第3节 摩擦力
1.关于摩擦力,下列说法正确的是( )
A.无论是静摩擦力还是滑动摩擦力,均跟正压力有关
B.静摩擦力跟平行于接触面的外力大小无关
C.正压力增大,静摩擦力有可能不变
D.静摩擦力的大小跟接触面粗糙程度有关
2.关于滑动摩擦力公式f=μN,下列说法中正确的是( )
A.公式中的压力N一定等于物体重力的大小
B.由μ=,可知动摩擦因数μ与滑动摩擦力f成正比,与压力N成反比
C.由f=μN可知,若μ一定,f与N成正比
D.f的大小是由μ和N决定的,还与接触面的大小有关
3.如图,玻璃杯底压一条纸带,用水平向右的拉力将纸带迅速抽出,纸带抽出过程中( )
A.纸带对水杯摩擦力的方向向左
B.纸带对水杯摩擦力的方向与桌面对纸带摩擦力的方向相反
C.抽纸带的速度越大,水杯受到的摩擦力越大
D.增加杯中的水后再抽出纸带,水杯受到摩擦力大小与未加水时相等
4.(多选)如图甲所示,一人用由零开始逐渐增大的水平力F推静止于水平地面上质量为10 kg的木箱,木箱所受的摩擦力f与F的关系如图乙所示,g取10 m/s2,下列说法正确的是( )
A.木箱所受的最大静摩擦力为21 N
B.木箱所受的最大静摩擦力为20 N
C.木箱与地面间的动摩擦因数μ=0.21
D.木箱与地面间的动摩擦因数μ=0.2
5.如图所示,一个质量为m的物体A,向其施加一个水平方向的力F,使A沿竖直墙壁匀速下滑。若物体A与墙面间的动摩擦因数为μ,那么A物体与墙面间的摩擦力为( )
A.f=μmg 向上 B.f=mg 向下
C.f=F 向下 D.f=μF 向上
6.(多选)如图所示,质量分别为m、M的A、B两木块叠放在水平地面上,A与B之间的动摩擦因数为μ,B与水平地面间的动摩擦因数也为μ。在水平拉力F的作用下,A和B相对静止一起向右做匀速直线运动,重力加速度为g,则B受到的摩擦力大小是( )
A.mg B.μmg
C.F D.μ(m+M)g
7.(多选)如图所示,用水平力F把一铁块紧压在竖直墙壁上保持静止,当F增大时( )
A.墙对铁块的弹力增大
B.墙对铁块的摩擦力增大
C.墙对铁块的摩擦力不变
D.墙对铁块的摩擦力减小
8.某同学做“测定木块与木板间动摩擦因数”的实验,测滑动摩擦力时,他设计了两种实验方案:
方案一:木板固定在水平面上,用弹簧测力计水平匀速拉动木块,如图甲所示。
方案二:用弹簧测力计水平地钩住木块,用力使木板在水平面上运动,如图乙所示。
除了实验必需的弹簧测力计、木块、木板、细线外,该同学还准备了若干重均为2.00 N的砝码。
(1)上述两种方案中,更便于操作和读数的是方案 (填“一”或“二”)。
(2)该同学在木块上加砝码,改变木块对木板的压力,记录了5组实验数据,并根据数据正确地在坐标纸上作出木块受到的滑动摩擦力f和砝码对木块的压力F的关系图像如图丙。由图像可知,木块重为 N,木块与木板间的动摩擦因数为 。
9.如图所示,质量分别为m1=4 kg、m2=6 kg的物体A、B,用轻质弹簧相连,用一水平力F作用在A上,拉着它们一起沿水平地面做匀速直线运动。已知弹簧原长l0=20 cm,劲度系数k=6 N/cm,A、B与地面间的动摩擦因数均为μ=0.4,g取10 m/s2,求:
(1)F的大小。
(2)A、B的距离。
10.如图所示,水平传送带上放一物块,当传送带顺时针方向以速度v匀速传动时,物体在轻弹簧的水平拉力作用下处于静止状态,此时弹簧的伸长量为Δx;现令传送带顺时针方向传动的速度增加到2v时,弹簧的伸长量为Δx',则关于弹簧前、后的伸长量,下列说法中正确的是( )
A.弹簧伸长量将减小,即Δx'<Δx
B.弹簧伸长量将增加,即Δx'>Δx
C.弹簧伸长量在传送带顺时针方向加速传动时将有所变化,最终Δx'=Δx
D.弹簧伸长量在整个过程中始终保持不变,即始终Δx'=Δx
11.用水平力F将黑板擦压在竖直黑板上,在逐渐减小力F直至为0的过程中,黑板对黑板擦的摩擦力将( )
A.保持不变
B.逐渐减小
C.先保持不变然后逐渐减小为0
D.先逐渐减小然后保持不变
12.如图,放在水平桌面上的木块处于静止状态,所挂的砝码和托盘的总质量是0.8 kg,弹簧测力计示数为5 N,若轻轻取走盘中0.5 kg砝码,将会出现的情况是(取重力加速度g=10 m/s2)( )
A.弹簧测力计示数变小
B.A将向左运动
C.桌面对A的摩擦力变小
D.A所受最大静摩擦力变小
13.如图所示,滑块A、B在水平力F作用下被紧压在竖直墙上处于静止状态。已知A重力为30 N,B重力为20 N,A、B间的动摩擦因数为0.3,B与墙面间的动摩擦因数为0.2。
(1)要使滑块A、B都保持平衡,力F至少要多大?
(2)若A、B间的动摩擦因数为0.1,要使滑块A、B保持平衡,力F至少要多大?
