摩擦力 力的作用是相互的
【学习目标】
1.知道滑动摩擦力是如何产生的;
2.知道影响滑动摩擦力的大小的因素;
3.知道摩擦力的利用和防止;
4. 理解“力的作用是相互的”的双层含义,即物质性、相互性。
【要点梳理】
要点一、摩擦力
1.定义:一个物体在另一个物体表面上滑动时,会受到阻碍它运动的力,这种力叫做滑动摩擦力。
2.方向:与相对运动的方向相反。
3.测量:利用弹簧测力计可以粗略测量滑动摩擦力的大小。
要点诠释:
1.摩擦力的实际作用点是在两个物体的接触面上。
2.滑动摩擦力产生的条件:(1)接触面粗糙;(2)接触并挤压;(3)相对运动。
3.测量滑动摩擦力时,用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿长木板做匀速直线运动。可知弹簧测力计对木块的拉力(即弹簧测力计的示数)与木块受到的滑动摩擦力大小相等。
4.滑动摩擦与滚动摩擦的区别:一个物体在另一个物体表面上滑动时产生的摩擦叫做滑动摩擦。一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦叫做滚动摩擦。在相同条件下,滚动摩擦往往比滑动摩擦小得多。
要点二、探究影响滑动摩擦力大小的因素
1.实验方法:控制变量法。在本实验中,影响滑动摩擦力的因素有多个,所以实验探究过程中我们要用控制变量法,在研究滑动摩擦力与压力之间的关系时,要保持接触面的粗糙程度等因素不变,而在研究滑动摩擦力与接触面的粗糙程度的关系时,要保持压力等因素不变。
2.提出猜想:影响滑动摩擦力的因素可能有,接触面所受的压力、接触面的粗糙程度。
3.实验器材:木块、弹簧测力计、表面粗糙程度不同的长木板两块、砝码。
4.实验步骤:
(1)用弹簧测力计匀速拉动木块,使它沿水平长木板滑动,从而测出木块与长木板之间的滑动摩擦力。
(2)在木块上面放一个砝码,改变木块对长木板的压力,测出此种情况下的摩擦力。
(3)换用材料相同,但表面粗糙的长木板,保持木块上的砝码不变,测出此种情况下的摩擦力。
5.实验结论:滑动摩擦力的大小跟接触面所受的压力有关,接触面受到的压力越大,滑动摩擦力越大。滑动摩擦力的大小还跟接触面的粗糙程度有关,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
要点诠释:
1. 因为弹簧测力计本身有重量,为了保证水平拉力,牵引木块时,要握住弹簧测力计的外壳;使木块在水平面上做匀速直线运动的关键是拉力要均匀,集中注意力盯住弹簧测力计的指针,一直拉到底,在指针不颤动时读数。
2.实验拓展:验证“滑动摩擦力的大小还可能与接触面积有关”。方法:把木块侧放,改变和木板的接触面积,保持对木板的压力不变、接触面的粗糙程度不变,测出此时木块与长木板之间的摩擦力。决定摩擦力大小的因素中没有“接触面积”,物体间摩擦力的大小跟接触面的“大小”无关,而是跟接触面的“粗糙程度”有关。
要点三、摩擦的利用和防止
1.利用:增大有用摩擦,可以增大压力,增大接触面的粗糙程度。例如:鞋底有花纹;让自行车更快停下来,可以用力捏闸。
2.防止:减小有害摩擦,减小压力 ,减小接触面的粗糙程度。例如:冰壶运动员通过改变接触面的粗糙程度来减小摩擦;变滑动为滚动;使接触面隔开。
要点四、力的作用是相互的
一个物体对另一个物体有力的作用时,另一个物体也同时对这个物体有力的作用,即力的作用是相互的。
要点诠释:
(1)力的物质性
力是物体对物体的作用,一个物体受到力,一定有另外的物体对它施加了力,只要有力的作用,一定有受力物体和施力物体,力不能离开物体而单独存在。
(2)力的相互性
任何物体之间力的作用都是相互的。一个物体施力的同时也受力。因此,同一物体既是施力物体也是受力物体。施力物体和受力物体是相对的。
例如:人踢球,人是施力物体,球是受力物体;同时人感到脚疼,球是施力物体,脚是受力物体。这样的力称为作用力和反作用力。
特点是:大小相等、方向相反且作用在同一直线上,作用在两个物体上。
【典型例题】
类型一、摩擦力
1、关于摩擦力的说法中不正确的是( )
