第五讲 摩擦力
1.通过常见事例或实验,了解摩擦力。
2.探究并了解滑动摩擦力的大小与哪些因素有关。
1.滑动摩擦力:两个 的物体,当它们相对滑动时,在接触面上会产生一种 的力。
2.影响因素:与压力和接触面粗糙程度有关。
(1)接触面粗糙程度:压力一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力 。
(2)压力:接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力 。
3.增大和减小摩擦的方法:
(1)增大方法:
① 压力,如刹车时用力捏闸。② 接触面粗糙程度,如凹凸不平的花纹。
(2)减小方法:
① 压力:如体操运动员,手握单杆不能太紧。
② 接触面粗糙程度,如给轴承加润滑油。
③用滚动代替 ,如拉杆箱。 ④相互接触的面 ,如磁悬浮列车。
【名师点拨】 (1)任何物体的表面都存在摩擦,如果是光滑表面,则可视为没有摩擦。
(2)摩擦力的方向是“与物体相对运动方向相反”,而不能说成是“与物体运动方向相反”。
【实验】 探究影响滑动摩擦力大小的因素
实验名称 有关考点 实验装置
探究影响 滑动摩擦 力大小的 因素 1.摩擦力大小的测量:实验时,必须沿水平方向用弹簧测力计拉着木块做匀速直线运动。根据二力平衡条件,摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。 2.设计实验时必须使用控制变量法: (1)探究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系时,必须控制压力不变,只改变接触面的粗糙程度。 (2)探究滑动摩擦力与压力的关系时,必须控制接触面的粗糙程度不变,只改变对接触面的压力。 3. 实验改进:如图所示,弹簧测力计和木块固定,用力拉动长木板。优点:当长木板匀速或变速运动时,木块始终处于静止状态,木块受到的拉力和摩擦力始终是一对平衡力。 【失分盲点】 1.实验中是研究滑动摩擦力与压力之间的关系,而不是研究滑动摩擦力与“重力”之间的关系。 2.在叙述结论时,“在……一定时”的条件不可忽略,即叙述为“在……一定时,……与……有关(无关)”。 实验器材:弹簧测力计、砝码、木块、材料不同的长木板
【示范题】如图是小明和他的同学研究“影响滑动摩擦力大小的因素”的实验装置。
基础点
(1)实验中需要用弹簧测力计水平拉动木块在水平木板上做 运动,目的是使拉力大小 (选填“大于”“等于”或“小于”)滑动摩擦力的大小。
(2)为了验证滑动摩擦力大小与压力有关,比较 两图可得出:接触面的粗糙程度一定时,压力越大,滑动摩擦力 。
(3)为了验证滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度有关,比较 两图,可得出:压力大小一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力 。
(4)在图A三次实验中,滑动摩擦力最大的是 (选填“甲”“乙”或“丙”),是因为这次实验与其他实验相比, 和 最大。
(5)在图甲实验中,小明开始拉木块时,他的水平拉力逐渐增大,但木块仍静止,此过程中弹簧测力计的示数在变大,那么这一过程中木块受力 (选填“平衡”或“不平衡”),木块所受的摩擦力 (选填“变大”“变小”或“不变”);匀速拉动木块时,摩擦力大小等于弹簧测力计示数,当他沿水平方向由匀速拉木块改为加速拉木块,木块所受摩擦力 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
高分点
(6)在图甲实验中,将木块沿竖直方向截去一半后,测得木块所受的滑动摩擦力变为原来一半。由此得出:滑动摩擦力的大小随接触面积的减小而减小。你认为他得出的结论 (选填“正确”或“不正确”),理由是 。
(7)本实验前,小明先将弹簧测力计在竖直方向进行调零(如图B),然后再进行上述实验,则测量出的滑动摩擦力大小与实际值相比将 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(8)利用甲图实验时,弹簧测力计示数不稳定,小明他们对实验装置进行改动后,如图C所示,重复实验,发现效果更好。实验中小明和同学 (选填“一定”或“不一定”)要匀速拉动长木板。
(9)小明查资料知道:滑动摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关。物理学中用动摩擦因数μ表示接触面的粗糙程度,用FN表示对接触面的压力,滑动摩擦力用f表示,有关系式f=μFN。假若木块的质量为0.3 kg,砝码质量为0.1 kg,则木块与木板间以及木块与毛巾面的动摩擦因数μ分别为 和 。(g取10 N/kg)
重难点一 利用平衡力求摩擦力大小
【典题1】如图甲所示,水平地面上的箱子,受到方向不变的水平推力F的作用,其F-t图象和v-t图象分别如图乙、丙所示,由图象可知,0~3 s内,地面对箱子的摩擦力 (选填“大于”“小于”或“等于”)箱子所受的推力,大小为 N。t=5 s时,箱子受到的摩擦力是 N。
【技法点拨】
推箱子时,箱子处于静止或匀速直线运动状态,此时二力平衡,则推力和摩擦力相等。
【变式】如图所示,在水平桌面上放置A、B两个长方体物块,A物块受到水平向右的拉力F1=9 N,B物块受到水平向左的拉力F2=6 N,此时A、B两物块一起向右做匀速直线运动,则A对B的摩擦力方向 (选填“向左”或“向右”),B对水平桌面的摩擦力大小为 N。
重难点二 摩擦力方向的判断
【典题2】下列有关摩擦力的说法不正确的是( )
A.走路时鞋底与路面间的摩擦是有益摩擦
B.自行车刹车时,是通过增大刹车胶皮与钢圈之间的压力来增大摩擦力
C.摩擦力不一定是阻力
D.摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反
【技法点拨】
①人走路时,地面对人的摩擦力向前,与人的运动方向相同。
②受滑动摩擦力的物体不一定是运动的,滑动摩擦力的方向一定与相对运动方向相反,与运动方向无关。
【变式】如图所示,橡胶垫平铺在水平地面上,小明在垫上训练中考体测项目——立定跳远,训练中橡胶垫始终保持静止状态,在他发力向前起跳时( )
A.橡胶垫对地面有向后的摩擦力
B.小明对橡胶垫有向前的摩擦力
C.地面对橡胶垫的摩擦力小于小明对橡胶垫的摩擦力
D.地面对橡胶垫的摩擦力大于小明对橡胶垫的摩擦力
命题点一 摩擦力利用和防止
1.以下四种实例中,可以减小摩擦的是( )
A.图甲体操运动员上器械前会在手上涂防滑粉
B.图乙轮滑鞋装有滚轮
C.图丙自行车刹车时捏紧车闸
D.图丁矿泉水瓶瓶盖上刻有竖条纹
2.下列常见现象中,为了增大摩擦的是( )
命题点二 摩擦力的方向
3.(2024·广州中考)如图,把吸盘压在竖直的玻璃墙上,挤出空气,它就“吸”在玻璃墙上静止不动,则吸盘所受摩擦力( )
A.方向竖直向下
B.方向竖直向上
C.大于其所受重力
D.小于其所受重力
4.小宇在拖地时,拖把头沿图中v所示方向运动,则拖把头对地面压力的方向、地面对拖把头摩擦力的方向分别为( )
A.垂直地面向下、与v所示方向相反 B.垂直地面向下、与v所示方向相同
C.沿拖杆斜向下、与v所示方向相同 D.沿拖杆斜向下、与v所示方向相反
5.(2023·深圳中考)小白同学用斜向右上的拉力拉动物块,向右做匀速直线运动,请在图中画出:(1)绳子对手的拉力F;(2)物块受到的摩擦力f。
