★考点二:
探究影响滑动摩擦力的大小的
实验
◆典例一:
(2020武汉)在探究影响滑动摩擦力大小的因素的实验中,某同学所用器材如图甲所示其中长木板B的表面比A的表面更粗糙,物块各表面的粗糙程度均相同,它的长、宽和高分别是10cm、8cm和6cm。
将物块放在水平放置的长木板上,再把砝码放在物块上,用弹簧测力计水平拉动物块,沿长木板做匀速直线运动,实验记录如下表:
实验次数
物块放置情况
接触面
压力情况
弹簧测力计示数/N
1
平放
A一物块
100g的砝码放在物块上
2
平放
B一物块
100g的砝码放在物块上
2.2
3
平放
B一物块
200g的砝码放在物块上
2.4
4
侧放
B-物块
100g的砝码放在物块上
(1)第1次实验中,弹簧测力计示数如图乙所示,该示数是_____________N;
(2)由1、2两次实验可知:
压力相同时,物块与长木板的接触面越粗糙,物块受到的滑动摩擦力______(选填“越小”或“越大”);
由2、3两次实验可知:
增加物块上砝码的质量,从而增大______(填“砝码对物块”“砝码对长木板”或“物块对长木板”)的压力,这样就可以探究接触面粗糙程度相同时,滑动摩擦力大小跟压力的关系;
(3)第4次实验中,弹簧测力计示数是___________N。
◆典例二:
(2020陕西)为探究影响滑动摩擦力大小的因素,实验小组的同学用如图-1所示的装置和器材进行实验。
(1)将木块平放在水平长木板上,用弹簧测力计沿______方向拉动,使其做______运动,此时弹簧测力计示数等于木块所受滑动摩擦力的大小;
(2)在木块上加放砝码,是为了探究滑动摩擦力大小与______的关系;在长木板上铺上棉布或毛巾,是为了探究滑动摩擦力大小与接触面______的关系;
(3)实验中,大家发现弹簧测力计示数很难稳定,于是设计了图-2所示的装置来进行实验。水平传送带的速度可以调节,定滑轮摩擦忽略不计;
①启动传送带,当弹簧测力计的示数稳定后,木块相对于地面______,此时弹簧测力计示数等于木块所受滑动摩擦力的大小,木块所受滑动摩擦力的方向沿水平向______;
②某次实验中,当弹簧测力计的示数稳定后,改变传送带的速度大小,大家发现弹簧测力计的示数没有改变,说明木块所受滑动摩擦力的大小与传送带的速度大小______。
1、(2020无锡)在人类交通工具发展的历程中,减小阻力一直是重要的技术创新课题,如图所示是我国秦始皇兵马俑出土的青铜战车,将车轮装在战车上,以减小摩擦力。
这种减小摩擦力的方法是( )
A.变滑动为滚动B.使接触面脱离接触
C.减小接触面间的压力D.减小接触面间的粗糙程度
2、(2020株洲)小华在班上擦黑板时隐隐感觉一个很奇特的现象,回到家,他拿出小时候的一块玩具黑板,把它平放并固定在水平桌面上,再用一个黑板刷来擦黑板。
如图所示,他给黑板刷斜向下施力,当方向与竖直方向的夹角较大时,黑板刷滑动起来;当他给黑板刷的施力方向与竖直方向夹角较小(大于0)时,他怎么也推不动黑板刷。
在这两种情形下,黑板刷分别( )
A.受摩擦力;不受摩擦力B.受摩擦力;受摩擦力
C.不受摩擦力;受摩擦力D.不受摩擦力;不受摩擦力
3、(2020宜昌)如图用4N的水平推力把重2N的物理书压在竖直黑板上静止,下列说法正确的()
A.书对黑板的压力与黑板对书的支持力彼此平衡
B.黑板对书的摩擦力为4N
C.书受到摩擦力的方向竖直向下
D.书受到两对平衡力的作用
4、(2020遵义)如图所示,物体A、B、C的重力都为8N,不计滑轮和绳的重力及滑轮摩擦,此时A、B两物体静止在水平面上。
下列说法正确的是( )
A.绳对O点的拉力为4NB.水平面对B的摩擦力为4N
C.A与B之间的摩擦力为2ND.水平面对B的支持力为8N
5、(2020泸州)泸州云龙机场用传送带为顾客运送行李,主要有水平运送和沿斜面运送两种形式,甲为水平传送带,乙为倾斜传送带,如图所示。
当行李随传送带一起匀速运动时,甲传送带上的行李所受的摩擦力______(选填“等于零”或“不等于零”),乙传送带上的行李所受的摩擦力______(选填“等于零”或“不等于零”)。