A.凡是相互接触的物体间一定有摩擦力
B.两物体保持相对静止时也有可能有摩擦力
C.摩擦力的方向不一定与物体运动的方向相反
D.只有接触才有可能产生摩擦
【答案】A
【解析】A、如果两个物体接触没有运动,也没有运动趋势两个物体之间就没有摩擦力;
B、例如斜面上静止的物体,虽然相对斜面来讲物体是静止的,但是物体在斜面上有向下运动的趋势,两者之间也存在摩擦力;
C、摩擦力的方向总是跟物体的相对运动方向相反,有时跟物体运动方向是相同的,有时是相反的;
D、两个物体之间要产生摩擦力一定是接触的,不接触是没有摩擦力的。
【总结升华】掌握摩擦力产生的条件、方向、作用点及影响大小的因素。
举一反三:
【变式】几位同学学习了关于摩擦的知识后,提出了这样的假设:如果没有摩擦将会发生什么现象?假设错误的是( )
A.人们将无法正常行走
B.用筷子无法夹住饭菜
C.抛出的物体无法回到地面
D.汽车无法启动
【答案】C
2、用黑板擦在黑板上擦动时,第一次沿圆周擦动,第二次沿直线擦动,前后两次的摩擦分别是( )
A.滑动摩擦,滑动摩擦 B.滑动摩擦,滚动摩擦
C.滚动摩擦,滑动摩擦 D.滚动摩擦,滚动摩擦
【答案】A
【解析】用黑板擦擦黑板时,无论是沿圆周擦动还是沿直线擦动,黑板擦都是在黑板上发生滑动,所以两次的摩擦力都是滑动摩擦。
【总结升华】根据物体的运动状态对摩擦力进行分类,即静止时,受到的摩擦力叫静摩擦;滚动时,受到的摩擦力叫滚动摩擦;滑动时,受到的摩擦力叫滑动摩擦。
举一反三:
【变式】下列摩擦属于滚动摩擦的是( )
A.铅笔与卷笔刀间的摩擦
B.旱冰鞋与地面间的摩擦
C.花样滑冰鞋的冰刀与冰面间的摩擦
D.自行车刹车时闸皮与钢圈间的摩擦
【答案】B
类型二、影响摩擦力大小的因素
3、在“研究影响滑动摩擦力大小因素” 的实验中,做了如下图所示的实验。
(1)为了测定摩擦力的大小,用弹簧测力计沿___________方向拉着木块在水平桌面上做__________运动,摩擦力的大小可从弹簧测力计示数得出。
(2)比较图甲和图乙中弹簧测力计的示数得到的结论:___________________________;
(3)比较图甲和图丙中弹簧测力计的示数得到的结论:____________________________。
【答案】(1)水平;匀速直线
(2)接触面粗糙程度一定时,压力越大,摩擦力越大
(3)压力一定时,接触面越粗糙摩擦力就越大。
【解析】让物体在水平面做匀速直线运动,水平方向受平衡力,此时拉力大小等于摩擦力的大小得出实验结论。
【总结升华】本题考查了探究滑动摩擦力大小因素的实验,本实验体现两个物理研究方法:1、控制变量法,同学比较熟悉不在此分析了;2、转换法,摩擦力的大小我们没有办法直接测量,我们利用所学二力平衡的知识。
举一反三:
【变式】小明用图示装置探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系。下列操作正确的是( )
A.在木块上加放砝码
B.保持接触面粗糙程度不变
C.使木块侧放减小接触面积
D.沿水平方向匀速拉动木块
【答案】D
4、如图所示的四个实例中,目的是为了减小摩擦的是( )
【思路点拨】摩擦力的大小与压力大小、接触面的粗糙程度有关;压力越大摩擦力越大;接触面越粗糙,摩擦力越大;变滑动为滚动可大大的减小摩擦。
【答案】B
【解析】减小摩擦的方法:①减小压力;②使接触面光滑;③变滑动为滚动;等等。
【总结升华】增大摩擦力方法:①增大压力;②使接触面粗糙;③变滚动为滑动。
减小摩擦力方法:①减小压力;②加润滑油,使接触面光滑;③变滑动为滚动;④使接触面隔离,如气垫船。
举一反三:
【变式】滑动摩擦力的大小跟_______和______有关,在皮带传动中,要把皮带张紧,这是利用________的办法来_______摩擦;缝衣针表面要做得很光滑是利用_______的办法来______摩擦。
【答案】接触面的粗糙程度,压力;增大压力,增大;减小接触面的粗糙程度,减小。
类型三、力的作用是相互的
5、成语“孤掌难鸣”的意思就是一个巴掌拍不响,你知道“孤掌难鸣”的物理道理吗?
