第3节 摩擦力
第1课时 滑动摩擦力及其影响因素
滑动摩擦力
1.关于滑动摩擦力,下列说法正确的是 ( )
A.滑动摩擦力的方向总是与运动方向相反
B.相互挤紧的粗糙物体之间总是有摩擦力的
C.具有相对运动的两个物体,一定存在摩擦力
D.一个物体在另一个物体表面滑动时,不一定受到摩擦力
2.北京冬奥会后,许多群众喜爱上了冰壶运动。 如图所示,一个冰壶在水平冰面上向左滑动,则冰壶对冰面和冰面对冰壶摩擦力的方向为 ( )
A.水平向左;水平向左
B.水平向右;水平向右
C.水平向左;水平向右
D.水平向右;水平向左
3.如图所示,小杰将一物体A置于斜面上向下运动,请画出该物体受到的重力和摩擦力的示意图。
影响滑动摩擦力大小的因素
4.如图所示,同一木块在同一粗糙水平面上,先后以不同的速度被匀速拉动。甲图中速度为v1,乙图中速度为v2,丙图中木块上叠放一重物,其共同速度为v3,且v1
C.F甲=F乙
A.甲、乙两实验相比,甲实验中接触面受到的压力较小
B.甲、乙两实验中,物体的速度一定相同
C.甲、乙两实验相比,甲实验中地面对其上面物块的滑动摩擦力较小
D.木块和铁块的底面粗糙程度一定相同
6.(新考法)如图所示,将弹簧测力计左端固定在墙上,右端用细线与重为10 N的木块相连,木块放在上表面水平的小车上,弹簧测力计保持水平。拉动小车向右做匀速直线运动,当弹簧测力计示数稳定时,木块对小车的压力大小为 N,木块所受摩擦力的方向为水平 (选填“向左”或“向右”)。若拉动小车加速运动,弹簧测力计的示数将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
1.(2024镇江中考)如图所示,小明在测量滑动摩擦力时,将物块A置于水平木板上,用弹簧测力计水平向右拉A,使其始终做匀速直线运动,经过区域1和区域2时,弹簧测力计的示数分别为1.2 N和1.8 N,两区域示数不同的原因是 ( )
A.在区域1中A对木板的压力更大
B.在区域2中A对木板的压力更大
C.木板上区域1的粗糙程度更大
D.木板上区域2的粗糙程度更大
2.如图所示,某人用50 N的力拉小车在水平路面上匀速向右行驶,下列说法正确的是 ( )
A.小车受到的阻力小于50 N,方向向左
B.小车受到的阻力等于50 N,方向向左
C.小车受到的阻力等于50 N,方向向右
D.小车受到的阻力大于50 N,方向向右
3.如图所示,物块A重20 N,用50 N的水平压力F将它紧压在竖直的墙面上。当物块静止后将压力F撤去,物块沿墙面下滑时,物块与墙面间的摩擦力 ( )
A.大于20 N B.小于20 N C.等于20 N D.等于0
4.(2024宿迁中考)在探究影响滑动摩擦力大小因素的活动中,实验装置如图甲所示,固定弹簧测力计A,拉动木板,测出木块受到的滑动摩擦力。小明又进行测量木板受到木块的滑动摩擦力的尝试。如图乙所示,水平拉动木板,使木板和木块一起做匀速直线运动,测量木板受到桌面的摩擦力;如图丙所示,固定木块,再拉动木板,当木板相对于木块滑动时,读出弹簧测力计B的示数。则测量的木板受到木块的滑动摩擦力 ( )
A.方向水平向左,拉木板需要匀速运动
B.方向水平向右,拉木板不需要匀速运动
C.方向水平向右,拉木板需要匀速运动
D.方向水平向左,拉木板不需要匀速运动
5.(教材改编题)如图所示,在足够长的水平面上,小杰用30 N的水平推力推着箱子做匀速直线运动,箱子受到的摩擦力大小是 N;小杰将水平推力增大到35 N时,箱子受到的摩擦力大小是
N,松手后,箱子由于惯性还会继续滑动一段距离,此时箱子受到的摩擦力大小是 N。
