袋会继续向前滑动一段距离后停下。(选择合适的选项完成下列小题)
A.受到方向向右的摩擦力 B.受到方向向左的摩擦力 C.不受力
(1)米袋刚放上输送带的瞬间,米袋在水平方向上受力情况为________。
(2)当米袋随输送带一起匀速运动时,米袋在水平方向上受力情况为________。
(3)当将输送带突然制动时,米袋在水平方向上受力情况为________。
【错解】(1)B (2)B (3)B
【析错】从考生的出错点来看,他们往往把米袋的运动方向误以为是它的相对运动方向。
【正解】(1)A (2)C (3)B (1)米袋刚放上输送带的瞬间,速度是零,如果以向右运动的输送带为参照物,米袋相对输送带是向左运动,所以米袋受到了输送带施加的向右的摩擦力;正因为这个力的作用,此后米袋将向右运动。(2)当米袋随输送带一起匀速运动时,米袋处于平衡状态,即不受摩擦力大家可以对照这样一个情景,在匀速直线运动的动车上,以动车为参照物站在动车上的人没有相对运动趋势,所以也不受到摩擦力的作用。(3)当输送带突然制动时,米袋相对输送带向右运动,所以米袋受到向左的摩擦力。
3、摩擦力大小与方向定量分析-竖直方向(利用二力平衡求解)
例1、如图所示小丽用力F把一才块压在竖直墙面上静止,现有以下受力分析,正确的是( C )
①小丽对木块的压力F和墙对木块的弹力是一对平衡力
②小丽对木块的压力F和木块的重力是一对平衡力
③木块受到的摩擦力和木块的重力是一对平衡力
④小丽对木块的压力F和木块对小丽的弹力是一对平衡力
A.只有①正确 B.只有④正确
C.只有①③正确 D.只有③④正确
例2、(2023七下·金东期末)擦窗机器人的质量为2千克,它的”腹部”有吸盘。如图,当擦窗机器人的真空泵将吸盘内的空气向外抽出时,它能牢牢地吸在竖直玻璃上。
(1)当擦窗机器人静止”吸附”在玻璃上时,擦窗机器人受到的摩擦力大小为 牛;
(2)当擦窗机器人在竖直方向上受到40牛的牵引力时,恰好能使它匀速向上运动,则此时擦窗机器人受到的摩擦力方向为 。
【答案】(1)20 (2)竖直向下
【解析】(1)当机器人静止在竖直玻璃上时,受到的摩擦力与重力是一对平衡力,大小相等、方向相反;
(2)根据机器人的受力情况分析。
【解答】(1)当擦窗机器人静止“吸附”在玻璃上时,受到的摩擦力与重力是一对平衡力,机器人重力,方向竖直向下,则摩擦力的大小,方向竖直向上;
(2)当擦窗机器人在竖直方向向上受到40牛的牵引力时,恰好能使它匀速向上运动,此时机器人受到竖直向上的牵引力、向下的重力和竖直向下的摩擦力。
故答案为:(1)20;(2)竖直向下。
1、如图甲是消防队员小王进行爬杆训练的示意图,在某次爬杆训练中,小王沿杆竖直向上运动的v(速度)-t(时间)图像如图乙所示,下列判断正确的是 ( B )
A.0~6s时间内,小王沿杆匀速向上运动
B.6~15s时间内,小王沿杆上爬的距离是5.4m
C.0~18s时间内,小王受到的摩擦力方向向下
D.15~18s时间内,小王受到的摩擦力大小等于重力大小
2、(2023七下·武义期末)春节前夕贴春联是我国的传统习俗。如图所示是写春联时手握毛笔的示意图,回答下列问题:
(1)按图示拿毛笔时,毛笔所受到的摩擦力方向为 ;
(2)毛笔书写过程中一般需要:“逆锋起笔、按、行、提笔、顿、回锋收笔”等要领,则“按”“顿”等运笔时笔尖受到的摩擦力将 。
【答案】(1)竖直向上(2)变大
【解析】物体所受摩擦力的方向与相对运动方向或相对运动趋势相反。
【解答】(1)毛笔受到竖直向下的重力,此时处于平衡状态,故摩擦力竖直向上;
(2)按或顿使压力增大,笔尖所受摩擦力变大。
3.如图所示,一名消防队员正沿着竖直悬挂的绳子匀速向下滑行。关于下滑过程,下列几种说法中,不正确的是( C )
A.他的运动状态保持不变 B.他与绳子之间的摩擦是滑动摩擦