6.从嫦娥一号升空,到嫦娥五号携月壤返回,中国人一步步将“上九天揽月”的神话变为现实!如图所示是玉兔二号月球车静止在着陆器斜面上的简化图。请画出玉兔二号月球车所受摩擦力和支持力的示意图。
7.(2024·周口模拟)如图所示是小明在进行体能训练时的场景,此时他左脚腾空,右脚着地。请画出此刻地面对右脚的支持力和摩擦力的示意图(A点是作用点)。
命题点三 探究滑动摩擦力的影响因素
8.小刚注意到很多公共场所都有类似图甲所示的提示牌。他想:摩擦力的大小与接触面的潮湿程度有什么关系呢
为了探究这一问题,他找来长条形地板砖、运动鞋、弹簧测力计和喷雾器,设计了图乙所示的实验装置。
(1)为了测出鞋子与地板砖间滑动摩擦力的大小,小刚把长条形地板砖放在水平桌面上,用弹簧测力计水平拉着鞋子在地板砖上做 运动。根据 可知,此时弹簧测力计的示数就等于滑动摩擦力的大小;
(2)小刚用喷雾器向地板砖表面均匀喷雾改变地板砖的潮湿程度,通过实验得到表中的数据。
喷雾次数 0 2 4 6 8 10 12
摩擦力f/N 3.2 3.6 4.0 3.0 2.8 2.6 2.6
请在坐标纸上描点,并用平滑曲线画出摩擦力f与喷雾次数的关系图象;
(3)小刚分析数据得出结论:摩擦力的大小随接触面潮湿程度的增大而 ;
(4)小强了解了小刚的实验结论后说:“我知道超市里的收银员清点钞票时为什么手边总放一块湿海绵了。”小刚说:“你上次数作业本的页数时,还往手上沾唾液呢!”这两个实例,都是通过改变接触面的潮湿程度来 的;
(5)驾车行驶在高速公路上,雨天因为摩擦减小容易造成交通事故。请针对这一现象为公路旁的警示牌设计一条警示语以提醒驾驶员谨慎驾驶 。 第五讲 摩擦力
1.通过常见事例或实验,了解摩擦力。
2.探究并了解滑动摩擦力的大小与哪些因素有关。
1.滑动摩擦力:两个 相互接触 的物体,当它们相对滑动时,在接触面上会产生一种 阻碍相对运动 的力。
2.影响因素:与压力和接触面粗糙程度有关。
(1)接触面粗糙程度:压力一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力 越大 。
(2)压力:接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力 越大 。
3.增大和减小摩擦的方法:
(1)增大方法:
① 增大 压力,如刹车时用力捏闸。② 增大 接触面粗糙程度,如凹凸不平的花纹。
(2)减小方法:
① 减小 压力:如体操运动员,手握单杆不能太紧。
② 减小 接触面粗糙程度,如给轴承加润滑油。
③用滚动代替 滑动 ,如拉杆箱。 ④相互接触的面 隔开 ,如磁悬浮列车。
【名师点拨】 (1)任何物体的表面都存在摩擦,如果是光滑表面,则可视为没有摩擦。
(2)摩擦力的方向是“与物体相对运动方向相反”,而不能说成是“与物体运动方向相反”。
【实验】 探究影响滑动摩擦力大小的因素
实验名称 有关考点 实验装置
探究影响 滑动摩擦 力大小的 因素 1.摩擦力大小的测量:实验时,必须沿水平方向用弹簧测力计拉着木块做匀速直线运动。根据二力平衡条件,摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。 2.设计实验时必须使用控制变量法: (1)探究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系时,必须控制压力不变,只改变接触面的粗糙程度。 (2)探究滑动摩擦力与压力的关系时,必须控制接触面的粗糙程度不变,只改变对接触面的压力。 3. 实验改进:如图所示,弹簧测力计和木块固定,用力拉动长木板。优点:当长木板匀速或变速运动时,木块始终处于静止状态,木块受到的拉力和摩擦力始终是一对平衡力。 【失分盲点】 1.实验中是研究滑动摩擦力与压力之间的关系,而不是研究滑动摩擦力与“重力”之间的关系。 2.在叙述结论时,“在……一定时”的条件不可忽略,即叙述为“在……一定时,……与……有关(无关)”。 实验器材:弹簧测力计、砝码、木块、材料不同的长木板
【示范题】如图是小明和他的同学研究“影响滑动摩擦力大小的因素”的实验装置。
基础点
(1)实验中需要用弹簧测力计水平拉动木块在水平木板上做 匀速直线 运动,目的是使拉力大小 等于 (选填“大于”“等于”或“小于”)滑动摩擦力的大小。
(2)为了验证滑动摩擦力大小与压力有关,比较 甲、乙 两图可得出:接触面的粗糙程度一定时,压力越大,滑动摩擦力 越大 。
(3)为了验证滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度有关,比较 乙、丙 两图,可得出:压力大小一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力 越大 。
(4)在图A三次实验中,滑动摩擦力最大的是 丙 (选填“甲”“乙”或“丙”),是因为这次实验与其他实验相比, 压力 和 接触面粗糙程度 最大。
(5)在图甲实验中,小明开始拉木块时,他的水平拉力逐渐增大,但木块仍静止,此过程中弹簧测力计的示数在变大,那么这一过程中木块受力 平衡 (选填“平衡”或“不平衡”),木块所受的摩擦力 变大 (选填“变大”“变小”或“不变”);匀速拉动木块时,摩擦力大小等于弹簧测力计示数,当他沿水平方向由匀速拉木块改为加速拉木块,木块所受摩擦力 不变 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
高分点
(6)在图甲实验中,将木块沿竖直方向截去一半后,测得木块所受的滑动摩擦力变为原来一半。由此得出:滑动摩擦力的大小随接触面积的减小而减小。你认为他得出的结论 不正确 (选填“正确”或“不正确”),理由是 没有考虑压力也减半 。
(7)本实验前,小明先将弹簧测力计在竖直方向进行调零(如图B),然后再进行上述实验,则测量出的滑动摩擦力大小与实际值相比将 偏小 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(8)利用甲图实验时,弹簧测力计示数不稳定,小明他们对实验装置进行改动后,如图C所示,重复实验,发现效果更好。实验中小明和同学 不一定 (选填“一定”或“不一定”)要匀速拉动长木板。
(9)小明查资料知道:滑动摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关。物理学中用动摩擦因数μ表示接触面的粗糙程度,用FN表示对接触面的压力,滑动摩擦力用f表示,有关系式f=μFN。假若木块的质量为0.3 kg,砝码质量为0.1 kg,则木块与木板间以及木块与毛巾面的动摩擦因数μ分别为 0.5 和 0.625 。(g取10 N/kg)
重难点一 利用平衡力求摩擦力大小
【典题1】如图甲所示,水平地面上的箱子,受到方向不变的水平推力F的作用,其F-t图象和v-t图象分别如图乙、丙所示,由图象可知,0~3 s内,地面对箱子的摩擦力 等于 (选填“大于”“小于”或“等于”)箱子所受的推力,大小为 3 N。t=5 s时,箱子受到的摩擦力是 6 N。
【技法点拨】
推箱子时,箱子处于静止或匀速直线运动状态,此时二力平衡,则推力和摩擦力相等。
【变式】如图所示,在水平桌面上放置A、B两个长方体物块,A物块受到水平向右的拉力F1=9 N,B物块受到水平向左的拉力F2=6 N,此时A、B两物块一起向右做匀速直线运动,则A对B的摩擦力方向 向右 (选填“向左”或“向右”),B对水平桌面的摩擦力大小为 3 N。