【答案与解析】
力是物体与物体间的相互作用,有力发生则就一定有受力物体和施力物体,所以说孤掌难鸣。
【总结升华】本题主要考查的是力的作用具有物质性和相互性。
举一反三:
【变式】拿鸡蛋碰石头,鸡蛋破了,这是因为( )
A.鸡蛋受到了力,石头没受力
B.鸡蛋受到的力比石头大
C.鸡蛋和石头受同样大小的力,只是鸡蛋易碎
D.石头受到了力,鸡蛋没受力。
【答案】C
类型四、综合应用
6、如果你看过中央电视台体育频道的围棋讲座就会发现,棋子在竖直放置的棋盘上可以移动,但不会掉下来。原来,棋盘和棋子都是由磁性材料做成的。棋子不会掉落是因为( )
A.棋子所受的摩擦力等于其重力
B.棋子所受的摩擦力大于其重力
C.棋子所受的摩擦力小于其重力
D.棋子的质量小,其重力可以忽略不计
【思路点拨】首先对棋子进行受力分析,根据棋子的运动状态,可知棋子不会掉下来的原因。
【答案】A
【解析】棋子在竖直方向上受向下的重力和向上的摩擦力,棋子静止,故二力平衡,棋子的重力不变,则摩擦力的大小不变。
【总结升华】本题是同学们容易出错题目,这是初中物理容易混淆的知识点。
举一反三:
【变式】重为10牛的物体放在水平地面上,在3牛的水平拉力作用下沿水平面做匀速直线运动,则物体受到的滑动摩擦力的大小为( )
A.3牛 B.7牛 C.10牛 D.13牛
【答案】A
【巩固练习】
一、填空题
1、我国北方冬天的雪很多,大雪过后,马路表面上结了一层冰,给行人和车辆行驶带来很大麻烦。为了防止行车和走路时打滑,可以在冰面上撒一些沙子,这是采取了________的方法,从而________了摩擦。
2、在工业生产与生活中,皮带传送装置是比较常见的(如图所示),当皮带传送装置用久了皮带就可能打滑,这时我们一般会采取两种方式防止皮带打滑,一是张紧皮带(增大图中电机与从动轮间的距离),这样做是通过________的方式来增大摩擦的;二是加皮带油,这样做是通过________的方式来增大摩擦的。
3、仔细观察图可知,将________变为________可以减小摩擦。
4、在做研究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关的实验时,需要用弹簧测力计沿水平方向拉木块在水平木板上做________运动。弹簧测力计的示数直接表示________的大小,根据二力平衡条件,得出弹簧测力计的示数与摩擦力的大小________,方向________。木块受到的摩擦力的施力物体是________。
5、用10N的水平拉力,使重40N的物体在桌面上向右做匀速直线运动。此时,物体受到的摩擦力的大小为________N,方向是________。拉力和摩擦力的合力为________N。
6、用铅笔写字时,笔尖和纸面的摩擦是__________摩擦。用圆珠笔写字时,圆珠和纸面的摩擦是________摩擦。自行车减速时闸皮和瓦圈间的摩擦是________摩擦。
7、如图所示,小明用50N的水平力把重15 N的木块压在竖直的墙面上,使木块静止不动,此时木块受到的摩擦力大小是________N;若减小水平压力,木块仍然静止,则木块受到的摩擦力将________;若木块原来处于下滑过程中,减小压力,木块受到的摩擦力将________(填“变大”、“变小”或“不变”)。
二、选择题
8、下列说法正确的是( )
A.摩擦力都是有害的
B.摩擦力的方向总是与物体运动方向相反
C.摩擦力总是阻碍物体运动的
D.摩擦力既可作为阻力,有时也可作为动力
9、人在一般情况下步行前进时,若鞋底与地面不打滑,下列说法中正确的是( )
A.地面对鞋底的摩擦力方向向后,阻碍人前进
B.地面对鞋底的摩擦力方向向前,推动人前进
C.鞋底花纹磨损后,摩擦力减小,人更容易前进
D.鞋底花纹磨损后,摩擦力增大,人更难前进
10、几位同学学习了关于摩擦的知识后,提出了这样的假设:如果没有摩擦将会发生什么现象?假设错误的是( )
A.人们将无法正常行走
B.用筷子无法夹住饭菜
C.抛出的物体无法回到地面
D.汽车无法启动
11、重为10牛的物体放在水平地面上,在3牛的水平拉力作用下沿水平面做匀速直线运动,则物体受到的滑动摩擦力的大小为( )
A.3牛 B.7牛 C.10牛 D.13牛
12、如图所示的四个实例中,目的是为了增大摩擦的是( )