如果乙传送带上的行李随传送带向下做匀速运动,则行李在运动中受到的摩擦力方向沿传送带______(选填“向上”或“向下”)。
6、(2020娄底)一个重为200N的箱子,放在水平面上,受8N的水平推力,箱子未动,这时箱子受到的摩擦力______(选填“大于”、“等于”或“小于”)8N。
当水平推力增大到12N时,箱子恰好做匀速直线运动。
当水平推力增大到20N时,箱子受到的摩擦力为______N。
7、(2019宜昌)消防员在紧急集合时,往往抓住一根竖直的杆从楼上滑下。
如果某消防员自身及装备质量共80kg,当他抓着竖直的杆匀速下滑时,杆对人的摩擦力是_____N;接近地面时,他增大握力,则杆对手的摩擦力将_____(选填“增大”“减小”或“不变”)。
(g=10N/kg)
8、(2020锦州)两个完全相同的物体A和B叠放在一起(如图甲),在F=12N的水平推力作用下,在水平面上一起做匀速直线运动,以A为参照物,B是______的,此时物体B受到的摩擦力大小为______N;当物体A撞到障碍物停止运动时,我们发现物体B由于______继续向前运动,从A上滑落。
若A、B两物体(如图乙)仍在同一水平面上做匀速直线运动,此时A对B的推力大小是______N。
9、(2020黔西南州)如图所示,物体以某一速度v沿斜面匀速下滑。
作出该物体所受各力的示意图。
10、(2020遂宁)在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的实验话动中,同学们提出了以下情想:
A.滑动摩擦力的大小可能与物体间接触面积大小有关
B.滑动摩擦力的大小可能与接触面的粗糙程度有关
C.滑动摩擦力的大小可能与压力大小有关
他们选择的器材有长方体木块,弹簧测力计,两个相同砝码、木板、毛巾等,实验中用弹簧测力计水平拉着木块在水平面做______运动,使摩擦力大小与弹簧测力计示数相等,收集的实验数据如下:
①分析表中______组实验数据,可以验证猜想B。
②分析2、3、4或8、9、10组实验数据,可得到的结论是:
在压力和接触面粗糙程度相同时,滑动摩擦力大小与接触面积大小______(选填“有关”或“无关”)。
③综合分析表中数据可得出:
滑动摩擦力大小只与______有关
11、(2020辽阳)在“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验中,小平完成了如图所示的甲、乙、丙三次实验。
测量滑动摩擦力时,小平用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿水平方向做匀速直线运动。
(1)甲实验中木块受到的摩擦力为______N,如果水平拉动木块向右做加速运动,木块受到的摩擦力将______(填“变大”“变小”或“不变”);
(2)比较甲、乙两次实验数据,是为了探究滑动摩擦力的大小与______的关系;
(3)比较甲、丙两次实验数据,______(填“能”或“不能”)得出滑动摩擦力的大小跟接触面的粗糙程度有关的结论,判断依据是______;
(4)小平得出滑动摩擦力与压力和接触面粗糙程度的关系后,还想探究滑动摩擦力大小跟接触面受到压强的关系,他选择了一个长、宽、高不等且各表面粗糙程度相同的木块,设计了两种方案,你认为合理的是______(填“A”或“B”)。
A.木块平放在木板上,在木块上加不同质量的砝码,拉动木块,比较两次滑动摩擦力的大小
B.把木块分别平放、侧放在木板上,拉动木块,比较两次滑动摩擦力的大小
专题04:
摩擦力
由于摩擦力有三种,不同摩擦力的大小确定方法不同以及摩擦的有无、方向问题使得学生在在学习过程中常常感到有困难的一个知识点,同时也是中考中常考的一个知识点。
本专题侧重这些知识点的突破,希望有助于学好摩擦力。
一、摩擦力的产生
种类
定义
方向
产生条件
滑动摩擦力
当一个物体在另一个物体的表面上发生相对运动时,受到的阻碍物体相对运动的力
滑(滚)动摩擦力的方向总跟接触面相切,并与相对运动方向相反。
①接触面粗糙②相互接触的物体间有弹力③接触面间有相对运动
滚动摩擦力
静摩擦力
当一个物体在另一个物体的表面上相对运动的趋势时,受到阻碍物体相对运动趋势的力