第3节 摩擦力
1.C 只有滑动摩擦力的大小才与压力成正比,故A错误;由平衡条件可知,静摩擦力跟平行于接触面的外力大小有关,故B错误;物体间的压力增大时,静摩擦力有可能不变,比如:被压在竖直面的物体,故C正确;滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关,静摩擦力的大小与接触面的粗糙程度无关,故D错误。
2.C 由滑动摩擦力公式f=μN,可知N是物体间的压力,大小不一定等于物体的重力,故A错误;动摩擦因数μ只与接触面的材料及粗糙程度有关,与摩擦力f、压力N无关,故B错误;f与μ成正比,与N成正比,大小是由μ和N决定的,与接触面的大小无关,故C正确,D错误。
3.B 纸带抽出过程中,水杯相对于纸带向左运动,则纸带对水杯摩擦力的方向向右,故A错误;纸带抽出过程中,纸带相对于桌面向右运动,则桌面对纸带摩擦力的方向向左。而纸带对水杯摩擦力的方向向右,所以纸带对水杯摩擦力的方向与桌面对纸带摩擦力的方向相反,故B正确;纸带抽出过程中,水杯受到的摩擦力为滑动摩擦力,滑动摩擦力大小与抽纸带的速度无关,水杯受到的摩擦力不变,故C错误;增加杯中的水后再抽出纸带,则水杯对纸带的压力增大,所以水杯受到摩擦力大小比未加水时受到的摩擦力大,故D错误。
4.AD 木箱受到的静摩擦力随推力的增大而增大,最大静摩擦力为21 N,当推力F>21 N后,摩擦力为滑动摩擦力,大小为20 N,木箱与地面间的动摩擦因数μ==0.2,选项A、D正确。
5.D 由于物体匀速下滑,因此物体所受摩擦力的方向向上,在竖直方向上由二力平衡得f=mg。根据滑动摩擦力大小的计算公式有:f=μN,N=F,因此f=μF,所以A、B、C错误,D正确。
6.CD A和B相对静止一起向右做匀速直线运动,A与B间不存在相对运动趋势,A不受静摩擦力,对A、B整体,由于沿水平面匀速运动,所受滑动摩擦力f=μN=μ(M+m)g,根据二力平衡有f=F,选项C、D正确。
7.AC 铁块相对墙壁静止,铁块与墙壁之间存在弹力,墙壁对铁块的弹力与水平力F是一对平衡力,墙对铁块的弹力随水平力F的增大而增大,选项A正确;铁块相对墙壁静止,但有下滑趋势,所以铁块受向上的静摩擦力作用,且静摩擦力与重力平衡,所以摩擦力大小不变,选项C正确,B、D错误。
8.(1)二 (2)6 0.25
解析:(1)方案二更合理,理由是:题图乙中固定弹簧测力计,拉动木板做相对运动,不需要满足匀速拉动的条件,测量更准确。
(2)由题图丙可以看出,当砝码对木块压力为0时,木块对木板的摩擦力为1.5 N,而且木块与木板间的滑动摩擦力随着压力的增大而增大,即木块与木板间的滑动摩擦力大小受压力大小的影响。当砝码对木块的压力F=0时,摩擦力f≠0,图像不过原点的原因是:压力N中漏掉了木块的重力,由题意可知,图像的斜率k=μ==0.25。当砝码对木块压力为0时,木板对木块也有摩擦力为1.5 N。即f0=μF0=μG=1.5 N,所以木块重力G=6 N。
9.(1)40 N (2)24 cm
解析:(1)物体A、B受到的摩擦力分别为
f1=μN1=μm1g=0.4×4×10 N=16 N,
f2=μN2=μm2g=0.4×6×10 N=24 N,
由平衡条件得F=f1+f2=40 N。
(2)对B,弹簧弹力有F弹=f2=24 N。
由F弹=k(l-l0)得l=24 cm。
10.D 传送带的速度方向不变,不管速度大小如何变化,物块所受的滑动摩擦力方向向右,大小总等于μmg,与弹簧弹力平衡,由于滑动摩擦力大小不变,则弹簧弹力不变,根据F=kx知弹簧的形变量不变,始终Δx'=Δx,故选D。
11.C 初始时最大静摩擦力大于黑板擦的重力,黑板擦静止压在黑板上,此时黑板擦受到的摩擦力为静摩擦力,大小等于黑板擦的重力。随着F逐渐减小,黑板擦与黑板之间的最大静摩擦力逐渐减小。当最大静摩擦力小于黑板擦的重力时,黑板擦开始沿黑板向下滑动,此时黑板擦受到的摩擦力为滑动摩擦力,根据滑动摩擦力与正压力的关系f=μF,可知,F继续减小至0,滑动摩擦力也逐渐减小到0。综上可知,摩擦力先保持不变然后逐渐减小为0。故选C。
12.C 初始状态时,A受到的摩擦力f=F1-F2=(0.8×10)N-5 N=3 N,说明最大静摩擦力fmax≥3 N,且最大静摩擦力不变;当将总质量减小到0.3 kg时,拉力变为3 N,摩擦力f'=F2-F1'=5 N-3 N=2 N,小于最大静摩擦力,所以木块仍静止,弹簧测力计的示数不变,摩擦力变小,故A、B、D错误,C正确。
13.(1)250 N (2)300 N
解析:(1)将A、B看成整体,整体恰好平衡时有μFmin1=GA+GB,故Fmin1=250 N;A恰好平衡时有μABFmin2=GA,得Fmin2=100 N。250 N>100 N,故F至少要为250 N。
(2)若μAB=0.1,则A恰好平衡时有μABFmin3=GA,得Fmin3=300 N,300 N>250 N,故F至少要为300 N。
3 / 3第3节 摩擦力
核心素养目标 物理观念 (1)理解摩擦力的产生条件,会区分静摩擦力和滑动摩擦力。 (2)知道滑动摩擦力的方向及其计算公式f=μN。 (3)知道静摩擦力及最大静摩擦力的概念
科学思维 (1)会根据相对运动的方向判断滑动摩擦力的方向,并根据f=μN计算其大小。 (2)会根据相对运动趋势的方向判断静摩擦力的方向,并会根据物体的受力和运动情况,分析静摩擦力的大小和方向
科学态度 与责任 知道生产和生活中增大或者减小摩擦力的方法,培养将摩擦力知识应用于生产和生活中的意识
知识点一 滑动摩擦力
1.定义:当两个物体彼此接触和挤压,并发生相对滑动时,在接触面上就会产生阻碍 的力,这种力称为滑动摩擦力。
2.方向:总是与接触面相切,并与物体相对运动的方向 。
3.大小:滑动摩擦力f的大小与压力N的大小成正比,即f= ,式中的比例系数μ称为动摩擦因数。
4.动摩擦因数μ的数值与相互接触的两物体的 及 的情况(如粗糙、干湿程度等)有关。
知识点二 静摩擦力
1.静摩擦力:当两个彼此接触、挤压的物体之间没有发生相对运动,但具有相对运动的 时,接触面上会产生一种阻碍 的力,这种力称为静摩擦力。
2.静摩擦力的方向:总是与接触面相切,并且与 的方向相反。
3.静摩擦力的大小:由外部因素决定,随 的变化而变化。
4.最大静摩擦力
(1)定义:物体与接触面之间的静摩擦力的 ,也即在外力作用下物体将开始沿接触面滑动时的静摩擦力,用fmax表示。
(2)相关因素:最大静摩擦力与两物体间的压力成 ,且与接触面的性质有关。
知识点三 摩擦力的调控
1.增大摩擦力的方法
(1)增大接触面之间的粗糙程度。
(2)增加物体间的压力。
2.减小摩擦力的方法
(1)减小物体间的压力。
(2)在接触面间加润滑剂。
【情景思辨】
自行车是很普及的代步工具,不论它的品牌如何,从自行车的结构和使用上来看,它涉及许多物理知识,判断下列说法的正误:
(1)自行车轮胎、车把套、脚踏板以及刹车处均刻有花纹,并且都使用动摩擦因数大的材料,从而增大摩擦力。( )
(2)车轴处经常涂一些润滑油,以减小接触面粗糙程度来减小摩擦力。( )
(3)骑着自行车前行时前轮和后轮所受摩擦力的方向相同。( )
(4)推着自行车前行时前轮和后轮所受摩擦力的方向相同。( )
要点一 对滑动摩擦力的理解
【探究】
牙刷、毛刷、黑板擦等都是利用摩擦力进行清洁的例子。用力将牙刷按到一个平面上快速滑动,观察到牙刷的刷毛向哪个方向弯曲?该实验说明摩擦力的方向有什么特点?
