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第6节 摩擦力
【要点整理】
当一个物体在另一个物体表面上运动时,在两个物体的接触面上回产生一种阻碍物体 的力,这种力叫做摩擦力。摩擦力的方向与物体相对运动的方向 。
摩擦力的大小跟 和 有关。压力越 ,接触面越 ,摩擦力越大。
3、可以通过增大 或增大 来增大摩擦,减小摩擦的方法,一是减少 ,二是使接触面更 ,也可以用 来减少摩擦。
【例题讲解】
1、下列现象跟摩擦力无关的是( )
A.在轴承部位涂润滑油 B.针尖做得很尖
C.下雪天在马路上撒沙子 D.鞋底有粗糙的花纹
解:A、在轴承部位涂润滑油,是通过使接触面脱离减小摩擦,故A不合题意;
B、针尖做得很尖,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,与摩擦力无关,故B符合题意;
C、下雪天在马路上撒沙子,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不合题意;
D、鞋底有粗糙的花纹,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不合题意。
故选:B。
下列实例中,为了减小摩擦的是( )
A.足球守门员戴有防滑手套 B.运动鞋的底部制有凹凸不平的花纹
C.雪天汽车轮胎上安装防滑链 D.磁浮列车运行时车身与轨道间形成间隙
解:A、足球守门员戴有防滑手套,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不合题意;
B、运动鞋的底部制有凹凸不平的花纹,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B不合题意;
C、雪天汽车轮胎上安装防滑链,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不合题意;
D、磁浮列车运行时车身与轨道间形成间隙,是通过使接触面脱离来减小摩擦力;故D符合题意。
故选:D。
3、用5N的水平拉力使木块在水平桌面上做匀速直线运动。若用6N和4N的水平力分别拉水平桌面上的木块,此时木块受到的摩擦力分别是( )
A.6N和4N B.6N和0N C.5N和4N D.5N和0N
解:(1)木块受到5N的拉力在水平面上做匀速直线运动,木块在水平方向上受到拉力和滑动摩擦力作用,这两个力是一对平衡力,大小相等,所以滑动摩擦力大小f滑=F1=5N。
(2)当拉力增大为6N时,木块对水平面的压力不变、接触面的粗糙程度不变,所以滑动摩擦力不变,大小还是5N,此时拉力大于滑动摩擦力,木块将做加速运动。
当用4N的水平力拉水平桌面上的木块时,此时拉力小于5N(即小于滑动摩擦力),此时木块将处于静止状态,受到的是静摩擦力,此时静摩擦力和拉力是平衡力,大小相等,则f静=F3=4N。
综上分析可知,选项ABD错误,C正确。
故选:C。
4、探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关时,做了以下的三个实验:回顾课堂上的实验过程回答问题:
(1)该实验的原理是什么? 。
(2)拖动木块应做什么运动? 。
(3)实验一、二为什么要用同一木块?实验可得出什么结论?
。
(4)实验一、三为什么要用同一水平木板?实验可得出什么结论?
。
解:(1)(2)只有沿水平方向拉着物体做匀速直线运动,物体在水平方向上受到平衡力的作用,根据二力平衡,拉力大小才等于摩擦力的大小。该实验的原理是二力平衡;
(3)根据控制变量法,实验一、二中,用同一木块,目的时控制压力相同,由图知,压力相同时,接触面越粗糙,压力越大;
(4)实验一、三要用同一水平木板,目的是控制接触面粗糙程度相同,由图知,在接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大。
故答案为:(1)二力平衡;
(2)沿水平方向做匀速直线运动;
(2)控制压力相同,压力相同时,接触面越粗糙,压力越大;
(4)控制压力相同,压力相同时,接触面越粗糙,压力越大。
5、如图所示是小明“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验,铜块和木块的大小和形状完全相同,实验时弹簧测力计拉着物体沿水平方向做匀速直线运动。
(1)该实验的实验原理是 。
(2)比较甲、乙两图,可得到的结论是 。
(3)图乙、丙中铜块和木块叠在一起的目的是为了使 相同。
(4)若物体做减速直线运动,弹簧力计读数 (填“大于”“等于”或“小于”)摩擦力。
(5)实验时,小明先在竖直方向上对弹簧测力计调零,然后用弹簧测力计拉着物体沿水平方向做匀速直线运动,则测出的摩擦力 (填“大于”“等于或“小于”)实际摩擦力。
(6)图丁是对实验进行的改进方案,请简单评价方案改进后的优点 。
解:(1)只有沿水平方向拉着物体做匀速直线运动,物体在水平方向上受到平衡力的作用,根据二力平衡,测力计示数才等于摩擦力的大小;
(2)比较甲、乙两图,接触面粗糙相同,乙中压力越大,弹簧测力计示数越大,滑动摩擦力越大,故得出:在粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大;
(3)实验中对支持面的压力大小等于物体的重力,把木块和铜块叠加在一起是为了控制压力大小相同;
(4)因接触面粗糙程度不变,压力大小不变,故摩擦力大小不变,若物体做减速直线运动,则拉力变小,故弹簧测力计读数小于摩擦力;
(5)弹簧测力计使用时要进行调零,在竖直方向上对弹簧测力计调零,在水平方向上使用,因为在竖直方向上由于弹簧自身重力,弹簧要比在水平方向上要长,调零指针指在零刻度线的上方,导致测量结果小于摩擦力;
(6)图丁中,物体静止,物体受到的测力计拉力与木板对其施加的摩擦力为一对平衡力,故测力计静止,方便读数(或木板不用做匀速直线运动)。
故答案为:(1)二力平衡;(2)在接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大;(3)压力大小;(4)小于;(5)小于;(6)测力计静止,方便读数(或木板不用做匀速直线运动)。
【同步练习】
基础篇
1.如图,篮球表面布满颗粒和纹理主要是为了( )
A.增大摩擦 B.轻便省力 C.增大压强 D.节省材料
2.随着低碳理念的不断深入,自行车成为绿色出行的重要交通工具。下列有关自行车,为了减小摩擦的是( )
A.轮胎表面制有凹凸不平的花纹 B.给车轴加润滑油
C.刹车时用力捏闸 D.车把处有橡胶套
3.如图所示的实例中,为了增大摩擦的是( )
A.行李箱下的轮子
B.匀速行驶的北京S1线磁悬浮列车
C.瓶盖上的花纹
D.给自行车车轴加润滑油
4.如图甲,小明用4N的力把重2N的粉笔擦压在竖直黑板上静止,压力方向沿水平方向向左(图乙)。此过程粉笔擦羊毛面和黑板接触,羊毛面比背面木壳粗糙。下列说法正确的是( )
A.黑板对粉笔擦的摩擦力为4N
B.压力保持不变,若木壳摔掉一小块,则黑板对粉笔擦的摩擦力不变
C.改用木壳与黑板接触,其他条件不变,则黑板对粉笔擦的摩擦力将减小
D.若压力增大到6N,黑板对粉笔擦的摩擦力不变
5.如图所示用弹簧测力计拉动运动鞋在粗糙程度不变的水平地面上向右做直线运动,以下说法中正确的是( )
A.使弹簧测力计内的弹簧伸长的力是运动鞋受到的摩擦力
B.地面对运动鞋的支持力和运动鞋的重力是一对相互作用力
C.若弹簧测力计的示数为 3N,此时运动鞋受到的摩擦力不一定为 3N
D.如果拉力大小改变,摩擦力大小也会改变
6.如图所示,质量为1千克的物体压在竖直的墙面上,当压力F逐渐增大的过程中,物体最终静止在墙面上,在此过程中,物体受到摩擦力f的大小与时间t的关系是( )
A. B. C. D.
7.如图所示,手握着瓶子处于竖直静止状态,下列叙述正确的是( )
A.瓶子处于静止状态,所以瓶子不受摩擦力作用
B.手握瓶子的力越大,瓶子所受的摩擦力就越大
C.瓶子受到手的握力和重力是一对平衡力
D.瓶子受到竖直向上的摩擦力
8.如图是一个小朋友玩滑板车时的情景,若滑板车做匀速直线运动,则下列说法错误的是( )
A.滑板车底部安装有轮子是为了减小摩擦
B.人和车滑行的速度越快,他们的惯性越大
C.若滑板车所受外力突然消失,滑板车将做匀速直线运动
D.人对滑板车的压力和滑板车对人的支持力是一对相互作用力
9.如图,水平桌面上叠放的A、B两个物体,在水平方向力F1和F2的作用下,以共同的速度v一起向右匀速运动,拉力F1=5N,F2=3N.那么物体B的上下表面所受到摩擦力的大小分别为( )
A.5N,8N B.5N,3N C.0N,3N D.5N,2N
10.如甲图所示,小明用弹簧测力计水平拉木块,使它先后两次沿水平木板滑动相同的距离(设木板各处粗糙程度相同),乙图是他两次拉动同一木块得到的距离随时间变化的图象。下列说法正确的是( )
A.木块两次受到的拉力一样大
B.木块第二次比第一次运动的速度大
C.木块第一次受到的摩擦力大
D.木块第二次受到的摩擦力大
提高篇
11.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、乙两图中物体B所受摩擦力大小均为F
B.甲、乙两图中物体A均受到地面对它的摩擦力大小均为F
C.甲图中物体A受到地面对它的摩擦力为0,物体B受到的摩擦力为F
D.乙图中物体A受到地面对它的摩擦力为F,物体B受到的摩擦力为0
12.张明同学用50N的力将重30N的物体压在竖直墙面上,然后用20N的力竖直向上拉物体,物体静止不动,下列说法正确的是( )
A.物体受到竖直向下20N的摩擦力
B.物体竖直方向上只受到重力和拉力的作用
C.物体受到竖直向上30N的摩擦力
D.物体受到竖直向上10N的摩擦力
13.如图所示,小明用不计重力的弹簧测力计拉着一物块A以0.1m/s的速度在水平地面上匀速前进,则物块受到的滑动摩擦力的大小为 N;当A以0.2m/s的速度在该地面上匀速前进时,A受到的滑动摩擦力 (填“变大”、“变小”或“不变”);若在物块A上方叠加同样大小的物块,并以0.2m/s速度在该地面上匀速前进时,A受到的滑动摩擦力 (填“变大”、“变小”或“不变”)。
14.自然界中的物质具有很多基本属性。如图所示为现代撑竿跳的过程简图,运动员使用的撑竿具有很好的 ;在握竿前,运动员会在手掌心中涂抹上白色的镁粉,这是为了 (选填“增大”或“减小”)手与竿间的摩擦。
15.如图所示,三个相同的物体叠放在一起,当B受到6N的水平拉力时,三个物体起向右匀速运动,则A与B之间、B与C之间的摩擦力分别为 N和 N。
16.如图所示是利用弹簧测力计测量滑动摩擦力的示意图,图中物体重50N.小明发现当弹簧测力计的示数是15N时,物体恰好能做匀速直线运动。由此可知该物体受到桌面的滑动摩擦力是 N.当小明改用20N的拉力拉着物体在桌面上加速运动时,它受到的滑动摩擦力 (选填“等于15N”“大于15N小于20N”“等于20N”“等于50N”)
17.如图甲所示,物体甲重40N,被50N的水平压力F甲压在竖直墙壁上保持静止,如图乙所示,物体乙重60N,在35N的水平拉力F乙作用下,沿水平桌面匀速向右运动,则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。
18.在“探究二力平衡条件”的实验中,小华的探究装置如图1甲所示,他将系于轻质硬纸片两端的细线分别跨过左右支架上的滑轮后,在两线末端挂上钩码。通过观察硬纸片在什么条件下会保持运动状态不变来研究二力平衡的条件。
(1)将细线两端各挂一个50g的钩码,松手后纸片保持静止状态,在其中左端钩码下再加挂一个50g的钩码后,纸片向左加速运动,说明力的 对物体平衡有影响。
(2)在细线两端各挂50g的钩码,将硬纸片扭转一下,使纸片的一边与桌面平行,放手后纸片 (选填“能”或“不能”)保持平衡,这样做的目的是用于探究不在同一直线上的两个力对物体平衡的影响;
(3)在做这个探究实验时,小阳将木块放在水平桌面上,设计了如图乙所示的实验装置,你认为 的设计更好一些(选填“小华”或“小阳”),其主要原因是 。
19.如图所示是小南“探究滑动摩擦力与什么因素有关”的实验过程:
(1)该探究要用弹簧测力计拉着木块在水平方向作 运动,根据 原理,可知此时摩擦力与拉力大小相等。
(2)小南分析甲、乙两实验,发现F1<F2,得出结论: ,分析 两实验,说明滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度有关。
(3)下表是另一组同学小明记录的数据,由表中信息可知,小明探究了滑动摩擦力的大小与 的关系;当弹簧测力计示数为4.0N时,木块所受的摩擦力大小是 N,木块开始滑动时受到的摩擦力 (选填“大于”、“小于”或“等于”)匀速运动时受到的摩擦力。
拉力大小F/N 0~3.4 3.5 3.3
木块平放 静止 开始滑动 匀速运动
木块侧放 静止 开始滑动 匀速运动
(4)小南在探究后反思:操作中不能保证匀速拉动物体,所以弹簧测力计的示数并不稳定。经老师引导后,将实验装置改成如图丁所示,当他用力拉动木板向右水平滑动,木块很快处于静止状态,此时弹簧测力计的示数 木块受到的摩擦力(选填“大于”、“小于”或“等于”)。当木板的运动速度增大时,弹簧测力计的示数 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
20.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)同组的小芳发现小英在第一次实验中出现图乙的操作,操作中的错误是 ,纠正错误后,应拉动弹簧测力计使木块做 。
(2)比数1、2两次实验,是为了探究 对滑动摩擦力大小的影响。
(3)比较 (填实验序号)两次实验,是为了探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系。
(4)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丙所示,木块的速度随时间变化的图象如图丁所示,则木块在第7s时的摩擦力为 N。
(5)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,实验中长木板 (选填“需要”或“不需要”)做匀速直线运动。此时木块受到的摩擦力方向 ,大小为 N。
(6)小芳在作图戊实验时,拉动木板没有及时停下来,当木块有七分之一滑出木板表面的时候,摩擦力大小为 N。
参考答案:
【要点整理】
相对运动、相反
压力的大小、接触面的粗糙程度、大、粗糙
压力、接触面的粗糙程度、压力、光滑、滚动代替滑动
【同步训练】
A; 2.B; 3.C; 4.D; 5.C; 6.B; 7.D; 8.B; 9.D; 10.A; 11.B; 12.D;
13.2.8;不变;变大;
14.弹性;增大;
15.0;6;
16.15;等于15N;
17.40;35;
18.大小;不能;小华;用小卡片做实验,减少了摩擦力对实验的影响;
19.匀速直线;二力平衡;在接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大;甲丙;受力面积大小;3.3;大于;等于;不变;
20.弹簧测力计未沿水平方向拉动;匀速直线运动;压力;图2、3;3;不需要;水平向右;2.8;2.8;
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