6.4 探究滑动摩擦力
第1课时 摩擦力及其影响因素
题组1 摩擦力及其产生条件
1.将两本书的书页交叉叠放在一起后很难拉开,是因为拉书时,书页间会产生较大的 ( )
A.重力 B.弹力 C.压力 D.摩擦力
2.在平直公路上行驶的汽车,就汽车前进时受到的摩擦力而言 ( )
A.汽车是施力物体,也是受力物体
B.地面是受力物体,也是施力物体
C.汽车是施力物体,地面是受力物体
D.汽车是受力物体,地面是施力物体
3.如图所示的四种情况,木块一定不受摩擦力的是 ( )
4.关于摩擦力产生的条件,下列说法正确的是 ( )
A.相互压紧的粗糙物体间总有摩擦力作用
B.相对运动的物体间总有摩擦力作用
C.只要相互压紧并发生相对运动的物体间就有摩擦力作用
D.只有相互压紧并发生相对运动或有相对运动趋势的粗糙物体间才有摩擦力作用
5.上课时,小明看到老师将一块磁铁吸在黑板上,是什么力使磁铁不掉下来呢?请你帮小明选出正确的答案 ( )
A.黑板对磁铁的吸引力 B.磁铁对黑板的吸引力
C.黑板对磁铁的摩擦力 D.磁铁的重力
题组2 摩擦力的种类
6.两个 的物体,当它们相对滑动时,在接触面上会产生一种 的力,这种力叫做滑动摩擦力。?
7.用圆珠笔在纸上写字时,笔尖与纸面之间的摩擦是 摩擦;用力推放在水平地面上的木箱没推动,那是因为木箱受到了地面的 作用。?
8.如图所示是小亮做“筷子提米”实验的照片,实验中,将米和杯子提起来的力是 (选填“滑动”“滚动”或“静”)摩擦力,这个力的施力物体是 。?
9.下列属于滑动摩擦的是 ( )
A.行进中的自行车的车轮与地面间的摩擦 B.静止在斜面上的物体与斜面间的摩擦
C.擦黑板时,黑板擦受到的摩擦 D.在地面上滚动的圆木棒受到的摩擦
10. 下列关于摩擦的说法中,正确的是 ( )
A.刹车时,自行车的钢圈与刹车闸皮之间的摩擦是滚动摩擦
B.滑冰时,冰刀与冰面间的摩擦是滑动摩擦
C.人在正常行走时,脚与地面之间的摩擦是滑动摩擦
D.划火柴时,火柴头与砂纸之间的摩擦是滚动摩擦
题组3 影响滑动摩擦力大小的因素
11.探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关时,根据“越重的箱子越难推动”的生活经验,可以提出影响滑动摩擦力大小的因素的猜想是 ( )
A.滑动摩擦力的大小可能与接触面的粗糙程度有关
B.滑动摩擦力的大小可能与接触面的面积大小有关
C.滑动摩擦力的大小可能与接触面之间的压力大小有关
D.滑动摩擦力的大小可能与物体间相对运动的方向有关
12.小雨和同学们练习立定跳远时,发现起跳时鞋与地面之间经常打滑,于是她改穿同学建议的跳远专用鞋试了试,果然不再打滑了。对比两种鞋后她发现,跳远专用鞋和平时所穿运动鞋的底部都有凹凸不平的花纹,但跳远专用鞋的花纹凸起程度更大,针对这一现象,小雨和同学们提出了下列四个问题,其中最有探究价值且易于探究的科学问题是 ( )
A.鞋底花纹的凸起程度和跳远时的稳定程度有什么关系?
B.鞋底花纹的凸起程度和所受摩擦力的大小有什么关系?
C.物体所受摩擦力的大小和接触面的粗糙程度有什么关系?
D.物体所受摩擦力的大小和跳远距离的大小有什么关系?