【归纳】
1.滑动摩擦力产生的条件
(1)两物体相互接触和挤压。
(2)物体间的接触面不光滑。
(3)两物体间存在相对运动。
2.滑动摩擦力的方向
(1)在接触面上,与接触面相切,与物体间相对运动的方向相反。
(2)与物体的运动方向可能相同,也可能相反。
【典例1】 (多选)下列有关滑动摩擦力的说法中正确的是( )
A.有压力则一定有滑动摩擦力
B.有滑动摩擦力则一定有压力
C.滑动摩擦力总是跟接触面间的压力垂直
D.只有运动物体受滑动摩擦力
尝试解答
易错警示
(1)与“相对运动的方向相反”并不是与“运动方向相反”。
(2)滑动摩擦力总是阻碍物体间的相对运动,而不是阻碍物体的运动。
1.以下关于滑动摩擦力的说法中,正确的是( )
A.滑动摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反
B.滑动摩擦力总是阻碍物体的运动
C.滑动摩擦力的方向总是与物体的相对运动方向相反
D.两个相互接触的物体发生相对滑动时,它们都要受到滑动摩擦力的作用
2.下列关于摩擦力和动摩擦因数的说法中正确的是( )
A.只要物体间接触面是粗糙的,它们间就一定有摩擦力的作用
B.两个相对滑动的物体的接触面之间一定存在滑动摩擦力
C.两个物体之间的动摩擦因数与接触面的面积有关
D.一般情况下,动摩擦因数μ只跟相互接触的两个物体的材料和接触面情况有关,与其他条件无关
要点二 对静摩擦力的理解
【探究】
《中国制造2025》是国家实施强国战略第一个十年行动纲领,智能机器制造是一个重要方向,其中智能机械臂已广泛应用于各种领域。如图所示,一机械臂铁夹竖直夹起一个金属小球,小球在空中处于静止状态,铁夹与球接触面保持竖直。
(1)小球受到的摩擦力大小和方向是怎样的?
(2)若增大铁夹对小球的压力,小球受到的摩擦力的大小会如何变化?
【归纳】
1.产生条件
两物体缺一不可
2.静摩擦力有无的判断方法
(1)平衡条件法:当相互接触的两物体处于静止状态或匀速直线运动状态时,可根据二力平衡条件判断静摩擦力的存在与否及其方向。
(2)假设法:利用假设法进行判断时,可按以下思路进行分析:
【典例2】 如图所示,物体A、B叠放在水平地面上,水平力F作用在A上,使二者一起向左做匀速直线运动,下列说法正确的是( )
A.A、B之间无摩擦力
B.A受到B的摩擦力水平向左
C.B受到A的摩擦力水平向左
D.地面对B的摩擦力为静摩擦力,水平向右
尝试解答
易错警示
(1)受静摩擦力作用的物体不一定是静止的,关键在于相对另一物体是否有相对运动趋势。
(2)静摩擦力阻碍的是物体间的相对运动趋势,但不一定阻碍物体的运动,即静摩擦力不一定是阻力。方向与物体运动方向可能相同,也可能相反,还可能成一定夹角。
1.下列关于静摩擦力的说法正确的是( )
A.两个相对静止的物体间一定有静摩擦力的作用
B.受静摩擦力作用的物体一定是静止的
C.当物体间压力一定时,静摩擦力的大小可以变化,但有一个限度
D.静摩擦力一定是阻力
2.质量为m的杆AB处于静止状态,A端用细绳竖直悬挂,B端放在地板上,如图所示,下列有关杆B端所受摩擦力的说法中正确的是( )
A.B端受到的静摩擦力方向向右
B.B端受到的静摩擦力方向向左
C.B端受到的静摩擦力沿细杆AB斜向下
D.B端不受静摩擦力作用
要点三 摩擦力的计算
1.滑动摩擦力大小的计算
(1)公式法:根据物体的受力情况,求出正压力N,再利用f=μN求出滑动摩擦力。
(2)二力平衡法:物体处于平衡状态(匀速直线运动或静止)时,根据二力平衡的条件求解。
2.静摩擦力大小的计算
(1)根据受力情况和二力平衡条件确定,静摩擦力的大小总等于使物体发生相对运动趋势的外力。
(2)随着相对运动趋势的增强,静摩擦力也逐渐变大,但不能一直增大。当静摩擦力增大至某一数值后,物体将开始沿接触面滑动,静摩擦力被滑动摩擦力取代。静摩擦力的范围为0<f≤fmax。
(3)最大静摩擦力fmax略大于滑动摩擦力,一般情况下,为了分析问题方便,可认为二者相等,即fmax=μN。
【典例3】 如图所示,一重为40 N的木块原来静止在水平桌面上,某瞬间在水平方向上同时受到两个方向相反的力F1、F2的作用,其中F1=13 N,F2=6 N。已知木块与桌面间的动摩擦因数为0.2,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,求:
(1)木块所受的摩擦力的大小和方向;
(2)当只将F1撤去时,木块受到的摩擦力的大小和方向。
(3)若撤去的力不是F1而是F2,其他条件不变,求木块受到的摩擦力的大小和方向。
尝试解答
1.重力为400 N的木箱静止在水平地面上,木箱与地面间的最大静摩擦力是85 N,动摩擦因数为0.2,如果用90 N的水平力推木箱,则木箱受到的摩擦力大小是( )
A.0 B.50 N
C.80 N D.85 N
2.(多选)如图所示,消防战士正在沿绳进行爬绳练习,若消防战士用双手握住竖直的绳子匀速上攀和匀速下滑,他所受的摩擦力分别是f1和f2,关于f1和f2的大小和方向,下列说法正确的是( )
A.f1=G,方向竖直向上
B.f1>G,方向竖直向上
C.f2=G,方向竖直向上
D.f2<G,方向竖直向下
要点回眸
1.下列说法中正确的是( )
A.有弹力必定有摩擦力,有摩擦力必定有弹力
B.滑动摩擦力总是阻碍物体间的相对运动
C.物体所受摩擦力可以与其运动同向,也可以与其运动反向,但不可能与运动方向垂直
D.擦黑板时由于黑板静止,所以黑板受到的是静摩擦力
2.如图所示,用传送带向上传送货物,货物和传送带之间没有相对滑动,则货物受到的摩擦力是( )
A.静摩擦力,方向沿传送带向上
B.静摩擦力,方向沿传送带向下
C.滑动摩擦力,方向沿传送带向下
D.滑动摩擦力,方向沿传送带向上
3.如图所示,质量为m的木块放在粗糙的水平地面上,木块与地面间的动摩擦因数为0.5,水平推力F作用于木块上,但未把木块推动,则图中反映木块受到的静摩擦力f随水平推力F变化的关系图线正确的是( )