C.他受到的摩擦力方向是向上的 D.他受到的摩擦力小于重力
4.校运动会爬杆比赛,小明第一个爬到杆顶。如图所示,小明紧紧握住杆子保持静止,此时他受到的摩擦力为f1;片刻后,小明适度减小握杆子的力量使自己匀速滑下,此时他受到摩擦力为f2,则( B )
A.f1竖直向上,f2竖直向上,f1>f2
B.f1竖直向上,f2竖直向上,f1=f2
C.f1竖直向上,f2竖直向下,f1>f2
D.f1竖直向上,f2竖直向下,f1=f2
5、如图,重为500N的小科沿着竖直的直杆匀速上爬,此阶段他受到的摩擦力为f1;小科停在A处稍作休息,此阶段他受到的摩擦力为f2;之后沿杆匀速下滑,此阶段他受到的摩擦力为f3。下列说法正确的是( D)
f1>500N,方向竖直向下 B. f2=500N,方向竖直向下
C. f3<500N,方向竖直向上 D. f1=f2=f3 , 方向都竖直向上
6.如图所示,用两块位于竖直面的平行正对的木板A、B住木块C,使木块C处于静止状态。木块C所受重力为G,木板A、B对木块C的压力分别为F1、F2,木块C对木板A、B的压力分别为F3、F4,木板A、B对木块C的摩擦力均为f,则下列说法中正确的是( B )
A.G与F1大小相等
B.G与f大小相等
C.F1与F2是一对平衡力
D.F1与F3是一对相互作用力
7.如图所示,在两个大小相等的力F1和F2的作用下,质量为m的木块可在两长板之间以v的速度匀速向下滑落,如果保持两力F1和F2的大小方向不变,能使木块 m以3v的速度匀速向上滑动,那么木块向上的推力应是( C )
A.F1+F2 B.mg C.2mg D.3mg
考点三、增大或减小摩擦的方法
例1:(2023七下·东阳期末)摩擦力和人们的生活密不可分,下列现象中属于增大摩擦力的是( )
A.光滑材质做滑梯 B.齿轮间加润滑油 C.轮胎表面槽纹 D.旱冰鞋下的滚轮
【答案】C
【解析】增大摩擦力的方法:在接触面粗糙程度一定时,增大压力;在压力一定时,增大接触面的粗糙程度。减小摩擦力的方法:在接触面粗糙程度一定时,减小压力;在压力一定时,减小接触面的粗糙程度;使接触面脱离;用滚动摩擦代替滑动摩擦。
【解答】A.光滑材质做滑梯,是在压力一定时,通过减小接触面的粗糙程度来减小摩擦力;故A不符合题意;
B.齿轮间加润滑油,使接触面脱离,属于减小摩擦,故B不符合题意;
C.轮胎表面的槽纹,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C符合题意;
D.早冰鞋下的滚轮,用滚动摩擦代替滑动摩擦,属于减小摩擦,故D不符合题意。
例2:下列是生活中的一些摩擦现象:①走路时鞋底与地面之间的摩擦;②汽车行驶时,汽车与空气之间的摩擦;③骑自行车时,车轮与轴之间的摩擦;④皮带传动中,皮带与皮带轮之间的摩擦,其中属于有害摩擦的是( )
A.①和② B.②和③ C.①和④ D.②和④
【答案】B
【解析】①人走路时,使人前进的动力是地面对鞋底的摩擦力,为了防止人走路时摔倒,也要用到鞋底与地面的摩擦,因此鞋底与地面的摩擦是有益的摩擦。
②汽车行驶时,汽车与空气之间的摩擦阻碍汽车的前进,因此这个摩擦属于有害摩擦;对前轮来说,与地面的摩擦阻碍了车子的前进,因此属于有害摩擦。
③骑自行车时,车轮与轴之间的摩擦,阻碍车轮转动属于有害摩擦。
④皮带转动时,主动轮与皮带之间的摩擦带动了皮带的转动;同时皮带与被动轮之间的摩擦带动了被动轮的转动。若这种摩擦力过小,将会出现皮带打滑的现象。因此说这两者之间的摩擦是有益的摩擦。
故②③符合题意。
1:如图是一叠试卷,小明发现抽出数学试卷比抽出科学试卷要困难一些。对这一现象最合理的解释是( )
A.科学试卷的惯性较小,较易抽出 B.数学试卷的质量较大,较难抽出
C.科学试卷的表面光滑,摩擦力小,较易抽出 D.数学试卷受到压力大,摩擦力大,较难抽出
【答案】D
【解析】增大摩擦力的方法:①增大压力;②增大接触面的粗糙程度,据此分析判断。
根据图片可知,科学试卷在上,而数学试卷在下,则数学试卷受到的压力较大,则数学试卷受到的滑动摩擦力较大,自然不易抽出,故D正确,而A、B错误;
科学试卷和数学试卷材料相同,则接触面粗糙程度相同,故C错误。
2.列现象中,属于滑动摩擦的是( A )
A.刹车时,自行车轮与闸皮间的摩擦 B.在台球桌上运动的小球与桌面的摩擦
C.滑旱冰时,鞋与地面间的摩擦 D.骑自行车前进时,车轮与地面间的摩擦在
3.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.以下分析中,正确的是( )
A.脚踏凹凸不平是通过增大接触面积来增大摩擦的
B.轮胎上制有花纹是通过改变接触面粗糙程度来减小摩擦的
C.刹车时用力捏刹车把是通过增大压力来增大摩擦的
D.在转动的部分加润滑油是通过变滑动为滚动来减小摩擦的
【答案】C
【解析】脚踏板上的摩擦是有益的,因此要增大,它是通过增加接触面的粗糙程度来增大摩擦的.故A错误;轮胎与地面的摩擦是有益的,因此要增大,它是通过增加接触面的粗糙程度来增大摩擦的,不是减小摩擦.故B错误;车闸与车脚的摩擦是有益的,因此增大压力可以增大摩擦,故用力捏刹车把.故C正确;在转动的部分摩擦是有害的,加润滑油是为了减小摩擦但不是通过变滑动为滚动来减小摩擦的。
考点四、摩擦的受力与运动分析的图像
例1:(2024七下·萧山月考)如图甲所示,放在水平地面上的物体受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系图像如图乙所示,物体运动速度v与时间t的关系图像如图丙所示。
(1)当t=1秒时,物体相对地面是________(填“静止”或“运动”)的。
(2)当t=3秒时,物体受到的摩擦力为 ________ 牛。
(3)图丙中阴影部分的面积可以表示________ .
【答案】(1)静止 (2)2 (3)路程
【解析】(1)根据丙图确定物体在t=1s时的运动状态即可。
(2)根据丙图可知,在4~6s内物体做匀速直线运动,根据二力平衡计算出滑动摩擦力,然后分析t=3s时影响滑动摩擦力的因素是否改变即可;
(3)根据长方形的面积公式和s=vt分析解答。
【解答】(1)根据丙图可知,t=1s时物体的运动速度为零,即物体相对地面是静止的;
(2)根据丙图可知,在4~6s内物体做匀速直线运动,即物体受到的摩擦力和拉力相互平衡,也就是二者大小相等。根据乙图可知,此时物体受到的摩擦力f=F=2N。当t=3s时,物体做加速运动,但是它对地面的压力和接触面的粗糙程度不变,因此摩擦力不变,还是2N。
(3)图中阴影部分为长方形,那么它的面积S=vt。根据s=vt可知,阴影部分的面积表示路程。
例2.(2023七下·上城期末)小金在做题时,看到了如下三幅图像。他整理相应信息设计如下表格,并按①②③的顺序做了部分推理。
阶段 阶段一 阶段二 阶段三
时间 0﹣3s 3﹣6s 6﹣9s
状态 静止 向右加速 向右匀速
f和F大小关系 f=F f<F ①
F大小 2N 6N 4N
f大小 ② ③4N 4N
(1)①处应填 ,②处应填 。
(2)小金在③处填4N的依据是:在阶段二和阶段三,物体受到的都是滑动摩擦力, ,因此,两个阶段受到的摩擦力相等。
【答案】(1)f=F;2N (2)压力大小和接触面的粗糙程度均不变
【解析】物体静止或者匀速直线运动时,物体受到平衡力的作用,平衡力条件:大小相等,方向相反,作用在同一物体、同一直线上。
【解答】(1)①中物体在做匀速直线运动,F和f是一对平衡力,大小相等,故f=F,②中f=F,因此f的大小为2N.
(2)滑动摩擦力大小与压力大小和接触面粗糙程度有关,与拉力大小无关,因此在阶段二和阶段三,物体受到的都是滑动摩擦力,压力大小和接触面粗糙程度均不变,因此,两个阶段受到的摩擦力相等。
故答案为:(1)f=F 2N (2)压力大小和接触面的粗糙程度均不变
例3.小明经常与同学进行爬杆比赛,如图甲所示,在某次比赛中,小明向上爬的“速度﹣时间”图象如图乙所示,但他所受“摩擦力﹣时间”图象漏画了一部分,如图丙所示,若将之补充完整,应是图中的( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】由题意知,人爬杆时受到了竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力这两个力的作用,由图乙可知:
0~t1时间内,人加速向上运动,所以F>G;
t1~t2时间内人在做匀速直线运动,所以人受到的重力和摩擦力是一对平衡力,即F=G,
t2~t3时间内人在减速向上运动,F<G;
A、由以上分析t1~t2时间内,摩擦力应不变,故不正确;
BCD、分析可知,0~t1时刻受到的摩擦力最大,t2~t3时间内受到的阻力最小,t1~t2时间内受到阻力处于二者之间,故BD错误,C正确.
1.(2022七下·嘉兴月考)(多选)图甲所示,放在水平地面上的物体,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系和物体运动速度v与时间t的关系如图乙、丙所示,下列说法正确的是( )
A.当t=1.5s时,物体受到的摩擦力2N
B.2s~4s内,物体所受推力等于摩擦力
C.t=3s时,物体受到的摩擦力为6N
D.4s~6s,物体运动的路程为8m
【答案】D
【解析】(1)根据丙图确定物体的运动状态,根据二力平衡的知识计算出摩擦力;
(2)根据力与运动的关系判断;
(3)根据丙图,找到匀速直线运动的状态,根据二力平衡的知识计算出滑动摩擦力,最后根据影响滑动摩擦力的因素判断摩擦力是否改变。
(4)根据s=vt计算经过的路程。
【解答】A.根据丙图可知,当t=1.5s时,物体的速度为零,即处于静止状态,那么它受到的推力与摩擦力相互平衡。根据乙图可知,此时它受到的推力为1N,则物体受到的摩擦力为1N,故A错误符合题意;
B.2~4s内,物体处于加速运动状态,则它受到的合力与运动方向相同,即推力大于摩擦力,故B正确不合题意;
C.当t=4s~6s时,物体做匀速直线运动,此时它受到的滑动摩擦力与推力相等,即摩擦力f=F=2N。当t=3s时,物体做加速运动,由于压力和接触面的粗糙程度不变,因此摩擦力不变,还是2N,故C错误符合题意;
D.4~6s内,物体运动的速度为4m/s,则通过的距离为s=vt=4m/s×2s=8m,故D正确不合题意。
2.图甲所示,放在水平地面上的物体,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系和物体运动速度v与时间t的关系如图乙、丙所示,下列说法错误的是( D )
A.当t=1.5s时,物体受到的摩擦力1N B.2s~4s内,物体所受推力大于摩擦力
C.4s~6s,物体运动的路程为8m D.t=3s时,物体受到两对平衡力的作用
3.如图所示,图1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。t=0开始,小兵每隔2s记录的物块位置和时刻如图3。则下列说法正确的是( C )
0-4s内,物块受到的摩擦力为4N B. 8-10s内,物块受到的摩擦力为6N
C. t=10s时,物块的速度一定小于6m/s D. 若16s时撤去F,物块将做匀速直线运动
4.如图甲所示,用一拉力传感器(能感应力大小的装置)水平向右拉一水平面上的木块,A端的拉力均匀增加,0~t1木块静止,木块运动后改变拉力,使木块t2后处于匀速直线运动状态。计算机对数据拟合处理后,得到如图乙所示拉力随时间变化图线,回答下列问题:
(1)当用F=5.3N的水平拉力拉静止的木块时,木块所受摩擦力大小为________N。
(2)若用F=5.8N的水平拉力拉木块,木块所受摩擦力大小为________N。
(3)如果要使木块做匀速直线运动,拉力大小为____N,撤去外力的瞬间,木块所受摩擦力大小为_____N。
【错解】(1)5.1 (2)5.5 (3)5.1 5.1
【析错】不能正确应用影响滑动摩擦力的相关因素来判断摩擦力。
【正解】(1)5.3 (2)5.1 (3)5.1 5.1 我们先根据题意标出图中三个阶段木块的运动情况:0~t1木块静止,t1~t2由静止开始运动,t2后处于匀速直线运动状态。(1)当F=5.3N时,木块是静止的,木块受力平衡,水平方向:拉力F与静摩擦力等大反向,所以静摩擦力大小为5.3N,方向向左。(2)若用5.8N的水平拉力F拉木块,F已超出能让物体保持静止的最大拉力5.5N,木块将由静止开始运动。(3)在第三个阶段,木块做匀速直线运动,水平方向:滑动摩擦力与拉力F仍二力平衡,据图可知滑动摩擦力大小应为5.1N。撤去外力的瞬间,物体仍受滑动摩擦力,将做减速运动。上述两种情况都为非平衡状态,拉力F与滑动摩擦力二力不平衡。但是,由于物体所受的压力及地面的粗糙程度都没变,所以滑动摩擦力仍为5.1N。
5.(2024七下·衢州月考)如图 1 所示,水平地面上有一块重 600N 的长方体木块,小林用水平推力 F 把木块向前推动,此过程中,推力 F 和木块前进的速度 v 的大小随时间 t 的变化情况分别如图 2 甲、乙所示。求:
(1)木块在 5~6 秒内,处于________(填“加速”、“减速”或“静止”)状态。此时的摩擦力大小等于________N。
(2)请在图2丙中,画出 0~6s 内木块所受的摩擦力 f 随时间 t 变化的图线。
【答案】(1)减速;200
(2)
【解析】(1)根据乙图判断5~6s内木块的运动状态。木块在3~5s内做匀速直线运动,根据甲图判断这时它受到的推力,然后根据二力平衡计算木块受到的摩擦力;
(2)根据乙图可知,在0~1s内木块处于静止状态,根据二力平衡判断摩擦力的大小;从1~3s时木块作加速运动,3~5s木块做匀速直线运动,5~6s木块做减速运动,这段时间内的滑动摩擦力不变,据此解答。
【解答】(1)根据乙图判断,5~6s内木块的速度越来越小,因此它做减速运动。木块在3~5s内做匀速直线运动,这时它受到的摩擦力等于推力;据甲图可知,3~5s内推力为200N,所以木块受到摩擦力200N;
(2)根据乙图可知,在0~1s内木块处于静止状态,根据二力平衡可知,这时木块受到的静摩擦力等于推力,即100N;从1~3s时木块作加速运动,3~5s木块做匀速直线运动,5~6s木块做减速运动,这段时间内的滑动摩擦力不变,即200N。作图如下:
6.(2024七下·柯桥月考)图甲所示,放在水平地面上的物体,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系和物体运动速度v与时间t的关系如图乙所示。
(1)根据图像:请描述0-6秒内整个过程中物体的运动状况________。
(2)t=5秒时,物体受到的摩擦力为________牛顿。
(3)在t=3秒时,物体受到的摩擦力与t=5秒时的摩擦力大小相同.请你解释其与“t=5秒时的摩擦力大小相同”的原因: 。
【答案】(1)物体0-2秒静止,2-4秒加速运动,4-6秒匀速
(2)2
(3)摩擦力的大小只与压力的大小和接触面的粗糙程度有关t=3和t=5秒时压力大小和接触面的粗糙程度没有改变,都相同,所以摩擦力大小也相同
【解析】(1)根据图乙中的右图可知,0-6秒内整个过程中物体的运动状况:物体0-2秒静止,2-4秒加速运动,4-6秒匀速;
(2)根据乙图中的右图可知,t=5s时物体做匀速直线运动,那么它受到的摩擦力与拉力相互平衡。根据乙中的左图可知,t=5s时物体受到的水平推力F=2N,那么物体受到的摩擦力f=F=2N;