13.图描述的是小红同学用手探究“滑动摩擦力大小跟哪些因素有关”的情景,用手分别压在玻璃板和桌面上滑动(如图甲、乙所示),然后再将左手压在右手上在桌面上滑动(如图丙所示)。下列说法中不正确的是(每只手的作用力相同) ( )
A.甲和乙是探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系
B.乙和丙是探究滑动摩擦力大小与压力大小的关系
C.比较甲和乙,感觉甲的摩擦力大
D.比较乙和丙,感觉丙的摩擦力大
14. 如图所示,在探究影响滑动摩擦力大小的因素时,将木块置于水平桌面上,用弹簧测力计沿水平方向拉动。下列说法中错误的是 ( )
A.实验时,先在水平方向对弹簧测力计校正“0”点
B.在木块上加放砝码,可探究压力大小对滑动摩擦力大小的影响
C.木块做匀速直线运动时,弹簧测力计对木块的拉力等于木块所受滑动摩擦力的大小
D.实验中难以做到匀速拉动木块,这会导致木块所受滑动摩擦力的大小发生变化
15.某同学用如图所示的装置研究影响滑动摩擦力大小的因素。木板P放在水平桌面上,木块Q放在木板P上,弹簧测力计一端固定,一端挂在木块Q上,拉动木板P,木块Q稳定时,读取弹簧测力计的示数,这是为了测量 ( )
A.木板P受到地面的滑动摩擦力大小
B.木板P受到木块Q的滑动摩擦力大小
C.木块Q受到地面的滑动摩擦力大小
D.木块Q受到木板P的滑动摩擦力大小
16.同学们通过实验探究“影响滑动摩擦力大小的因素”。
(1)小明的操作如图甲所示,他操作中的错误是 ;纠正错误后,应拉动弹簧测力计使木块做 运动。如图乙所示,若在木块上再放一个砝码,则木块运动时受到的滑动摩擦力将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。?
(2)小高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的一半。他由此得出:滑动摩擦力的大小随接触面积的减小而减小。你认为他的探究过程存在的问题
是? 。?
17.小聪同学知道相互接触的物体间可能会产生摩擦力,他想知道摩擦力的大小与哪些因素有关。为了解决这个问题,小聪设计并做了如图所示实验:
(1)要研究摩擦力的大小与接触面积的关系,应选择 两组实验;要研究摩擦力的大小与压力的关系,应选择 两组实验;要研究摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系,应选择 两组实验。?
(2)比较A、E两组实验数据可得出的结论是: 。?
(3)该实验所采取的实验方法有 和 ;确保实验成功的关键是用弹簧测力计拉木块时,使它做 运动,此时,滑动摩擦力的大小 (选填“大于”“小于”或“等于”)弹簧测力计的示数。?
18. 某同学通过实验探究滑动摩擦力与哪些因素有关。
实验器材:粗糙程度不同的长木板甲和乙、滑块(质量已知)、砝码、弹簧测力计。
实验步骤:①将滑块放在水平长木板甲上进行实验,通过改变滑块上砝码的个数改变滑块的压力;记录多组滑动摩擦力f及压力FN的大小;作出摩擦力f随压力FN变化的图像,如图甲所示;
②换用水平长木板乙重复上述实验,作出摩擦力f随压力FN变化的图像,如图乙所示。
(1)如图所示, (选填“A”或“B”)方案更便于测量滑动摩擦力的大小。?
(2)由f-FN图象可知:①在接触面粗糙程度一定的情况下,滑动摩擦力与压力成 比;②水平长木板 (选填“甲”或“乙”)的接触面更粗糙。?
19.根据你掌握的物理知识和物理现象,想象一下“地球上没有了摩擦”将出现什么现象?请列举三例。
20.生活中有各种各样的鞋子,现有三种质量不同的鞋子,他们的鞋底分别为塑料鞋底、橡胶鞋底、布鞋底,哪一种鞋子的防滑性能更好呢?给你弹簧测力计、木板、细沙,尝试找出防滑性能最好的鞋子,写出你的方法。
21.如图(a)所示,小王同学用弹簧测力计测量木块M与水平面间滑动摩擦力的大小,实验过程中小王将不同运动状态下的弹簧测力计示数记录在图(b)草稿纸上,请你帮助他将剩余数据正确填入下表。
图
实验序号
1
2
3
4
木块M的运动状态
静止
越来越快
匀速运动
越来越慢
弹簧测力计示数/N
2.1
4.9
?