4.把一小木块放在逆时针转动的水平传送带上,其右端用一根细绳拴在墙上。小木块质量为1 kg,小木块与传送带之间的动摩擦因数为0.3,则(取重力加速度g=10 m/s2)( )
A.小木块受到的滑动摩擦力的方向水平向右
B.小木块受到细绳的拉力大小为0.3 N
C.小木块与传送带之间的滑动摩擦力大小为3 N
D.剪断细绳后,小木块受到水平向右的滑动摩擦力
第3节 摩擦力
【基础知识·准落实】
知识点一
1.相对滑动 2.相反 3.μN 4.材料 接触面
知识点二
1.趋势 相对运动趋势 2.相对运动趋势 3.外力
4.(1)最大值 (2)正比
情景思辨
(1)√ (2)√ (3)× (4)√
【核心要点·快突破】
要点一
知识精研
【探究】 提示:刷毛向相对运动的反方向弯曲,摩擦力与相对运动方向相反。
【典例1】 BC 产生滑动摩擦力的条件有三个:有压力(相互接触且挤压)、接触面粗糙、发生相对滑动,三个条件缺一不可,故A错误,B正确;滑动摩擦力的方向总沿着接触面,接触面间的弹力总垂直于接触面,所以滑动摩擦力总垂直于压力,故C正确;滑动摩擦力发生于相对滑动的两物体之间,两个物体中可能有一个相对地面是静止的,故D错误。
素养训练
1.C 滑动摩擦力的方向总是与物体的相对运动方向相反,与物体的运动方向既可能相同,也可能相反,既可能促使物体的运动,如人走路、传送带等,也可能阻碍物体的运动,A、B错误,C正确;摩擦力的产生必须具备三个条件,两个相互接触的物体发生相对滑动时,接触面间相互挤压和粗糙的条件不一定具备,此时物体间不一定有摩擦力,D错误。
2.D 根据摩擦力产生的条件可知,A错误;两个相对滑动的物体的接触面若是光滑的,则不会有滑动摩擦力,故B错误;动摩擦因数是由相互接触的两个物体的材料和接触面的情况决定的,与其他条件无关,故C错误,D正确。
要点二
知识精研
【探究】 提示:(1)小球受到的摩擦力大小始终与小球的重力大小相等,方向与相对运动趋势方向相反,竖直向上。
(2)若增大铁夹对小球的压力,小球受到的摩擦力仍为静摩擦力,大小还是与重力大小相等。
【典例2】 C 对A物体,由于A匀速运动,由水平方向二力平衡可知,B对A的摩擦力必与F等值反向,故选项A、B错误;对B物体,由力的作用的相互性可知,A对B的摩擦力一定与B对A的摩擦力反向,故B受到A的摩擦力水平向左,选项C正确;对A、B整体分析,由于A、B一起向左匀速运动,则地面对B的摩擦力为滑动摩擦力,且方向为水平向右,故选项D错误。
素养训练
1.C 当两个物体有相对运动趋势时,才有可能产生静摩擦力,A错误;受静摩擦力作用的物体有可能是运动的,B错误;当物体间压力一定时,静摩擦力的大小可以变化,但有一个限度,这个限度就是不能大于最大静摩擦力,C正确;静摩擦力阻碍相对运动趋势,对于物体的运动而言,可能是阻力也可能是动力,D错误。
2.D 假设B端和地板面是光滑的,则杆AB受到竖直向上的支持力、竖直向上的绳子拉力和竖直向下的重力,能够保持静止状态,所以B端和地板面无相对运动趋势,即B端不受摩擦力作用,故D正确。
要点三
知识精研
【典例3】 (1)7 N 水平向左 (2)6 N 水平向右
(3)8 N 水平向左
解析:当木块运动时受到的滑动摩擦力为f=μN=μG=0.2×40 N=8 N,故木块受到桌面的最大静摩擦力为8 N。
(1)加上F1、F2后,F1和F2相当于一个方向向右的力F=F1-F2=7 N。由于F小于最大静摩擦力,故木块处于静止状态,则木块受到桌面静摩擦力的作用,大小为7 N,方向水平向左。
(2)将F1撤去后,由于F2小于最大静摩擦力,故木块仍然保持静止。由二力平衡知识知,本块受到的静摩擦力大小等于F2,即大小为6 N,方向水平向右。
(3)撤去F2后,由于F1大于最大静摩擦力,则木块受到的摩擦力为滑动摩擦力,大小为8 N,方向水平向左。
素养训练
1.C 木箱与地面间的最大静摩擦力是85 N,用90 N的水平力推木箱时,由于90 N>85 N,木箱要运动,此时木箱受到的摩擦力是滑动摩擦力,滑动摩擦力的大小为f=μN=0.2×400 N=80 N。
2.AC 消防战士匀速上攀时,向下的重力与向上的静摩擦力平衡,有f1=G,方向竖直向上;匀速下滑时,向下的重力与向上的滑动摩擦力平衡,有f2=G,方向竖直向上。故A、C正确,B、D错误。
【教学效果·勤检测】
1.B 摩擦力的产生条件包括弹力的产生条件,所以有摩擦力的物体间一定有弹力,但有弹力的物体间不一定有摩擦力,故A错误;滑动摩擦力的方向总是和物体相对运动的方向相反,所以滑动摩擦力总是阻碍物体间的相对运动,故B正确;物体所受摩擦力可以与其运动同向,也可以与其运动反向,也可能与运动方向垂直,故C错误;擦黑板时,静止的黑板受到的摩擦力为滑动摩擦力,故D错误。
2.A 货物和传送带之间没有相对滑动,可认为货物向上做匀速运动,但货物有相对传送带向下滑的运动趋势,所以货物受到的摩擦力为静摩擦力,方向沿传送带向上。故A正确。
3.A 推而未动,故摩擦力f=F,选项A正确。
4.C 传送带向左运动,小木块静止,小木块相对于传送带向右运动,所以小木块受到传送带水平向左的滑动摩擦力,故A错误;根据滑动摩擦力公式得f=μmg,代入数据可得f=3 N,故C正确;小木块处于平衡状态,受到的向右的拉力和向左的滑动摩擦力大小相等,即T=f=3 N,故B错误;剪断细绳后,小木块相对传送带向右运动,小木块受到水平向左的滑动摩擦力,故D错误。
6 / 7(共76张PPT)
第3节 摩擦力
核
心
素
养
目
标 物理
观念 (1)理解摩擦力的产生条件,会区分静摩擦力和滑动摩
擦力。
(2)知道滑动摩擦力的方向及其计算公式f=μN。
(3)知道静摩擦力及最大静摩擦力的概念
科学
思维 (1)会根据相对运动的方向判断滑动摩擦力的方向,并
根据f=μN计算其大小。
(2)会根据相对运动趋势的方向判断静摩擦力的方向,
并会根据物体的受力和运动情况,分析静摩擦力的大小和方向
科学态度与责
任 知道生产和生活中增大或者减小摩擦力的方法,培养将摩擦力知识应用于生产和生活中的意识
目 录
01.