(3)在t=3秒时,物体受到的摩擦力与t=5秒时的摩擦力大小相同的原因:摩擦力的大小只与压力的大小和接触面的粗糙程度有关。t=3和t=5秒时压力大小和接触面的粗糙程度没有改变,都相同,所以摩擦力大小也相同。
考点五:叠加型摩擦力
例1.如图所示,在小明的推动下,小车与木块一起以相同的速度在水平地面上向前做匀速直线运动。下列分析中,正确的是( )
A.此时木块没有受到小车的摩擦力
B.小明对小车的推力大于小车受到的摩擦力
C.小明后面的脚受到地面的摩擦力方向向后
D.小车受到的重力与地面对小车的支持力是一对平衡力
【答案】A
【解析】(1)摩擦力产生的条件:①相互接触;②产生形变;③做相对运动或有相对运动的趋势;
(4)平衡力的条件:大小相等、方向相反、作用在同一物体和同一直线上。
【解答】A.小车和木块以相同的速度做匀速直线运动,二者保持相对静止状态,没有相对运动的趋势,因此木块不受摩擦力,故A正确;
B.小车处于平衡状态,则它受到的推力与摩擦力相互平衡,即二者大小相等,故B错误;
C.小明后面的脚对地面施加向后的力,根据相互作用力原理可知,地面对脚施加向前的摩擦力,故C错误;
D.地面对小车的支持力等于小车和木块的总重力,大于小车的重力,二者不是平衡力,故D错误。
例2.如图所示,甲,乙两物体叠放在粗糙的水平面上,在5牛的拉力F的作用下一起向右做匀速直线运动,则甲受到的摩擦力为 牛,乙受到甲的摩擦力方向 (填“水平向左"“水平向右”或“不确定")。
【答案】5;水平向右
【解析】(1)两个相互接触的物体,在它们之间发生相对运动时,产生的阻碍相对运动的力,就是滑动摩擦力。
(2)利用二力平衡的知识,求出摩擦力的大小。
【解答】(1)在5N的水平拉力F作用下,甲、乙一起做匀速直线运动,因此,甲、乙都受力平衡力;甲受到向右为5N的拉力,同时受到乙对甲大小相等,方向相反的摩擦力f=F=5N。
(2)乙相对甲有向左运动的趋势,所以乙受到甲水平向右的摩擦力。
例3.如图所示,叠放在一起的物体A和B,在大小为F的恒力作用下沿水平面做匀速直线运动,则下列结论中正确的是( B )
A.甲、乙两图中A物体所受的摩擦力大小均为F
B.甲、乙两图中B物体受到地面对它的摩擦力均为F
C.甲图中物体A受到的摩擦力为0,物体B受到地面对它的摩擦力为F
D.乙图中物体A受到的摩擦力为F,物体B受到地面对它的摩擦力为F
【解析】甲图以A为研究对象,A做匀速直线运动,在水平方向受拉力F和B对它的静摩擦力作用,且f=F;乙图中,AB同时向前做匀速直线运动,所以AB之间没有相对运动的趋势,A不受摩擦力的作用;以AB整体为研究对象,在水平方向受地面的摩擦和拉力F,这两个力相互平衡,则摩擦力f=F;综上所述,B正确。
1.A、B两物体叠放在水平桌面上,在如图所示的三种情况下:
①甲图中两物体均处于静止状态;
②乙图中水平恒力F作用在B物体上,使A、B一起以2m/s的速度做匀速直线运动;
③丙图中水平恒力F作用在B物体上,使A、B一起以20m/s的速度做匀速直线运动。
比较上述三种情况下物体A在水平方向的受力情况,以下说法正确的是( A )
A.三种情况下,A在水平方向都不受力
B.三种情况下,A在水平方向都受力且受力相同
C.①中A在水平方向不受力,②、③中A在水平方向都受力但受力不同
D.①中A在水平方向不受力,②、③中A在水平方向都受力但受力相同
2、如图所示,水平地面上有 A、B、C 三个物体,物体 A、B 放在物体 C 上,水平力 F 作用于物体 A, 使 A、B、C 一起匀速运动,各接触面间的摩擦力的情况是( D)
A.A 对 C 有向右的摩擦力 B.C 对 B 有向左的摩擦力
C.物体 C 受到三个摩擦力的作用 D.地面对 C 有向右的摩擦力
3..如图所示,A、B两个物体叠放在水平面上,同时有F=2 N的两个水平力分别作用于A、B两物体上,使A、B两个物体处于静止状态,下列分析正确的是( A )