?
答案详析
1.D 解析: 两本书的书页交叉叠放在一起后,当拉书时,书页和书页之间就会产生摩擦力,是摩擦力阻碍书页做相对运动。
2.D
3.A 解析: 木块静止在水平地面上,木块与地面间既没有发生相对运动,也没有相对运动趋势,所以木块和地面之间不存在摩擦力,故A符合题意;木块受到拉力作用,做匀速直线运动,木块和地面之间发生相对运动,木块和地面之间存在摩擦力,故B不符合题意;木块沿着斜面匀速下滑,存在相对运动,木块和斜面之间存在摩擦力,故C不符合题意;木块静止在斜面上,木块有下滑的趋势,木块和斜面之间存在摩擦力,D不符合题意。
4.D
5.C 解析: 将一块磁铁吸在黑板上,磁铁在重力的作用下有竖直向下运动的趋势。磁铁静止,是因为摩擦力阻碍磁铁向下运动,故磁铁不掉下来是因为黑板对磁铁的摩擦力作用。
6.相互接触 阻碍相对运动
7.滚动 静摩擦力
解析: 圆珠笔尖上有一个小球,所以用其在纸上写字时的摩擦是滚动摩擦;用力推放在水平地面上的木箱没推动,那是因为木箱受到了地面的静摩擦力作用,静摩擦力与推力大小相等。
8.静 筷子
解析: 当两个物体未发生相对运动,但有相对运动趋势时,产生的摩擦力叫静摩擦力;实验中,将米和杯子提起来的力是静摩擦力,这个力的施力物体是筷子。
9.C
10.B 解析: 刹车时,自行车的钢圈与刹车闸皮之间发生相对滑动,它们之间的摩擦是滑动摩擦,故A错误;滑冰时,冰刀与冰面之间发生相对滑动,它们之间的摩擦是滑动摩擦,故B正确;人在正常行走时,脚向后蹬地,与地面之间有相对运动的趋势,脚与地面间的摩擦是静摩擦,故C错误;划火柴时,火柴头和砂纸之间发生相对滑动,它们之间的摩擦是滑动摩擦,故D错误。
11.C 解析: 越重的箱子,对接触面的压力越大,越难推动,摩擦力越大,所以可提出的猜想是滑动摩擦力大小可能与压力的大小有关,故C符合题意。
12.C 解析: 运动鞋底部有凹凸不平的花纹,是通过增大鞋底和地面之间的粗糙程度来增大摩擦力,防止滑倒,故最有探究价值且易于探究的科学问题是物体所受摩擦力的大小和接触面粗糙程度有什么关系,故C正确。
13.C 解析: 该题中用玻璃板和桌面来改变接触面的粗糙程度,用左手压在右手上来改变接触面所受压力的大小。图甲和图乙接触面粗糙程度是不同的,压力大小一样,因此探究的是滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系,故A不符合题意;图乙和图丙接触面的粗糙程度是相同的,接触面所受压力的大小是不同的,因此探究的是滑动摩擦力大小与压力大小的关系,故B不符合题意;图甲和图乙接触面所受压力的大小是相同的,图甲的接触面光滑,摩擦力小,所以感觉甲的摩擦力小,故C符合题意;图乙和图丙接触面的粗糙程度是相同的,接触面所受压力的大小是不同的,图丙接触面所受压力更大,摩擦力更大,所以感觉丙的摩擦力大,故D不符合题意。
14.D 解析: 实验时,要先在水平方向对弹簧测力计校正“0”点,故A正确;在木块上加放砝码,可探究压力对滑动摩擦力大小的影响,故B正确;木块做匀速直线运动时,弹簧测力计对木块的拉力等于木块所受滑动摩擦力的大小,故C正确;实验中难以做到匀速拉动木块,不论木块怎样运动,木块所受滑动摩擦力的大小不会发生变化,故D错误。
15.D 解析: 木板P放在水平桌面上,木块Q放在木板P上,拉动木板P,木块Q在木板P上滑动,由于P对Q的摩擦力作用点在木块Q上,故弹簧测力计的示数间接反映的是木块Q受到木板P的滑动摩擦力大小,故D选项正确。
16.(1)没有水平拉动弹簧测力计 匀速直线 变大
(2)没有保持压力大小不变
解析: (1)弹簧测力计没有水平拉动木块,即使木块做匀速直线运动,木块受到的拉力和滑动摩擦力也不是平衡力,因为它们没有作用在同一直线上,所以要使滑动摩擦力等于弹簧测力计的示数,弹簧测力计要水平拉动木块,使木块沿水平方向做匀速直线运动。
(2)木块截去一半后,其压力和接触面积都变为原来的一半,而摩擦力的大小与压力大小有关,与接触面积的大小无关,故小高得出的结论是错误的。主要是因为他没有保持压力大小不变。
17.(1)A、C A、D A、B
(2)在相同条件下,滚动摩擦小于滑动摩擦
(3)转换法 控制变量法 匀速直线 等于
解析: (1)要研究摩擦力的大小与接触面积的关系,要控制压力大小和接触面的粗糙程度相同,故应选择A、C两组实验;要研究摩擦力的大小与压力的关系,要控制接触面的粗糙程度和接触面积大小相同,故应选择A、D两组实验;要研究摩擦力的大小与接触面的粗糙程度的关系,要控制接触面积大小和压力大小相同,应选择A、B两组实验。(2)图E中,物体受到的摩擦为滚动摩擦,且弹簧测力计示数小于图A中的示数,故比较A、E两组实验数据可得出的结论是:在相同条件下,滚动摩擦小于滑动摩擦。(3)该实验所采取的实验方法有转换法和控制变量法;确保实验成功的关键是用弹簧测力计拉木块时,使它做匀速直线运动,物体在水平方向上受到滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。
18.(1)A (2)①正 ②甲
解析: (1)由图知,A方案无须匀速拉动木板,当弹簧测力计的示数稳定后,滑块相对于地面是静止的,此时弹簧测力计的示数等于滑块所受的摩擦力。B方案须匀速拉动滑块,而在实际操作中很难做到匀速拉动。(2)①由f-FN图像可知:在接触面粗糙程度一定的情况下,当压力增大时,滑动摩擦力增大,故滑动摩擦力与压力成正比。②由f-FN图像可知;当压力一定时,接触面粗糙程度越大,滑动摩擦力越大,故在压力一定时,滑块在长木板甲上受到的摩擦力更大,则长木板甲的接触面更粗糙。
19.人不能正常走路、不能系鞋带、不能在黑板上写字、握不住东西等。
20.方法一:①用弹簧测力计称量塑料底鞋、橡胶底鞋、布底鞋的重力,往重力小的鞋子里放一些细沙,使三者的重力相等。
②用弹簧测力计分别钩住塑料底鞋、橡胶底鞋、布底鞋在水平桌面上做匀速直线运动,分别记下滑动摩擦力f1、f2、f3。
③压力相等时,滑动摩擦力越大,说明接触面越粗糙,鞋子的防滑性能越好。
方法二:①用弹簧测力计分别钩住塑料底鞋、橡胶底鞋、布底鞋在水平桌面上做匀速直线运动,往鞋里加不同的细沙,使三种鞋受到的滑动摩擦力相等。
②用弹簧测力计称量鞋子和细沙的重力,分别记下重力G1、G2、G3。
③滑动摩擦力相等时,重力越小(压力越小),说明接触面越粗糙,鞋子的防滑性能越好。
解析: (1)比较不同鞋底的防滑性能实际上是比较接触面的粗糙程度。比较接触面的粗糙程度,可以通过压力相同时,比较滑动摩擦力大小来比较接触面的粗糙程度;也可以采用滑动摩擦力相同时,比较压力大小来比较接触面的粗糙程度。
(2)滑动摩擦力的大小不能直接测量,弹簧测力计拉动鞋子时,弹簧测力计显示拉力大小。只有弹簧测力计拉动鞋子做匀速直线运动时,滑动摩擦力和拉力是一对平衡力,滑动摩擦力大小通过间接测量的方法获得。
21.3.8 2.6