基础知识·准落实
02.
核心要点·快突破
03.
教学效果·勤检测
04.
课时训练·提素能
基础知识·准落实
梳理归纳 自主学习
01
知识点一 滑动摩擦力
1. 定义:当两个物体彼此接触和挤压,并发生相对滑动时,在接触面
上就会产生阻碍 的力,这种力称为滑动摩擦力。
2. 方向:总是与接触面相切,并与物体相对运动的方向 。
3. 大小:滑动摩擦力f的大小与压力N的大小成正比,即f= ,
式中的比例系数μ称为动摩擦因数。
4. 动摩擦因数μ的数值与相互接触的两物体的 及
的情况(如粗糙、干湿程度等)有关。
相对滑动
相反
μN
材料
接触面
知识点二 静摩擦力
1. 静摩擦力:当两个彼此接触、挤压的物体之间没有发生相对运动,
但具有相对运动的 时,接触面上会产生一种阻碍
的力,这种力称为静摩擦力。
2. 静摩擦力的方向:总是与接触面相切,并且与 的
方向相反。
3. 静摩擦力的大小:由外部因素决定,随 的变化而变化。
趋势
相对运
动趋势
相对运动趋势
外力
(1)定义:物体与接触面之间的静摩擦力的 ,也即
在外力作用下物体将开始沿接触面滑动时的静摩擦力,用
fmax表示。
(2)相关因素:最大静摩擦力与两物体间的压力成 ,且
与接触面的性质有关。
最大值
正比
4. 最大静摩擦力
知识点三 摩擦力的调控
1. 增大摩擦力的方法
(1)增大接触面之间的粗糙程度。
(2)增加物体间的压力。
2. 减小摩擦力的方法
(1)减小物体间的压力。
(2)在接触面间加润滑剂。
【情景思辨】
自行车是很普及的代步工具,不论它的品牌如何,从自行车的结构和
使用上来看,它涉及许多物理知识,判断下列说法的正误:
(1)自行车轮胎、车把套、脚踏板以及刹车处均刻有花纹,并且都
使用动摩擦因数大的材料,从而增大摩擦力。 ( √ )
√
(2)车轴处经常涂一些润滑油,以减小接触面粗糙程度来减小摩擦
力。 ( √ )
(3)骑着自行车前行时前轮和后轮所受摩擦力的方向相同。
( × )
(4)推着自行车前行时前轮和后轮所受摩擦力的方向相同。
( √ )
√
×
√
核心要点·快突破
互动探究 深化认知
02
要点一 对滑动摩擦力的理解
【探究】
牙刷、毛刷、黑板擦等都是利用摩擦力进行清洁的例子。用力将牙
刷按到一个平面上快速滑动,观察到牙刷的刷毛向哪个方向弯曲?该
实验说明摩擦力的方向有什么特点?
提示:刷毛向相对运动的反方向弯曲,摩擦力与相对运动方向相反。
【归纳】
1. 滑动摩擦力产生的条件
(1)两物体相互接触和挤压。
(2)物体间的接触面不光滑。
(3)两物体间存在相对运动。
2. 滑动摩擦力的方向
(1)在接触面上,与接触面相切,与物体间相对运动的方向 相反。
(2)与物体的运动方向可能相同,也可能相反。
【典例1】 (多选)下列有关滑动摩擦力的说法中正确的是( )
A. 有压力则一定有滑动摩擦力
B. 有滑动摩擦力则一定有压力
C. 滑动摩擦力总是跟接触面间的压力垂直
D. 只有运动物体受滑动摩擦力
解析:产生滑动摩擦力的条件有三个:有压力(相互接触且挤压)、
接触面粗糙、发生相对滑动,三个条件缺一不可,故A错误,B正
确;滑动摩擦力的方向总沿着接触面,接触面间的弹力总垂直于接触
面,所以滑动摩擦力总垂直于压力,故C正确;滑动摩擦力发生于相
对滑动的两物体之间,两个物体中可能有一个相对地面是静止的,故
D错误。
易错警示
(1)与“相对运动的方向相反”并不是与“运动方向相反”。
(2)滑动摩擦力总是阻碍物体间的相对运动,而不是阻碍物体的
运动。
1. 以下关于滑动摩擦力的说法中,正确的是( )
A. 滑动摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反
B. 滑动摩擦力总是阻碍物体的运动
C. 滑动摩擦力的方向总是与物体的相对运动方向相反
D. 两个相互接触的物体发生相对滑动时,它们都要受到滑动摩擦力
的作用
解析: 滑动摩擦力的方向总是与物体的相对运动方向相反,与
物体的运动方向既可能相同,也可能相反,既可能促使物体的运
动,如人走路、传送带等,也可能阻碍物体的运动,A、B错误,
C正确;摩擦力的产生必须具备三个条件,两个相互接触的物体发
生相对滑动时,接触面间相互挤压和粗糙的条件不一定具备,此时
物体间不一定有摩擦力,D错误。
2. 下列关于摩擦力和动摩擦因数的说法中正确的是( )
A. 只要物体间接触面是粗糙的,它们间就一定有摩擦力的作用
B. 两个相对滑动的物体的接触面之间一定存在滑动摩擦力
C. 两个物体之间的动摩擦因数与接触面的面积有关
D. 一般情况下,动摩擦因数μ只跟相互接触的两个物体的材料和接触
面情况有关,与其他条件无关
解析: 根据摩擦力产生的条件可知,A错误;两个相对滑动的
物体的接触面若是光滑的,则不会有滑动摩擦力,故B错误;动摩
擦因数是由相互接触的两个物体的材料和接触面的情况决定的,与
其他条件无关,故C错误,D正确。
要点二 对静摩擦力的理解
【探究】
《中国制造2025》是国家实施强国战略第一个十年行动纲领,智能机器制造是一个重要方向,其中智能机械臂已广泛应用于各种领域。如图所示,一机械臂铁夹竖直夹起一个金属小球,小球在空中处于静止状态,铁夹与球接触面保持竖直。
(1)小球受到的摩擦力大小和方向是怎样的?
提示:小球受到的摩擦力大小始终与小球的重力大小相等,方
向与相对运动趋势方向相反,竖直向上。
(2)若增大铁夹对小球的压力,小球受到的摩擦力的大小会如何
变化?