A.地面对B的摩擦力为0
B.A和B之间摩擦力为0
C.A受到的摩擦力为2N,方向水平向左
D.地面对B的摩擦力为2 N,方向水平向左
4.如图所示,水平桌面上叠放着A、B两个物体,在水平方向上F1、F2两个推力作用下,A、B仍处于静止状态。下列说法正确的是( D )
A.若F1=F2,则物体A、B之间无摩擦力
B.若F1>F2,则物体A对物体B的摩擦力方向向左
C.若F1D.不论F1、F2谁大,地面对物体B的摩擦力一定大于F1或F2
5.如图所示,两块相同的竖直挡板(阴影部分)之间有质量均为m的三块相同的砖,用大小均为F的水平力压住挡板,使砖块保持静止不动,则1、2块砖之间摩擦力的大小为(A)
A.0.5mg B.Mg C.2mg D.3mg
6.如图,ABCD是4块质量相同的砖,每块重50N,A、D两侧是两块竖直的木板,木板外侧分别用1000N的力压紧,砖处于静止状态。A砖与木板内侧之间的摩擦力为__100__N;A砖与B砖之间的摩擦力为__50__N;B砖与C砖之间的摩擦力为__0__N。
【解析】 先把4块砖看作一个整体:4块砖的总重力是200N,两边的压力F相同,两边受到的摩擦力也相同,根据平衡力知识,向下的重力200N与两边的摩擦力之和相等,故两边的砖块A和D各受到木板100N的摩擦力作用,且方向竖直向上;对于第一块砖A:受到左边木板向上的摩擦力作用,大小为100N;自身向下的重力作用,大小为50N;根据平衡力知识,A砖还受到B砖对它向下的摩擦力作用,大小为50N;根据力的作用是相互的,A砖对B砖的摩擦力大小为50N,方向向上。对于第二块砖B:已经受到了两个力的作用,分别是:自身向下的重力50N、A砖对它的向上的摩擦力50N,这两个力恰好是一对平衡力,故B砖不再受其他力。B砖和C砖之间没有力的作用,即B砖与C砖之间的摩擦力为0。
7.(2024七下·越城月考)两个完全相同的物体A、B,每个重为20N。
(1)如图甲所示,A和B叠放在水平桌面上,在15N的水平拉力作用下,A、B一起向右做匀速直线运动,此时木块B受到的摩擦力大小为________ N。
(2)如图乙所示,若将A、B木块紧靠着放在水平桌面上,用水平力F2推A使它们一起向右做匀速直线运动,则F2的大小是________N,此时A对B的推力为________N。
【答案】(1)0 (2)15;7.5
【解析】(1)摩擦力产生的条件:①相互接触;②做相对运动或有相对运动的趋势;
(2)滑动摩擦力的大小只与压力和接触面的粗糙程度有关,据此分析乙图中两个物体受到的摩擦力是否发生改变。根据滑动摩擦力与压力成正比计算出物体B受到的摩擦力,最后根据二力平衡计算A对B的推力。
【解答】(1)A、B一起向右做匀速直线运动,二者之间保持相对静止状态,肯定不会产生摩擦力,即木块B受到的摩擦力大小为0N;
(2)①A和B叠放在水平桌面上,且二者一起做匀速直线运动,那么它们处于平衡状态,即摩擦力和拉力相等,也就是f=F1=15N;
若将A、B木块紧靠着放在水平桌面上,将它们看做一个整体,那么它们对桌面的压力和接触面的粗糙程度不变,因此受到的摩擦力保持不变。根据二力平衡的知识可知,此时推力F2=f=15N。
②物体B对桌面的压力等于自身重力,肯定是AB两个物体对桌面压力的一半;因为摩擦力与压力成正比,所以物体B受到的摩擦力肯定是AB受到摩擦力的一半,即。根据二力平衡的知识可知,此时A对B的推力等于摩擦力,即F2=fB=7.5N。
8、用弹簧测力计水平拉动木块,使它在水平长木板上做直线运动,前3秒弹簧秤示数始终如图甲所示
(1)根据图乙分析,物体在BC段处于 状态(填“静止”、“加速”、“减速”或“匀速”)。
(2)物体在AB段的运动速度为多少米/秒?
(3)在BC段,物体受到的摩擦力为多少牛?
【答案】(1)匀速;(2)物体在AB段的运动速度为0.04m/s;
(3)在BC段,物体受到的摩擦力为2.2N。