6.用5 N的水平拉力拉着重10 N的长方体木块在水平桌面上做匀速直线运动,木块受到桌面的摩擦力是 N。将木块的三分之一切下后将两部分叠放在一起(不考虑质量损失),并拉着木块在同一桌面上做匀速直线运动,木块受到桌面的摩擦力 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
7.(科学探究)小慧同学猜想影响滑动摩擦力大小的因素可能有:接触面所受的压力大小、接触面的粗糙程度等。她使用接触面越来越粗糙的木板1、2、3分别进行实验,实验数据见下表。
编号 接触面 压力F/N 滑动摩擦力F1/N
① 木板1 4 1.16
② 木板1 6 1.73
③ 木板1 8 2.31
④ 木板2 4 1.22
⑤ 木板2 6 1.84
⑥ 木板2 8 2.45
⑦ 木板3 8 2.61
(1)根据①②③组实验数据可以研究滑动摩擦力与接触面 的关系。
(2)根据③⑥⑦组实验数据可以研究滑动摩擦力与接触面 的关系。
(3)实验结论是 。
(4)实验时如果增大拉动物体的速度,物体所受的滑动摩擦力将 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
【详解答案】
课堂达标
1.D 2.C
3.如图所示:
4.C 5.C
6. 10 向右 不变
课后提升
1.D 解析:将物块A置于水平木板上,用弹簧测力计水平向右拉A,使其始终做匀速直线运动,经过区域1和区城2时,物块对木板的压力等于物块的重力,大小不变;物块受到的拉力等于其受到的摩擦力,弹簧测力计的示数分别为1.2 N和1.8 N,拉力大小不同,滑动摩擦力大小不同,原因是两区域的接触面的粗糙程度不同,木板上区域2的粗糙程度更大,故D正确,A、B、C错误。
2.B 解析:某人用50 N的力拉小车匀速向右行驶时,小车处于平衡状态,则小车水平方向受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,大小相等,方向相反,所以摩擦力的大小为f=F=50 N,方向向左,故B正确。
3.D 解析:物块沿墙面下滑时,如果物体受摩擦力,则为滑动摩擦力,滑动摩擦力的影响因素是压力和接触面的粗糙程度,当撤去压力F后,由于物块和墙面间不存在压力,故物块和墙面间不会产生摩擦力,所以此时的摩擦力为0,故D符合题意,A、B、C不符合题意。故选D。
4.A 解析:在图丙中,当木板相对于木块滑动时,木板相对于木块向右滑动,因滑动摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反,所以木板受到的木块的滑动摩擦力方向水平向左,故B、C错误;在图乙中,水平拉动木板,使木板和木块一起做匀速直线运动,因为木块和木板此时木板和木块之间相对静止,所以木板和木块之间无摩擦力的作用,由二力平衡条件可知,木板受到的桌面的滑动摩擦力f桌=FB(FB为测力计B的示数,也就是测力计B对木板向右的拉力);图乙和图丙相比,当木板相对于木块滑动时,因为木块和木板整体对桌面的压力大小不变、接触面的粗糙程度不变,所以木板受到的桌面的滑动摩擦力大小不变,仍然为f桌=FB;在图丙中,拉动木板时,木板受到水平向右的拉力FB'和水平向左的桌面对其的滑动摩擦力f桌和木块对木板水平向左的摩擦力,由实验目的可知要测量木板受到木块的滑动摩擦力,则需要根据木板受力平衡进行测量,所以,图丙中拉木板时需要匀速运动,此时木板受力平衡,则FB'=f木块对木板+f桌,因此木板受到的木块的滑动摩擦力为f木块对木板=FB'-f桌,即该方案是可行的,故A正确,D错误。
5.30 30 30 解析:用30 N的水平推力推着箱子做匀速直线运动,箱子处于平衡状态,所以此时推力与摩擦力是一对平衡力,根据二力平衡条件可知,箱子受到的摩擦力f=F=30 N;滑动摩擦力大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关,当水平推力增大到35 N时,箱子对地面的压力和接触面的粗糙程度不变,所以箱子受到的摩擦力大小不变,仍为30 N;松手后,推力消失,箱子由于惯性仍要保持原来的运动状态向前运动,此时箱子对地面的压力和接触面的粗糙程度不变,所以箱子受到的摩擦力大小仍为30 N。
6.5 不变 解析:木块在水平桌面上做匀速直线运动时,水平方向上受到拉力和滑动摩擦力作用,滑动摩擦力和拉力是一对平衡力,拉力是5 N,所以木块受到的滑动摩擦力大小为5 N;将木块的三分之一切下后将两部分叠放在一起(不考虑质量损失),此时压力大小和接触面粗糙程度不变,则木块受到的滑动摩擦力大小保持5 N不变。
7. (1)所受压力大小 (2)粗糙程度
(3)滑动摩擦力与接触面的粗糙程度、所受压力的大小有关 (4)不变
解析:(1)根据①②③组实验数据知接触面的粗糙程度相同,压力大小不同,且压力越大,滑动摩擦力越大,故根据①②③组实验数据可以研究滑动摩擦力与接触面所受压力大小的关系;(2)根据③⑥⑦组实验数据知压力大小相同,接触面的粗糙程度不相同,滑动摩擦力不同,故根据③⑥⑦组实验数据可以研究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系;(3)由(1)(2)知滑动摩擦力与接触面的粗糙程度、接触面所受压力的大小有关;(4)影响滑动摩擦力的因素是压力和接触面的粗糙程度,实验时如果增大拉动物体的速度,由于接触面所受压力大小和接触面的粗糙程度都不变,所以物体所受的滑动摩擦力不变。第2课时 静摩擦和滚动摩擦 摩擦的利与弊
静摩擦和滚动摩擦
1.(物理学与日常生活)跑步是大众的锻炼方式,人沿水平跑道跑步,左脚后蹬时,下列选项图中左脚受到的摩擦力方向正确的是 ( )
A. B.
C. D.
2.如图所示,物体重3 N,被5 N的水平压力F压在竖直墙壁上保持静止,则物体受到的摩擦力( )
A.方向竖直向下 B.大小为8 N
C.大小为3 N D.大小为5 N
3.在学校大扫除时,为了打扫得更干净,同学们需要把水平地面上重为300 N的讲桌推开再进行打扫。小华用50 N的水平推力推讲桌时,讲桌未被推动,这时讲桌受到的摩擦力 (选填“大于”“小于”或“等于”)50 N;小华的力增大到60 N时,仍未推动,这时讲桌受到的摩擦力为 N。
4.判断下列现象属于哪种摩擦:当用铅笔写字时,手与笔之间的摩擦是 摩擦,笔尖与纸面的摩擦是 摩擦,用圆珠笔写字时,笔尖与纸的摩擦是 摩擦。
摩擦的利与弊
5.如图所示的四个实例中,为了增大摩擦的是( )
A.图甲,给自行车轴加润滑油 B.图乙,气垫船底和水面间的空气垫
C.图丙,车轴里有滚珠 D.图丁,防滑垫表面做得凹凸不平
6.(2024巴中中考)自行车是人类的一项伟大发明。与自行车有关的物理知识,下列说法错误的是( )
A.手柄上有凹凸不平的花纹是为了增大摩擦
B.刹车时,是通过增大刹车皮与钢圈之间的压力来增大摩擦的
C.轴承上加润滑油是为了消除摩擦
D.用滚动轴承是为了减小摩擦
7.下列各种摩擦中,属于有害摩擦的是 ;属于有益摩擦的是 。
①机器运转时,各部分之间的摩擦
②拔河比赛时,手与绳子之间的摩擦
③人走路时,鞋底与地面之间的摩擦
④吃饭时,筷子与食物之间的摩擦
1.下列跟摩擦有关的现象或应用中,叙述不正确的是 ( )
A.车轮、各种把手、鞋底等物体的表面,凹凸不平是为了增大有益摩擦
B.在体育比赛中,鞍马、单双杠、举重、吊环运动员,在比赛前都要在手上擦一种白色粉末,这是为了减小有害摩擦
C.磁悬浮列车、气垫船等是采用使接触面分离的方法来减小摩擦
D.各种车辆急刹车时,采用变滚动为滑动的方法来增大摩擦
2.(2024青岛中考)小明观看亚运会比赛时,看到以下场景,其中属于减小摩擦的是 ( )
A.滑板运动员的滑板装有轮子
B.自行车运动员刹车时用力捏闸
C.体操运动员在手上涂防滑粉
D.长跑运动员鞋底有粗糙的花纹
3.如图甲,水平地面上的物体在水平向右拉力F的作用下运动,从t=0开始,物体的运动情况如图乙,对这个过程中力和运动描述正确的是 ( )
A.该物体一直做匀速直线运动
B.t=4 s时,若F=3 N,则地面受到的滑动摩擦力小于3 N
C.从t=0到t=6 s的过程中,拉力F一直在增大
D.从t=2 s到t=6 s的过程中,拉力F保持不变
4.在研究摩擦力时,小明同学用一块各侧面光滑程度完全相同的木块,在同一水平桌面上进行了三次实验。如图所示,当用弹簧测力计水平拉木块做匀速直线运动时,弹簧测力计三次示数F1、F2、F3的大小关系为( )
A.F1=F2>F3 B.F1>F2>F3
C.F2>F1>F3 D.F1
6.重100 N的木箱放在粗糙程度相同的水平地板上,用水平推力F推木箱,F=15 N时,没推动,木箱所受摩擦力为 N;F=30 N时,木箱做匀速直线运动;撤去F,木箱做减速运动,它所受摩擦力为 N。
7.如图甲所示,物体甲重40 N,被50 N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60 N,在35 N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;若增大F甲,则物体甲受到的摩擦力
(选填“变大”“变小”或“不变”)。
8.学生测量滑动摩擦力大小,水平匀速拉动木板,待测力计示数稳定后如图所示,弹簧测力计A的示数为3 N,弹簧测力计B的示数为 N,木块受到滑动摩擦力方向水平向 。若弹簧测力计A的拉力增加至4 N,弹簧测力计B的示数将 (选填“变大”“变小”或“不变”);另一小组测量时发现弹簧测力计B的示数很难稳定,原因可能是 。(整个过程中,木块始终未脱离木板)
9.(科学探究)比较滑动摩擦力和滚动摩擦力的大小。
(1)为测量滚动摩擦力的大小,将小车置于水平长木板上,用弹簧测力计沿水平方向拉动小车做匀速直线运动,读数时发现弹簧测力计示数很小,无法准确读数。
(2)于是将毛巾铺在长木板上,重复(1)中的操作,如图所示,此时弹簧测力计示数为 N。
(3)为测量滑动摩擦力的大小,将车轮 (选填“卡住”或“拆下”),在毛巾表面重复(1)中的操作,当弹簧测力计示数为0.5 N时,小车处于静止状态,当拉力增大到0.7 N时,小车做匀速直线运动,如果拉力增大到1 N时,滑动摩擦力为 N;
综上实验表明:相同条件下,小车受到的滑动摩擦力比滚动摩擦力大。
【详解答案】
课堂达标
1.B 2.C
3.等于 60
4.静 滑动 滚动
5.D 6.C
7.① ②③④
课后提升
1.B 解析:车轮、各种把手、鞋底等物体的表面,凹凸不平是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力,故A正确,不符合题意;在体育比赛中,鞍马、单双杠、举重、吊环运动员,在比赛前都要在手上擦一种白色粉末,这是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力,故B错误,符合题意;磁悬浮列车、气垫船等是采用使接触面分离的方法来减小摩擦,故C正确,不符合题意;各种车辆急刹车时,采用变滚动为滑动的方法来增大摩擦,故D正确,不符合题意。故选B。
2.A 解析:滑板运动员的滑板装有轮子,通过变滑动为滚动来减小摩擦力,故A符合题意;自行车刹车时用力捏闸,是在接触面粗糙程度一定时,通过增大压力来增大摩擦力,故B不符合题意;体操运动员在手上涂防滑粉,是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力,故C不符合题意;长跑运动员鞋底有粗糙的花纹,是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力,故D不符合题意。故选A。
3.D 解析:由s随时间t的变化图像可知,物体在0~2 s内速度为零,处于静止状态,2 s以后物体处于匀速直线运动状态,故A错误;当t=4 s时,物体做匀速直线运动,F=3 N,物体受到水平向右的拉力和水平向左的摩擦力是一对平衡力,两个力的大小相等,地面受到的滑动摩擦力也为3 N,故B错误;物体在0~2 s内速度为零,处于静止状态,静摩擦力和拉力是平衡力,拉力增大,静摩擦力增大,当2 s以后物体做匀速直线运动,受到的水平向右的拉力和水平向左的摩擦力是一对平衡力,两个力的大小相等,而压力和接触面的粗糙程度不变,滑动摩擦力大小不变,所以匀速直线运动阶段力F没有增大,故C错误,D正确。
4.A 解析:滑动摩擦力的大小跟压力大小和接触面的粗糙程度有关。而前两次实验中,压力大小和接触面的粗糙程度都相同,则木块受到的摩擦力相同,且由于木块做匀速运动,所以拉力等于摩擦力。故前两次实验中,弹簧测力计的示数相等,即F1=F2。第三次实验,在压力大小和接触面粗糙程度一定时,用滚动代替滑动,减小了摩擦力的大小,此时木块仍做匀速运动,所以此时木块所受的摩擦力和弹簧测力计的示数仍相等,但由于此时摩擦力变小,所以弹簧测力计的示数F3小于F1和F2,可得F1=F2>F3,故选A。
5.增大 减小
6.15 30 解析:用15 N的水平推力推木箱,木箱静止不动,此时推力跟静摩擦力是一对平衡力,二力的大小相等,所以木箱所受的摩擦力f=F=15 N;推力增大至30 N时,木箱做匀速直线运动,此时推力跟滑动摩擦力是一对平衡力,其大小相等,所以此时木箱所受的摩擦力f滑=F=30 N;当撤去F,木箱做减速运动时,木箱对水平地面的压力和接触面的粗糙程度都没有变,所以木箱受到的滑动摩擦力大小不变,仍为30 N。
7.40 35 不变 解析:以物体甲为研究对象,物体甲在水平方向受到压力和墙壁的支持力,竖直方向受到竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力,由于物体甲静止,因此这两对力都是平衡力,所以f甲=G甲=40 N;若增大F甲,甲仍然保持静止状态,此时摩擦力和重力还是一对平衡力,则物体甲受到的摩擦力保持不变。以物体乙为研究对象,物体乙在竖直方向上受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力,水平方向受到水平向右的拉力和水平向左的摩擦力,由于乙匀速向右运动,因此拉力和摩擦力是一对平衡力,所以f乙=F乙=35 N。
8.1.6 右 不变 木板表面粗糙程度不均匀 解析:如图所示,弹簧测力计B的分度值为0.2 N,示数为1.6 N,根据二力平衡,则木块受到的摩擦力大小为1.6 N;匀速直线拉动木板,木块相对于木板向左运动,则木块受到木板的摩擦力方向水平向右;弹簧测力计A的拉力增加至4 N,此时弹簧测力计A拉着木板做加速运动,因压力和接触面粗糙程度不变,故木块受到的摩擦力将不变,还是1.6 N;另一小组测量时发现弹簧测力计B的示数很难稳定,因压力没有变化,故示数不稳定的原因可能是木板表面粗糙程度不均匀。
9.(2)0.40 (3)卡住 0.7
解析:(2)如题图,该弹簧测力计的分度值为0.1 N,故示数为0.40 N。(3)测量滑动摩擦力的大小,是要和车轮滚动时所受摩擦力进行比较,应该测量车轮和毛巾表面之间的滑动摩擦力,所以应该将车轮卡住,在毛巾表面重复(1)中的操作。小车做匀速直线运动时处于平衡状态,此时滑动摩擦力大小等于拉力大小,故滑动摩擦力大小为
0.7 N,当拉力增大到1 N时,压力和接触面的粗糙程度都不改变,滑动摩擦力大小不变,还是0.7 N。