提示:若增大铁夹对小球的压力,小球受到的摩擦力仍为静摩
擦力,大小还是与重力大小相等。
【归纳】
1. 产生条件
两物体缺一不可
2. 静摩擦力有无的判断方法
(1)平衡条件法:当相互接触的两物体处于静止状态或匀速直线
运动状态时,可根据二力平衡条件判断静摩擦力的存在与否
及其方向。
(2)假设法:利用假设法进行判断时,可按以下思路进行分析:
【典例2】 如图所示,物体A、B叠放在水平地面上,水平力F作用
在A上,使二者一起向左做匀速直线运动,下列说法正确的是( )
A. A、B之间无摩擦力
B. A受到B的摩擦力水平向左
C. B受到A的摩擦力水平向左
D. 地面对B的摩擦力为静摩擦力,水平向右
解析:对A物体,由于A匀速运动,由水平方向二力平衡可知,B对A
的摩擦力必与F等值反向,故选项A、B错误;对B物体,由力的作用
的相互性可知,A对B的摩擦力一定与B对A的摩擦力反向,故B受到A
的摩擦力水平向左,选项C正确;对A、B整体分析,由于A、B一起向
左匀速运动,则地面对B的摩擦力为滑动摩擦力,且方向为水平向
右,故选项D错误。
易错警示
(1)受静摩擦力作用的物体不一定是静止的,关键在于相对另一物
体是否有相对运动趋势。
(2)静摩擦力阻碍的是物体间的相对运动趋势,但不一定阻碍物体
的运动,即静摩擦力不一定是阻力。方向与物体运动方向可能
相同,也可能相反,还可能成一定夹角。
1. 下列关于静摩擦力的说法正确的是( )
A. 两个相对静止的物体间一定有静摩擦力的作用
B. 受静摩擦力作用的物体一定是静止的
C. 当物体间压力一定时,静摩擦力的大小可以变化,但有一个限度
D. 静摩擦力一定是阻力
解析: 当两个物体有相对运动趋势时,才有可能产生静摩
擦力,A错误;受静摩擦力作用的物体有可能是运动的,B错
误;当物体间压力一定时,静摩擦力的大小可以变化,但有一
个限度,这个限度就是不能大于最大静摩擦力,C正确;静摩
擦力阻碍相对运动趋势,对于物体的运动而言,可能是阻力也
可能是动力,D错误。
2. 质量为m的杆AB处于静止状态,A端用细绳竖直悬挂,B端放在地
板上,如图所示,下列有关杆B端所受摩擦力的说法中正确的是
( )
A. B端受到的静摩擦力方向向右
B. B端受到的静摩擦力方向向左
C. B端受到的静摩擦力沿细杆AB斜向下
D. B端不受静摩擦力作用
解析: 假设B端和地板面是光滑的,则杆AB受到竖直向上的支
持力、竖直向上的绳子拉力和竖直向下的重力,能够保持静止状
态,所以B端和地板面无相对运动趋势,即B端不受摩擦力作用,
故D正确。
要点三 摩擦力的计算
1. 滑动摩擦力大小的计算
(1)公式法:根据物体的受力情况,求出正压力N,再利用f=μN
求出滑动摩擦力。
(2)二力平衡法:物体处于平衡状态(匀速直线运动或静止)
时,根据二力平衡的条件求解。
2. 静摩擦力大小的计算
(1)根据受力情况和二力平衡条件确定,静摩擦力的大小总等于
使物体发生相对运动趋势的外力。
(2)随着相对运动趋势的增强,静摩擦力也逐渐变大,但不能一
直增大。当静摩擦力增大至某一数值后,物体将开始沿接触
面滑动,静摩擦力被滑动摩擦力取代。静摩擦力的范围为0<
f≤fmax。
(3)最大静摩擦力fmax略大于滑动摩擦力,一般情况下,为了分析
问题方便,可认为二者相等,即fmax=μN。
【典例3】 如图所示,一重为40 N的木块原来静止在水平桌面上,
某瞬间在水平方向上同时受到两个方向相反的力F1、F2的作用,其中
F1=13 N,F2=6 N。已知木块与桌面间的动摩擦因数为0.2,设最大
静摩擦力等于滑动摩擦力,求:
(1)木块所受的摩擦力的大小和方向;
答案:7 N 水平向左
解析:当木块运动时受到的滑动摩擦力为f=μN=μG=0.2×40
N=8 N,故木块受到桌面的最大静摩擦力为8 N。
加上F1、F2后,F1和F2相当于一个方向向右的力F=F1-F2=7
N。由于F小于最大静摩擦力,故木块处于静止状态,则木块受
到桌面静摩擦力的作用,大小为7 N,方向水平向左。
(2)当只将F1撤去时,木块受到的摩擦力的大小和方向。
答案:6 N 水平向右
解析:将F1撤去后,由于F2小于最大静摩擦力,故木块仍然保
持静止。由二力平衡知识知,本块受到的静摩擦力大小等于
F2,即大小为6 N,方向水平向右。
(3)若撤去的力不是F1而是F2,其他条件不变,求木块受到的摩擦
力的大小和方向。
答案:8 N 水平向左
解析:撤去F2后,由于F1大于最大静摩擦力,则木块受到的摩
擦力为滑动摩擦力,大小为8 N,方向水平向左。
1. 重力为400 N的木箱静止在水平地面上,木箱与地面间的最大静摩
擦力是85 N,动摩擦因数为0.2,如果用90 N的水平力推木箱,则
木箱受到的摩擦力大小是( )
A. 0 B. 50 N
C. 80 N D. 85 N
解析: 木箱与地面间的最大静摩擦力是85 N,用90 N的水平力
推木箱时,由于90 N>85 N,木箱要运动,此时木箱受到的摩擦力是滑动摩擦力,滑动摩擦力的大小为f=μN=0.2×400 N=80 N。
2. (多选)如图所示,消防战士正在沿绳进行爬绳练习,若消防战士
用双手握住竖直的绳子匀速上攀和匀速下滑,他所受的摩擦力分别
是f1和f2,关于f1和f2的大小和方向,下列说法正确的是( )
A. f1=G,方向竖直向上
B. f1>G,方向竖直向上
C. f2=G,方向竖直向上
D. f2<G,方向竖直向下
解析: 消防战士匀速上攀时,向下的重力与向上的静摩擦力
平衡,有f1=G,方向竖直向上;匀速下滑时,向下的重力与向上
的滑动摩擦力平衡,有f2=G,方向竖直向上。故A、C正确,B、
D错误。
要点回眸
教学效果·勤检测
强化技能 查缺补漏
03
1. 下列说法中正确的是( )
A. 有弹力必定有摩擦力,有摩擦力必定有弹力
B. 滑动摩擦力总是阻碍物体间的相对运动
C. 物体所受摩擦力可以与其运动同向,也可以与其运动反向,但不
可能与运动方向垂直
D. 擦黑板时由于黑板静止,所以黑板受到的是静摩擦力
解析: 摩擦力的产生条件包括弹力的产生条件,所以有摩擦力
的物体间一定有弹力,但有弹力的物体间不一定有摩擦力,故A错
误;滑动摩擦力的方向总是和物体相对运动的方向相反,所以滑动
摩擦力总是阻碍物体间的相对运动,故B正确;物体所受摩擦力可
以与其运动同向,也可以与其运动反向,也可能与运动方向垂直,
故C错误;擦黑板时,静止的黑板受到的摩擦力为滑动摩擦力,故
D错误。
2. 如图所示,用传送带向上传送货物,货物和传送带之间没有相对滑
动,则货物受到的摩擦力是( )
A. 静摩擦力,方向沿传送带向上
B. 静摩擦力,方向沿传送带向下
C. 滑动摩擦力,方向沿传送带向下
D. 滑动摩擦力,方向沿传送带向上
解析: 货物和传送带之间没有相对滑动,可认为货物向上做匀
速运动,但货物有相对传送带向下滑的运动趋势,所以货物受到的
摩擦力为静摩擦力,方向沿传送带向上。故A正确。
3. 如图所示,质量为m的木块放在粗糙的水平地面上,木块与地面间
的动摩擦因数为0.5,水平推力F作用于木块上,但未把木块推
动,则图中反映木块受到的静摩擦力f随水平推力F变化的关系图线
正确的是( )
解析: 推而未动,故摩擦力f=F,选项A正确。
4. 把一小木块放在逆时针转动的水平传送带上,其右端用一根细绳拴
在墙上。小木块质量为1 kg,小木块与传送带之间的动摩擦因数为
0.3,则(取重力加速度g=10 m/s2)( )
A. 小木块受到的滑动摩擦力的方向水平向右
B. 小木块受到细绳的拉力大小为0.3 N
C. 小木块与传送带之间的滑动摩擦力大小为3 N
D. 剪断细绳后,小木块受到水平向右的滑动摩擦力
解析: 传送带向左运动,小木块静止,小木块相对于传送带向
右运动,所以小木块受到传送带水平向左的滑动摩擦力,故A错
误;根据滑动摩擦力公式得f=μmg,代入数据可得f=3 N,故C正
确;小木块处于平衡状态,受到的向右的拉力和向左的滑动摩擦力
大小相等,即T=f=3 N,故B错误;剪断细绳后,小木块相对传送
带向右运动,小木块受到水平向左的滑动摩擦力,故D错误。
04
课时训练·提素能
分层达标 素养提升
1. 关于摩擦力,下列说法正确的是( )
A. 无论是静摩擦力还是滑动摩擦力,均跟正压力有关
B. 静摩擦力跟平行于接触面的外力大小无关
C. 正压力增大,静摩擦力有可能不变
D. 静摩擦力的大小跟接触面粗糙程度有关
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解析: 只有滑动摩擦力的大小才与压力成正比,故A错误;由
平衡条件可知,静摩擦力跟平行于接触面的外力大小有关,故B错
误;物体间的压力增大时,静摩擦力有可能不变,比如:被压在竖
直面的物体,故C正确;滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有
关,静摩擦力的大小与接触面的粗糙程度无关,故D错误。
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2. 关于滑动摩擦力公式f=μN,下列说法中正确的是( )
A. 公式中的压力N一定等于物体重力的大小
C. 由f=μN可知,若μ一定,f与N成正比
D. f的大小是由μ和N决定的,还与接触面的大小有关
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解析: 由滑动摩擦力公式f=μN,可知N是物体间的压力,大小
不一定等于物体的重力,故A错误;动摩擦因数μ只与接触面的材
料及粗糙程度有关,与摩擦力f、压力N无关,故B错误;f与μ成正
比,与N成正比,大小是由μ和N决定的,与接触面的大小无关,故
C正确,D错误。
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3. 如图,玻璃杯底压一条纸带,用水平向右的拉力将纸带迅速抽出,
纸带抽出过程中( )
A. 纸带对水杯摩擦力的方向向左
B. 纸带对水杯摩擦力的方向与桌面对纸带摩擦力的方向相反
C. 抽纸带的速度越大,水杯受到的摩擦力越大
D. 增加杯中的水后再抽出纸带,水杯受到摩擦力大小与未加水时相等
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解析: 纸带抽出过程中,水杯相对于纸带向左运动,则纸带对
水杯摩擦力的方向向右,故A错误;纸带抽出过程中,纸带相对于
桌面向右运动,则桌面对纸带摩擦力的方向向左。而纸带对水杯摩
擦力的方向向右,所以纸带对水杯摩擦力的方向与桌面对纸带摩擦
力的方向相反,故B正确;纸带抽出过程中,水杯受到的摩擦力为
滑动摩擦力,滑动摩擦力大小与抽纸带的速度无关,水杯受到的摩
擦力不变,故C错误;增加杯中的水后再抽出纸带,则水杯对纸带
的压力增大,所以水杯受到摩擦力大小比未加水时受到的摩擦力
大,故D错误。
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4. (多选)如图甲所示,一人用由零开始逐渐增大的水平力F推静止
于水平地面上质量为10 kg的木箱,木箱所受的摩擦力f与F的关系
如图乙所示,g取10 m/s2,下列说法正确的是( )
A. 木箱所受的最大静摩擦力为21 N
B. 木箱所受的最大静摩擦力为20 N
C. 木箱与地面间的动摩擦因数μ=0.21
D. 木箱与地面间的动摩擦因数μ=0.2
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解析: 木箱受到的静摩擦力随推力的增大而增大,最大静摩
擦力为21 N,当推力F>21 N后,摩擦力为滑动摩擦力,大小为20
N,木箱与地面间的动摩擦因数μ==0.2,选项A、D正确。
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5. 如图所示,一个质量为m的物体A,向其施加一个水平方向的力F,
使A沿竖直墙壁匀速下滑。若物体A与墙面间的动摩擦因数为μ,那
么A物体与墙面间的摩擦力为( )
A. f=μmg 向上 B. f=mg 向下
C. f=F 向下 D. f=μF 向上
解析: 由于物体匀速下滑,因此物体所受摩擦力的方向向上,
在竖直方向上由二力平衡得f=mg。根据滑动摩擦力大小的计算公
式有:f=μN,N=F,因此f=μF,所以A、B、C错误,D正确。
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6. (多选)如图所示,质量分别为m、M的A、B两木块叠放在水平地
面上,A与B之间的动摩擦因数为μ,B与水平地面间的动摩擦因数
也为μ。在水平拉力F的作用下,A和B相对静止一起向右做匀速直
线运动,重力加速度为g,则B受到的摩擦力大小是( )
A. mg B. μmg
C. F D. μ(m+M)g
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解析: A和B相对静止一起向右做匀速直线运动,A与B间不存
在相对运动趋势,A不受静摩擦力,对A、B整体,由于沿水平面匀
速运动,所受滑动摩擦力f=μN=μ(M+m)g,根据二力平衡有f
=F,选项C、D正确。
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7. (多选)如图所示,用水平力F把一铁块紧压在竖直墙壁上保持静
止,当F增大时( )
A. 墙对铁块的弹力增大
B. 墙对铁块的摩擦力增大
C. 墙对铁块的摩擦力不变
D. 墙对铁块的摩擦力减小
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解析: 铁块相对墙壁静止,铁块与墙壁之间存在弹力,墙壁
对铁块的弹力与水平力F是一对平衡力,墙对铁块的弹力随水平力
F的增大而增大,选项A正确;铁块相对墙壁静止,但有下滑趋
势,所以铁块受向上的静摩擦力作用,且静摩擦力与重力平衡,所
以摩擦力大小不变,选项C正确,B、D错误。
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8. 某同学做“测定木块与木板间动摩擦因数”的实验,测滑动摩擦力
时,他设计了两种实验方案:
方案一:木板固定在水平面上,用弹簧测力计水平匀速拉动木块,
如图甲所示。
方案二:用弹簧测力计水平地钩住木块,用力使木板在水平面上运
动,如图乙所示。
除了实验必需的弹簧测力计、木块、木板、细线外,该同学还准备
了若干重均为2.00 N的砝码。
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(1)上述两种方案中,更便于操作和读数的是方案 (填
“一”或“二”)。
解析:方案二更合理,理由是:题图乙中固定弹簧测力计,拉动木板做相对运动,不需要满足匀速拉动的条件,测量更准确。
二
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(2)该同学在木块上加砝码,改变木块对木板的压力,记录了5组
实验数据,并根据数据正确地在坐标纸上作出木块受到的滑
动摩擦力f和砝码对木块的压力F的关系图像如图丙。由图像
可知,木块重为 N,木块与木板间的动摩擦因数
为 。
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0.25
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解析:由题图丙可以看出,当砝码对木块压力为0时,木块对木板的摩擦力为1.5 N,而且木块与木板间的滑动摩擦力随着压力的增大而增大,即木块与木板间的滑动摩擦力大小受压力大小的影响。当砝码对木块的压力F=0时,摩擦力f≠0,图像不过原点的原因是:压力N中漏掉了木块的重力,由题意可知,图像的斜率k=μ==0.25。当砝码对木块压力为0时,木板对木块也有摩擦力为1.5 N。即f0=μF0=μG=1.5 N,所以木块重力G=6 N。
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9. 如图所示,质量分别为m1=4 kg、m2=6 kg的物体A、B,用轻质弹
簧相连,用一水平力F作用在A上,拉着它们一起沿水平地面做匀
速直线运动。已知弹簧原长l0=20 cm,劲度系数k=6 N/cm,A、B
与地面间的动摩擦因数均为μ=0.4,g取10 m/s2,求:
(1)F的大小。
答案:40 N
解析:物体A、B受到的摩擦力分别为
f1=μN1=μm1g=0.4×4×10 N=16 N,
f2=μN2=μm2g=0.4×6×10 N=24 N,
由平衡条件得F=f1+f2=40 N。
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解析:对B,弹簧弹力有F弹=f2=24 N。
由F弹=k(l-l0)得l=24 cm。
(2)A、B的距离。
答案:24 cm
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10. 如图所示,水平传送带上放一物块,当传送带顺时针方向以速度v
匀速传动时,物体在轻弹簧的水平拉力作用下处于静止状态,此
时弹簧的伸长量为Δx;现令传送带顺时针方向传动的速度增加到
2v时,弹簧的伸长量为Δx',则关于弹簧前、后的伸长量,下列说
法中正确的是( )
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解析: 传送带的速度方向不变,不管速度大小如何变化,物
块所受的滑动摩擦力方向向右,大小总等于μmg,与弹簧弹力平
衡,由于滑动摩擦力大小不变,则弹簧弹力不变,根据F=kx知弹
簧的形变量不变,始终Δx'=Δx,故选D。
A. 弹簧伸长量将减小,即Δx'<Δx
B. 弹簧伸长量将增加,即Δx'>Δx
C. 弹簧伸长量在传送带顺时针方向加速传动时将有所变化,最终Δx'=Δx
D. 弹簧伸长量在整个过程中始终保持不变,即始终Δx'=Δx
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11. 用水平力F将黑板擦压在竖直黑板上,在逐渐减小力F直至为0的
过程中,黑板对黑板擦的摩擦力将( )
A. 保持不变
B. 逐渐减小
C. 先保持不变然后逐渐减小为0
D. 先逐渐减小然后保持不变
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解析: 初始时最大静摩擦力大于黑板擦的重力,黑板擦静止
压在黑板上,此时黑板擦受到的摩擦力为静摩擦力,大小等于黑
板擦的重力。随着F逐渐减小,黑板擦与黑板之间的最大静摩擦
力逐渐减小。当最大静摩擦力小于黑板擦的重力时,黑板擦开始
沿黑板向下滑动,此时黑板擦受到的摩擦力为滑动摩擦力,根据
滑动摩擦力与正压力的关系f=μF,可知,F继续减小至0,滑动摩
擦力也逐渐减小到0。综上可知,摩擦力先保持不变然后逐渐减小
为0。故选C。
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12. 如图,放在水平桌面上的木块处于静止状态,所挂的砝码和托盘
的总质量是0.8 kg,弹簧测力计示数为5 N,若轻轻取走盘中0.5
kg砝码,将会出现的情况是(取重力加速度g=10 m/s2)( )
A. 弹簧测力计示数变小
B. A将向左运动
C. 桌面对A的摩擦力变小
D. A所受最大静摩擦力变小
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解析: 初始状态时,A受到的摩擦力f=F1-F2=(0.8×10)
N-5 N=3 N,说明最大静摩擦力fmax≥3 N,且最大静摩擦力不
变;当将总质量减小到0.3 kg时,拉力变为3 N,摩擦力f'=F2-
F1'=5 N-3 N=2 N,小于最大静摩擦力,所以木块仍静止,弹
簧测力计的示数不变,摩擦力变小,故A、B、D错误,C正确。
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13. 如图所示,滑块A、B在水平力F作用下被紧压在竖直墙上处于静
止状态。已知A重力为30 N,B重力为20 N,A、B间的动摩擦因数
为0.3,B与墙面间的动摩擦因数为0.2。
(1)要使滑块A、B都保持平衡,力F至少要多大?
答案:250 N
解析:将A、B看成整体,整体恰好平衡时有μFmin1=GA+GB,故Fmin1=250 N;A恰好平衡时有μABFmin2=GA,得Fmin2=100 N。250 N>100 N,故F至少要为250 N。
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(2)若A、B间的动摩擦因数为0.1,要使滑块A、B保持平衡,力
F至少要多大?
答案:300 N
解析: 若μAB=0.1,则A恰好平衡时有μABFmin3=GA,得
Fmin3=300 N,300 N>250 N,故F至少要为300 N。
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谢谢观看!