A. B.
行李箱安装滚动的轮子 轮胎上制有花纹
C. D.
车轴加润滑油 磁悬浮列车悬浮行驶
三、实验探究题
13、下表是某实验小组做“研究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关”的实验记录。
(1)分析比较序号1、2与3的实验数据,可得出的结论是______________________ _______________________________。
(2)分析比较序号________的实验数据,可得出的结论是:压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
14、如图所示,春游时小明坐在船上用力推另一只小船,结果两船向相反的方向运动。请写出两个与此现象相关的物理知识:
① ;
② 。
15、如图所示,物体在粗糙的水平地面上向右运动,试画出物体受到摩擦力的示意图。
【答案与解析】
一、填空题
1、【答案】使接触面变粗糙 ;增大
【解析】撒上沙子增大了接触面的粗糙程度,从而增大了摩擦。
2、【答案】增大压力;使接触面变粗糙
【解析】皮带油和润滑油的作用不同,皮带油可以使皮带表面变粗糙,不具有润滑的作用。
3、【答案】滑动 ;滚动
【解析】相同条件下滚动摩擦比滑动摩擦小得多。
4、【答案】匀速直线;拉力;相等;相反;木板
5、【答案】10;水平向左;0
6、【答案】滑动;滚动;滑动
7、【答案】15;不变 ;变小
【解析】把木块压在竖直的墙上静止时,木块受到平衡力的作用,重力与摩擦力相互平衡,因此大小相等,减小压力后,木块静止,二者仍平衡。若原来木块下滑,此时木块并不一定受平衡力的作用,而滑动摩擦力随压力的减小而减小,因此减小水平压力摩擦力就会变小。
二、选择题
8、【答案】D
【解析】
A、摩擦力有时是有利的,有时是有害的,不符合题意;
B、摩擦力的方向总是与物体相对运动的方向相反,不符合题意;
C、摩擦力总是阻碍物体相对运动的,不符合题意;
D、摩擦力既可作为阻力,有时也可作为动力,符合题意。
9、【答案】B
【解析】人之所以走路时向前,是因为地面给人鞋底的摩擦力向前,所以A错误、B正确;
鞋底花纹磨损后,鞋与地面的接触面的粗糙程度减小,摩擦力减小,人更难前进,所以C说人更容易前进是错误的,D说摩擦力增大也是错误的。
10、【答案】C
【解析】两个相互摩擦的物体,当它们做相对运用(或要发生相对运动)时,
在接触面上会产生一种阻碍物体产生相对运动的力,这种力称为摩擦力。
人们之所以能正常行走,用筷子之所以能夹住饭菜人在马路上行走,
汽车之所以能启动,都是由于摩擦力的作用。
所以选项A、B、D说法正确。
抛出去的物体由于受到重力的作用,即使没有摩擦力也落到地面上,
所以选项C说法错误。
11、【答案】A
【解析】物体在水平地面上匀速直线运动,属于平衡状态,那么拉力与摩擦力属于一对平衡力,由平衡条件得,摩擦力大小等于拉力大小,摩擦力大小为3N。
12、【答案】B
【解析】
A、行李箱安装滚动的轮子是通过将滑动摩擦变为滚动摩擦的方法来减小摩擦的,故A答案错误;
B、轮胎上制有花纹是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力的,故B答案正确;
C、车轴加润滑油是通过减小接触面的粗糙程度来减小摩擦力的,故C错误;
D、磁悬浮列车悬浮行驶是通过使接触面脱离接触来减小摩擦力的,故D错误。
三、实验探究题
13、【答案与解析】(1)接触面材料不变时,压力越大,滑动摩擦力越大
(2)2、4、5
14、【答案】(1)物体间力的作用是相互的;
(2)力可以改变物体的运动状态
【解析】小明坐在船上用力推另一只小船,给了另一只船一个作用力,另一只船同时也给了他坐的船一个反作用力,结果两船向相反的方向运动,说明物体间力的作用是相互的;
小明用力推另一只小船,小船由静止变为运动,说明力可以改变物体的运动状态。
15、【答案与解析】过物体与地面的接触点沿水平向左的方向画一条带箭头的线段,并用f表示;如图所示: