第3节 摩擦力
第1课时 滑动摩擦力及其影响因素
摩擦力
1.关于摩擦力,下列说法正确的是 ( )
A.静止的物体不可能受到摩擦力
B.相互挤紧的粗糙物体之间总是有摩擦力的
C.具有相对运动的两个物体之间一定存在摩擦力
D.一个物体在另一个物体表面滑动时,不一定受到摩擦力
2.如图所示,物体A在斜面上处于静止状态,关于物体A所受摩擦力的说法正确的是( )
A.物体A受到的摩擦力方向一定沿斜面向上
B.物体A受到的摩擦力方向一定沿斜面向下
C.物体A受到的摩擦力方向不是沿斜面向上,就是沿斜面向下
D.物体A受到的摩擦力可以为零
影响滑动摩擦力大小的因素
3.如图所示,同一木块在同一粗糙水平面上,先后以不同的速度被匀速拉动。甲图中的速度为v1,乙图中的速度为v2,丙图中在木块上叠放一重物,其共同速度为v3,且v1甲 乙 丙
A.F甲B.F甲>F乙>F丙
C.F甲=F乙D.F甲4.如图甲,水平地面上的物体在水平向右的拉力F的作用下运动,从t=0 s开始,物体的运动情况如图乙所示。下列关于这个过程中力和运动的描述正确的是 ( )
甲 乙
A.该物体一直做匀速直线运动
B.t=1 s时,若F=3 N,则物体受到地面的滑动摩擦力也为3 N
C.从t=0 s到t=3 s的过程中,力F在逐渐增大
D.物体做匀速直线运动阶段的速度为2 m/s
5.(新考法)如图所示,将测力计左端固定在墙上,右端用细线与重为10 N的木块相连,木块放在上表面水平的小车上,测力计保持水平。拉动小车向右做匀速直线运动,当测力计示数稳定时,木块对小车的压力大小为 N,木块所受摩擦力的方向为水平 (选填“向左”或“向右”)。若拉动小车做加速运动,测力计的示数将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
1.如图所示,水平地面上的小车在拉力F的作用下做加速运动,在拉力逐渐减小至零的过程中,小车所受的摩擦力将 ( )
A.逐渐减小
B.先增大,后减小
C.不变
D.先减小,后增大
2.如图所示,某人用50 N的力拉小车在水平路面上匀速向右行驶。下列说法正确的是 ( )
A.小车受到的阻力小于50 N,方向向左
B.小车受到的阻力等于50 N,方向向左
C.小车受到的阻力等于50 N,方向向右
D.小车受到的阻力大于50 N,方向向右
3.如图是人在步行前进时的情景。地面对后脚鞋底的摩擦力方向是向 (选填“前”或“后”)。
4.如图,水平传送带顺时针方向转动时将大米从车间运送到粮仓,米袋先在传送带上滑动加速,稍后与传送带一起匀速运动,米袋在开始滑动时受到的摩擦力方向水平向 ;若匀速运动的米袋受到的力全部消失,则米袋将做 运动。
5.如图所示,在足够长的水平面上,小杰用30 N的水平推力推着箱子做匀速直线运动,箱子受到的摩擦力是 N;小杰将水平推力增大到35 N时,箱子受到的摩擦力大小是 N;松手后,箱子由于惯性还会继续滑动一段距离,此时箱子受到的摩擦力大小是 N;若接触面的材料改变,则摩擦力的大小 (选填“改变”或“不变”)。
6.(2024保定期末)用5 N的水平拉力拉着重10 N的长方体木块在水平桌面上做匀速直线运动,木块受到桌面的摩擦力是 N。将木块的三分之一切下后叠放在一起(不考虑质量损失),并拉着木块在同一桌面上做匀速直线运动,木块受到桌面的摩擦力 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
7.水平面上用6 N的力推一个木块,木块未被推动,则木块所受摩擦力为 N;当推力增大为7 N时,木块做匀速直线运动;当推力增大为8 N时,木块所受摩擦力的大小为 N。
8.(安全责任)某市迎来了入冬以来的第一场雪,为了避免交通事故的发生,许多道路禁止通行。这主要是因为车辆与路面之间的摩擦力因路面结冰而 ;制动后,车辆由于 继续向前运动的距离会变大。
9.(科学探究)小慧同学猜想影响滑动摩擦力大小的因素可能有接触面所受的压力、接触面的粗糙程度等。她使用接触面越来越粗糙的木板1、2、3分别进行实验,实验数据见下表。
编号 接触面 压力F/N 滑动摩擦力F1/N
① 木板1 4 1.16
② 木板1 6 1.73
③ 木板1 8 2.31
④ 木板2 4 1.22
⑤ 木板2 6 1.84
⑥ 木板2 8 2.45
⑦ 木板3 8 2.61
(1)根据①②③组实验数据可以研究滑动摩擦力与接触面 的关系。
(2)根据③⑥⑦组实验数据可以研究滑动摩擦力与接触面 的关系。
(3)实验结论是 。
(4)实验时如果增大物体运动的速度,物体所受的滑动摩擦力将 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
【详解答案】
课堂达标
1.D 2.D 3.C 4.D
5.10 向右 不变
课后提升
1.C 解析:小车做加速运动,受到的摩擦力为滑动摩擦力,在拉力逐渐减小至零的过程中,由于接触面的粗糙程度和小车对水平地面的压力不变,所以小车所受的滑动摩擦力大小不变。故C正确,A、B、D错误。故选C。
2.B 解析:某人用50 N的力拉小车匀速向右行驶时,小车处于平衡状态,则小车水平方向受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,大小相等,方向相反,所以摩擦力的大小:f=F=50 N,方向向左,故B正确。故选B。
3.前 解析:人走路时,后脚鞋底相对于地面有向后的运动趋势,故摩擦力方向向前。
4.右 匀速直线 解析:传送带沿顺时针方向转动,米袋刚放上去时,相对于传送带向左运动,因此米袋受到的摩擦力方向向右。根据牛顿第一定律可知,若米袋受到的力全部消失,原来做匀速运动的米袋将做匀速直线运动。
5.30 30 30 改变 解析:用30 N的水平推力推着箱子做匀速直线运动,箱子处于平衡状态,所以推力与摩擦力是一对平衡力,根据二力平衡的条件可知,箱子受到的摩擦力:f=F=30 N;滑动摩擦力大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关,当水平推力增大到35 N时,箱子对地面的压力和接触面的粗糙程度不变,所以摩擦力大小不变,仍为30 N;松手后,推力消失,箱子由于惯性仍要保持原来的运动状态向前运动,此时箱子对地面的压力和接触面的粗糙程度不变,所以摩擦力大小仍为30 N。若接触面的材料改变,则滑动摩擦力的大小改变。
6.5 不变 解析:木块在水平桌面上做匀速直线运动时,水平方向上受到拉力和滑动摩擦力的作用,滑动摩擦力和拉力是一对平衡力,拉力大小是5 N,所以滑动摩擦力的大小为5 N;将木块的三分之一切下后叠放在一起(不考虑质量损失),此时压力大小和接触面的粗糙程度不变,则滑动摩擦力的大小保持5 N不变。
7.6 7 解析:由于用6 N的力推木块时,木块未被推动,所以推力与静摩擦力是一对平衡力,所以静摩擦力:f=F=6 N;当推力增大为7 N时,木块做匀速直线运动,此时,推力和滑动摩擦力是一对平衡力,所以滑动摩擦力:f'=F'=7 N;当推力增大到8 N后,因为木块对桌面的压力大小仍等于重力,没有变化,而且接触面的粗糙程度也不变,所以滑动摩擦力大小不变,仍为7 N。
8.减小 惯性 解析:当路面结冰时,车辆对路面的压力不变,但路面变光滑,即接触面的粗糙程度变小,所以车辆与路面之间的摩擦力变小;制动后,车辆由于惯性仍要保持原来的运动状态,所以会继续向前运动,从而导致滑行的距离会变大。
9.(1)所受压力大小 (2)粗糙程度 (3)滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度和接触面所受压力的大小有关 (4)不变
解析:(1)根据①②③组实验数据知,接触面的粗糙程度相同,所受压力不同,且所受压力越大,滑动摩擦力越大,故根据①②③组实验数据可以研究滑动摩擦力与接触面所受压力大小的关系;(2)根据③⑥⑦组实验数据知,接触面所受压力大小相同,接触面的粗糙程度不同,滑动摩擦力不同,故根据③⑥⑦组实验数据可以研究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系;(3)由(1)(2)知,滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度和接触面所受压力的大小有关;(4)影响滑动摩擦力大小的因素是接触面所受压力的大小和接触面的粗糙程度,实验时如果增大物体运动的速度,由于接触面所受压力大小和接触面的粗糙程度都不变,所以物体所受的滑动摩擦力大小不变。第2课时 摩擦的利用与防止
增大摩擦和减小摩擦
1.下列实例中,为了增大摩擦的是 ( )
A.整理箱下面装轮子 B.冰壶比赛中运动员刷冰
C.给门轴合页加注润滑剂 D.轮胎表面制有凹凸花纹
2.骑自行车时,下列摩擦应设法减小的是( )
A.手与车把手之间的摩擦 B.脚与脚蹬之间的摩擦
C.车轮与地面之间的摩擦 D.车轮的轴与轴承之间的摩擦
摩擦的利用和防止
3.(安全责任)汽车轮胎刻有凹凸不平的花纹,目的是 轮胎与地面之间的摩擦,但雨天行车时须减速慢行,因为积水的路面会 轮胎与地面之间的摩擦力,容易造成交通事故。(均选填“增大”或“减小”)
4.劣质橡皮较硬,擦字时易打滑,导致字擦不干净,这是因为物体接触面越光滑,摩擦力越 。小明用橡皮轻轻擦字没擦干净,然后稍加用力就擦干净了,这是通过增大压力来 (选填“增大”或“减小”)橡皮与纸之间的摩擦。
1.(2024兰州中考)如图所示,小木块A与长木板B叠放在水平地面上,对长木板B施加一个水平向右的拉力F,当F=5 N时,弹簧测力计的示数为2 N,小木块A保持静止,长木板B恰好向右做匀速直线运动。下列说法中不正确的是 ( )
A.B对A产生的滑动摩擦力大小为2 N,方向水平向右
B.地面对B产生的滑动摩擦力大小为3 N,方向水平向左
C.当F=8 N时,弹簧测力计的示数为5 N
D.若对A施加一个竖直向上的拉力,则地面对B产生的滑动摩擦力会减小
2.(2024巴中中考)自行车是人类的一项伟大发明。下列与自行车有关的物理知识,说法错误的是( )
A.手柄上有凹凸不平的花纹是为了增大摩擦
B.刹车时,是通过增大刹车皮与钢圈之间的压力来增大摩擦的
C.轴承上加润滑油是为了消除摩擦
D.用滚动轴承是为了减小摩擦
3.(2024宿迁中考)在探究“影响滑动摩擦力大小的因素”活动中,实验装置如图甲所示,固定弹簧测力计A,拉动木板,测出木块受到的滑动摩擦力。小明又进行测量木板受到木块的滑动摩擦力的尝试,如图乙所示,水平拉动木板,使木板和木块一起做匀速直线运动,测量木板受到桌面的摩擦力;如图丙所示,固定木块,再拉动木板,当木板相对于木块滑动时,读出弹簧测力计B的示数。则测量的木板受到木块的滑动摩擦力 ( )
甲 乙 丙
A.方向水平向左,拉木板需要匀速运动
B.方向水平向右,拉木板不需要匀速运动
C.方向水平向右,拉木板需要匀速运动
D.方向水平向左,拉木板不需要匀速运动
4.(安全责任)消防员在紧急集合时,往往抓住一根竖直的杆从楼上滑下。如果某消防员自身及装备质量共80 kg,当他抓着竖直的杆匀速下滑时,杆对人的摩擦力是 N;接近地面时,他增大握力,则杆对手的摩擦力将 (选填“增大”“减小”或“不变”)。(g取10 N/kg)
5.学生换座位时,两名同学水平推着甲、乙两张相同的桌子在水平地面上做匀速直线运动,其中甲桌子上放着一个书包,乙桌子是空的,此过程中,地面对甲桌子的摩擦力 (选填“大于”“小于”或“等于”)地面对乙桌子的摩擦力;与甲桌子一起做匀速直线运动的书包 (选填“受”或“不受”)摩擦力。(不计空气阻力)
6.重100 N的木箱放在粗糙程度相同的水平地板上,用水平推力F推木箱,当F=15 N时,没推动,木箱所受摩擦力为 N;当F=30 N时,木箱做匀速直线运动;当F=50 N时,木箱做加速运动;撤去F,木箱做减速运动,它所受摩擦力为 N。
7.如图1所示,物体甲重40 N,被50 N的水平压力F甲压在竖直墙壁上保持静止;如图2所示,物体乙重60 N,在35 N的水平拉力F乙的作用下,沿水平桌面匀速向右运动。物体甲受到的摩擦力f甲为 N,物体乙受到的摩擦力f乙为 N;若增大F甲,则物体甲受到的摩擦力
(选填“变大”“变小”或“不变”)。
图1 图2
8.通过探究发现摩擦力的大小与物体间接触面的大小无关。如图甲所示,两个完全相同的木块A和B叠放在水平地面上,在16 N的水平拉力F1的作用下,A、B一起向右做匀速直线运动;此时木块B所受的摩擦力为 N;若将A、B紧靠着放在水平地面上,用水平力F2推A使它们一起向右做匀速直线运动,如图乙所示,则F2的大小是 N。
甲 乙
9.(科学探究)某同学用下列实验器材研究影响滑动摩擦力大小的因素:粗糙程度均匀的长木板一块,质量相等的木块和铝块各一个,弹簧测力计一个。如图所示,4次实验中他都用弹簧测力计沿水平方向缓慢拉动物块,使其在水平长木板上做匀速直线运动。
甲 乙
丙
丁
(1)甲、丙两图所示的实验说明:当接触面的粗糙程度相同时,滑动摩擦力的大小与 有关。
(2)丙图中,弹簧测力计的示数为 N,铝块受到的摩擦力大小为 N。
(3)丁图中铝块受到的摩擦力大小 (选填“大于”“等于”或“小于”)乙图中铝块受到的摩擦力大小。
(4)列举一个生产生活中,增大摩擦力的实例: 。
【详解答案】
课堂达标
1.D 2.D
3.增大 减小 4.小 增大
课后提升
1.C 解析:A.水平向右匀速拉动B时,A相对地面保持静止,处于平衡状态,在水平方向上,A受到两个力的作用,水平向左的拉力,水平向右的滑动摩擦力,二力平衡,拉力与滑动摩擦力大小相等,此时弹簧测力计的示数为2 N,则B对A的滑动摩擦力大小为2 N,方向水平向右,故A正确,不符合题意;B.由于B相对地面和A向右做匀速直线运动,在水平方向上受到三个力的作用,A对B水平向左的滑动摩擦力f1、水平向右的拉力F、地面对B水平向左的滑动摩擦力f2,三力平衡,它们之间的关系为F=f1+f2,B对A的滑动摩擦力大小为2 N,由于物体间力的作用是相互的,A对B的滑动摩擦力f1的大小为2 N,所以地面对B产生的滑动摩擦力大小:f2=F-f1=5 N-2 N=3 N,故B正确,不符合题意;C.当拉力F=8 N时,A对B的压力不变,A与B之间接触面的粗糙程度也不变,则A与B之间的滑动摩擦力大小不变,仍为2 N,A相对地面仍处于静止状态,受力平衡,故此时弹簧测力计的示数大小等于滑动摩擦力,仍为2 N,故C错误,符合题意;D.若对A施加一个竖直向上的拉力,B对地面的压力变小,由影响滑动摩擦力大小的因素可知,在B与地面之间接触面的粗糙程度不变时,地面对B产生的滑动摩擦力会减小,故D正确,不符合题意。故选C。
2.C 解析:A.自行车把手的手柄上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,故A正确;B.自行车刹车时,刹车皮与钢圈之间的摩擦力变大,是在接触面的粗糙程度一定时,通过增大压力的方法来实现的,故B正确;C.轴承上加润滑油可以使接触面彼此分开,减小摩擦,但是不能消除摩擦,故C错误;D.滚动轴承是通过变滑动为滚动的方法减小摩擦,故D正确。故选C。
3.A 解析:在图丙中,当木板相对于木块滑动时,木板相对于木块向右滑动,因滑动摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反,所以木板受到木块的滑动摩擦力方向水平向左,故B、C错误;在图乙中,水平拉动木板,使木板和木块一起做匀速直线运动,因为此时木板和木块之间相对静止,所以木板和木块之间无摩擦力的作用,由二力平衡的条件可知,木板受到桌面的滑动摩擦力f桌=FB(FB为弹簧测力计B的示数,也就是弹簧测力计B对木板向右的拉力);图丙和图乙相比,当木板相对于木块滑动时,因为整体对桌面的压力大小不变、接触面的粗糙程度不变,所以木板受到桌面的滑动摩擦力大小不变,仍然为f桌=FB;在图丙中,拉动木板时,木板受到水平向右的拉力FB'、水平向左的桌面的滑动摩擦力f桌、木块对木板水平向左的摩擦力,由实验目的可知,要测量木板受到木块的滑动摩擦力,则需要根据木板的受力平衡进行测量,所以,图丙中拉木板时需要匀速运动,此时木板受力平衡,则FB'=f木块对木板+f桌,因此木板受到木块的滑动摩擦力为f木块对木板=FB'-f桌,即该方案是可行的,故A正确,D错误。故选A。
4.800 增大 解析:消防员自身及装备的重力:G=mg=80 kg×10 N/kg=800 N,当他抓着竖直的杆匀速下滑时,处于平衡状态,受到的重力和杆对人的摩擦力是一对平衡力,大小相等、方向相反,所以受到的摩擦力f=G=800 N,方向竖直向上;用更大的力握杆,对杆的压力变大,则杆对手的滑动摩擦力也增大。
5.大于 不受 解析:甲、乙两张相同的桌子,甲桌子上放着一个书包,乙桌子是空的,在接触面的粗糙程度相同的情况下,压力越大,摩擦力越大,所以地面对甲桌子的摩擦力大于地面对乙桌子的摩擦力;书包随甲桌子一起做匀速直线运动,书包和桌面之间既无相对运动,也无相对运动的趋势,故没有摩擦力存在,因此书包不受摩擦力的作用。
6.15 30 解析:用15 N的水平推力推木箱,木箱静止,此时推力跟摩擦力是一对平衡力,两个力的大小相等,所以木箱所受的摩擦力f=F=15 N;当F=30 N时,木箱做匀速直线运动,此时推力跟滑动摩擦力是一对平衡力,大小相等,所以此时木箱所受的摩擦力f滑=F=30 N;当F=50 N时,木箱做加速运动,撤去F,木箱做减速运动时,木箱对水平地板的压力和接触面的粗糙程度都没有变,所以木箱受到的滑动摩擦力大小不变,仍为30 N。
7.40 35 不变 解析:以物体甲为研究对象,物体甲在水平方向上受到压力和墙壁的支持力,竖直方向上受到竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力,由于物体甲保持静止,因此这两对力都是平衡力,所以f甲=G甲=40 N;若增大F甲,物体甲仍然保持静止状态,此时摩擦力和重力还是一对平衡力,则物体甲受到的摩擦力保持不变。以物体乙为研究对象,物体乙在竖直方向上受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力,水平方向上受到水平向右的拉力和水平向左的摩擦力,由于物体乙匀速向右运动,因此拉力和摩擦力是一对平衡力,两个力大小相等,所以f乙=F乙=35 N。
8.0 16 解析:由图甲知,木块A和B叠放在水平桌面上,当A、B一起向右做匀速直线运动时,A、B间没有相对运动的趋势,木块B所受的摩擦力为0;从图甲到图乙,改变的只是木块A、B整体与地面的接触面积,而压力大小与接触面的粗糙程度不变,所以木块A、B整体受到的摩擦力不变;在两种情况下,木块都处于平衡状态,F1和F2都等于摩擦力,故力F2=F1=16 N。
9.(1)压力大小 (2)3.2 0 (3)等于 (4)鞋底的花纹(合理即可)
解析:(1)由甲、丙两图可知,物体间接触面的粗糙程度相同而压力不同时,物块受到的滑动摩擦力大小不同,说明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有关。(2)观察丙图中的弹簧测力计可知,其分度值为0.2 N,示数为3.2 N;铝块与木块相对静止,所以铝块没有相对运动趋势,所以铝块所受摩擦力为0 N。(3)滑动摩擦力的大小由接触面的粗糙程度和压力大小决定,由乙图与丁图可知,铝块与长木板间接触面的粗糙程度和铝块对长木板的压力都相同,所以乙、丁两图中铝块所受摩擦力的大小相等。(4)鞋底的花纹增大了接触面的粗糙程度,增大摩擦力。