重难点二 摩擦力方向的判断
【典题2】下列有关摩擦力的说法不正确的是(D)
A.走路时鞋底与路面间的摩擦是有益摩擦
B.自行车刹车时,是通过增大刹车胶皮与钢圈之间的压力来增大摩擦力
C.摩擦力不一定是阻力
D.摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反
【技法点拨】
①人走路时,地面对人的摩擦力向前,与人的运动方向相同。
②受滑动摩擦力的物体不一定是运动的,滑动摩擦力的方向一定与相对运动方向相反,与运动方向无关。
【变式】如图所示,橡胶垫平铺在水平地面上,小明在垫上训练中考体测项目——立定跳远,训练中橡胶垫始终保持静止状态,在他发力向前起跳时(A)
A.橡胶垫对地面有向后的摩擦力
B.小明对橡胶垫有向前的摩擦力
C.地面对橡胶垫的摩擦力小于小明对橡胶垫的摩擦力
D.地面对橡胶垫的摩擦力大于小明对橡胶垫的摩擦力
命题点一 摩擦力利用和防止
1.以下四种实例中,可以减小摩擦的是(B)
A.图甲体操运动员上器械前会在手上涂防滑粉
B.图乙轮滑鞋装有滚轮
C.图丙自行车刹车时捏紧车闸
D.图丁矿泉水瓶瓶盖上刻有竖条纹
2.下列常见现象中,为了增大摩擦的是(B)
命题点二 摩擦力的方向
3.(2024·广州中考)如图,把吸盘压在竖直的玻璃墙上,挤出空气,它就“吸”在玻璃墙上静止不动,则吸盘所受摩擦力(B)
A.方向竖直向下
B.方向竖直向上
C.大于其所受重力
D.小于其所受重力
4.小宇在拖地时,拖把头沿图中v所示方向运动,则拖把头对地面压力的方向、地面对拖把头摩擦力的方向分别为(A)
A.垂直地面向下、与v所示方向相反 B.垂直地面向下、与v所示方向相同
C.沿拖杆斜向下、与v所示方向相同 D.沿拖杆斜向下、与v所示方向相反
5.(2023·深圳中考)小白同学用斜向右上的拉力拉动物块,向右做匀速直线运动,请在图中画出:(1)绳子对手的拉力F;(2)物块受到的摩擦力f。
答:
6.从嫦娥一号升空,到嫦娥五号携月壤返回,中国人一步步将“上九天揽月”的神话变为现实!如图所示是玉兔二号月球车静止在着陆器斜面上的简化图。请画出玉兔二号月球车所受摩擦力和支持力的示意图。
答:
7.(2024·周口模拟)如图所示是小明在进行体能训练时的场景,此时他左脚腾空,右脚着地。请画出此刻地面对右脚的支持力和摩擦力的示意图(A点是作用点)。
答:
命题点三 探究滑动摩擦力的影响因素
8.小刚注意到很多公共场所都有类似图甲所示的提示牌。他想:摩擦力的大小与接触面的潮湿程度有什么关系呢
为了探究这一问题,他找来长条形地板砖、运动鞋、弹簧测力计和喷雾器,设计了图乙所示的实验装置。
(1)为了测出鞋子与地板砖间滑动摩擦力的大小,小刚把长条形地板砖放在水平桌面上,用弹簧测力计水平拉着鞋子在地板砖上做 匀速直线 运动。根据 二力平衡 可知,此时弹簧测力计的示数就等于滑动摩擦力的大小;
(2)小刚用喷雾器向地板砖表面均匀喷雾改变地板砖的潮湿程度,通过实验得到表中的数据。
喷雾次数 0 2 4 6 8 10 12
摩擦力f/N 3.2 3.6 4.0 3.0 2.8 2.6 2.6
请在坐标纸上描点,并用平滑曲线画出摩擦力f与喷雾次数的关系图象;
(2)答:
(3)小刚分析数据得出结论:摩擦力的大小随接触面潮湿程度的增大而 先增大后减小 ;
(4)小强了解了小刚的实验结论后说:“我知道超市里的收银员清点钞票时为什么手边总放一块湿海绵了。”小刚说:“你上次数作业本的页数时,还往手上沾唾液呢!”这两个实例,都是通过改变接触面的潮湿程度来 增大摩擦力 的;
(5)驾车行驶在高速公路上,雨天因为摩擦减小容易造成交通事故。请针对这一现象为公路旁的警示牌设计一条警示语以提醒驾驶员谨慎驾驶 雨天路滑,小心慢行 。