静摩擦力的方向总跟接触面相切,并与相对运动趋势方向相反
①接触面粗糙②相互接触的物体间有弹力③相对运动趋势
1、静摩擦力的方向总跟接触面相切,并且跟物体相对运动趋势的方向相反。
这里的关键是判断“相对运动趋势的方向”,可以采用下列方法判断静摩擦力的方向:
①用假设法判断静摩擦力的方向,我们可以假设接触面是光滑的,判断物体将向哪滑动,从而确定相对运动趋势的方向,进而判断出静摩擦力的方向;
②根据物体的运动状态判断静摩擦力的方向。
3、静摩擦力产生在相对静止(有相对运动趋势)的两物体间,但这两个物体不一定静止,它们可能一起运动,所以,受静摩擦力作用的物体不一定静止;滑动摩擦力产生在相对滑动的两物体之间,但受到滑动摩擦力作用的物体可能是静止的。
4、摩擦力并不总是与物体的运动方向相反,阻碍物体的运动,其实,摩擦力的方向只是与相对施力物体的运动方向相反,阻碍的只是物体相对于施力物体的运动,对于物体的实际运动(通常以地面作为参照物),摩擦力可以是阻力,也可以是动力。
例如:
人跑步时地面给的摩擦力就是动力;传送带上的物体随传送带一起向上运动时,摩擦力也是动力。
二、摩擦力大小
1、首先判断物体间是否有摩擦力,然后再判断摩擦力的大小,没有摩擦力就无法谈论其大小。
两物体间产生摩擦力必须同时满足下面三个条件,缺一不可:
2接触面粗糙②相互接触的物体间有弹力③接触面间有相对运动(或相对运动趋势)
只要题目中已知接触面光滑,就认为没有摩擦力
2、静摩擦力的大小:
静摩擦力是一种被动力,其作用是与使物体产生运动趋势的力(即外力)相平衡,所以取值范围内是根据物体的“需要”取值,与正压力、接触面的粗糙程度无关。
因此说静摩擦力会随外力的变化而变化,直到达到最大静摩擦力,即0≤f≤fmax。
目前,可根据二力平衡知识求解静摩擦大小。
3、滑动摩擦力的大小计算:
方法一:
滑动摩擦力的大小接触面受到的压力大小有关,压力越大,摩擦力越大,即摩擦力与压力成正比;滑动摩擦力的大小接触面的粗糙程度有关,接触面越粗糙,摩擦力越大,即摩擦力与接触面粗糙程度成正比。
即F=μFN(F表示滑动摩擦力大小,FN表示正压力的大小,μ叫动摩擦因数,与接触面的粗糙程度相关)。
【注意】滑动摩擦力的大小与接触面的大小、物体运动的速度和性质无关,只由动摩擦因数和正压力两个因素决定,只要出现相对滑动,滑动摩擦力恒为F=μFN。
方法二:
根据物体的运动状态来计算:
物体处于匀速直线运动时,合力为零。
物体所受的摩滑动擦力一定与外力平衡且方向相反。
三、摩擦力大小的控制
1、增大摩擦的方法:
方法
增大接触面的粗糙程度
增大压力
实例
塑料瓶盖的边缘常有一些凹凸竖直条纹
自行车刹车时用力捏闸
冰封雪冻的路上,汽车后轮常要缠防滑链
拔河时选用大个子、胖人
自行车刹车把套上刻有花纹的塑料管、轮胎上印有花纹
手握油瓶要用很大的力、拿起重物要用力
车陷在泥里,在轮胎前面垫一些石头和沙子
用力擦字迹擦干净
鞋底有花纹、捆重物用麻绳
钢丝钳口刻有花纹
冬天给地面上撒煤灰防止行人摔倒
2、减小摩擦的方法:
方法
减小压力
使接触面更光滑
用滚动代替滑动
使接触面彼此分离
实例
在地面上推动书橱前,先将书移出来,再推动
向锁孔里加一些石墨或油,锁就很好开
搬动笨重的物体时,人们常在重物下垫滚木
加润滑油
在单杠和双杠上做旋转动作时,手握得很松
滑冰前刨光冰刀
自行车轴上安着轴承
气垫船
斜向上拉地面上的物体
冰壶运动员用刷子刷冰面
旅行箱下装有小轮子
磁悬浮列车
四、探究影响滑动摩擦力大小的因素的实验
1、实验装置:
2、实验原理:
二力平衡
3、实验方法:
(1)转换法:
通过弹簧测力计示数的大小来反映滑动摩擦力的大小。
(2)控制变量法:
探究滑动摩擦力与压力大小的关系时,控制接触面相糙程度不变,改变压力的大小;
探究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系时,保持压力的大小不变,改变接触面的粗精程度;
探究滑动摩擦力与接触面积大小的关系时,控制接触面粗糙程度、压力的大小不变,改变接触面积的大小。
4、分析与论证:
(1)实验过程中,用弹簧测力计拉物体时要匀速直线运动,只有水平匀速拉动物体,弹测力计的示数才等于物体所受滑动摩擦力的大小。
(2)实验过程中,弹簧测力计的示数不容易稳定,可进行如下改进:
好处:
不必匀速拉动木板,降低了实验操作的难度。
(3)实验过程中,弹簧测力计的示数不容易稳定,可能的原因:
接触面粗糙程度不均匀;
没有拉动物体做匀速直线运动。
5、实验结论:
(1)滑动摩擦力的大小跟接触面所受的压力有关,接触面受到的压力感大,滑动摩擦力越大;
(2)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,滑动摩擦力感大;
(3)滑动摩擦力的大小与接触面积大小无关。
一、中考题型分析
中考中,摩擦力的考题主要以选择题、填空题、作图题、实验题等形式考查,多考查摩擦力大小、方向以及影响很大摩擦力大小因素的实验,大约在考试中占2—6分。
二、典例精析
★考点一:
摩擦力的有无、大小和方向
◆典例一:
(2019青岛)下列关于摩擦力的说法,正确的是()
A.发生相对运动的两个物体间一定会产生滑动摩擦力
B.滑动摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反
C.一个物体对另一个物体产生摩擦力的作用,同时自身也受到摩擦力
D.滚动摩擦一定比滑动摩擦小
【答案】C
【解析】要产生摩擦力,接触面必须粗糙且有压力,则有相对运动也不一定有摩擦力,A错误;滑动摩擦力方向与相对运动方向相反,不是运动方向,B错误;力的作用是相互的,则对另一个物体产生摩擦力的同时,自身肯定也受到了摩擦力,C正确;仅对同一个物体而言,变滑动为滚动能减小摩擦力,并不是所有滚动摩擦都小于滑动摩擦,D错误。
故选C。
◆典例二:
(2020梧州)爬杆是体育运动的一个项目。
如图是小明沿竖直的杆匀速向上爬时的情景,他所受到的摩擦力为f1;当他匀速滑下时,所受到的摩擦力为f2,则下列说法正确的是( )
A.f1方向为竖直向上B.f2方向为竖直向下
C.f1>f2D.f1【答案】A
【解析】小明沿竖直的杆匀速向上爬或匀速滑下时,在竖直方向上摩擦力大小等于自身重力,方向都是竖直向上,A正确。
故选A。
★考点二:
探究影响滑动摩擦力的大小的实验
◆典例一:
(2020武汉)在探究影响滑动摩擦力大小的因素的实验中,某同学所用器材如图甲所示其中长木板B的表面比A的表面更粗糙,物块各表面的粗糙程度均相同,它的长、宽和高分别是10cm、8cm和6cm。
将物块放在水平放置的长木板上,再把砝码放在物块上,用弹簧测力计水平拉动物块,沿长木板做匀速直线运动,实验记录如下表:
实验次数
物块放置情况
接触面
压力情况
弹簧测力计示数/N
1
平放
A一物块
100g的砝码放在物块上
2
平放
B一物块
100g的砝码放在物块上
2.2
3
平放
B一物块
200g的砝码放在物块上
2.4
4
侧放
B-物块
100g的砝码放在物块上
(1)第1次实验中,弹簧测力计示数如图乙所示,该示数是_____________N;
(2)由1、2两次实验可知:
压力相同时,物块与长木板的接触面越粗糙,物块受到的滑动摩擦力______(选填“越小”或“越大”);
由2、3两次实验可知:
增加物块上砝码的质量,从而增大______(填“砝码对物块”“砝码对长木板”或“物块对长木板”)的压力,这样就可以探究接触面粗糙程度相同时,滑动摩擦力大小跟压力的关系;
(3)第4次实验中,弹簧测力计示数是___________N。
【答案】
(1)1.8
(2)越大物块对长木板(3)2.2
【解析】
(1)由图乙知,弹簧测力计的分度值为0.2N,示数为1.8N。
(2)由1、2两次实验数据分析知,当压力相同时,物块与长木板的接触面越粗糙,物块受到的滑动摩擦力越大;由2、3两次实验可知:
增加物块上砝码的质量,从而增大物块对长木板的压力。
(3)由2、4两次实验可知,物块对长木板的压力相同,接触面的粗糙程度相同,故木块两受到摩擦力相同,故弹簧测力计示数是2.2N。
◆典例二:
(2020陕西)为探究影响滑动摩擦力大小的因素,实验小组的同学用如图-1所示的装置和器材进行实验。
(1)将木块平放在水平长木板上,用弹簧测力计沿______方向拉动