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沪粤版八年级下册物理探究滑动摩擦力知

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01摩擦力相关概念

1.定义:两个相互接触的物体,当它们发生相对运动(或者有相对运动的趋势)时,就会在接触面上产生一种阻碍相对运动(或者相对运动的趋势)的力,这种力叫摩擦力。

2.产生条件(缺一不可):

①两物体相互接触:不接触的物体之间一定没有摩擦力;

②相互挤压:两个物体之间有压力;

③发生相对运动或将要发生相对运动;

④接触面粗糙:只要有一个接触面是光滑的,就不会有摩擦力。

3.摩擦力的方向确定:

(1)与相对运动方向相反;(2)根据受力平衡确定;

4.摩擦力与运动的关系:摩擦力阻碍相对运动,但并不一定阻碍物体的运动;

摩擦力大部分情况下是阻力,但摩擦力也可以是动力。

以下关于摩擦力说法正确的是(   )

A.摩擦力总是阻碍物体的运动B.只有静止的物体才受到静摩擦力

C.摩擦力的大小总是与物体间压力有关D.静止的物体可以受到滑动摩擦力

D(1)摩擦力是一个物体在另一个物体表面上运动或有相对运动的趋势时,受到的阻碍相对运动或相对运动趋势的力,与相对运动或相对运动的趋势方向相反。(2)相对地面静止的物体和运动的物体都有可能受到静摩擦力;静摩擦力可以作为阻力,也可以作为动力。解:A.摩擦力与物体的相对运动方向相反,它可以是阻力、可以是动力,如传送带上的物体受到的摩擦力是动力,故A错误;B.静止的物体和运动的物体都可以受到静摩擦力,如正在沿着斜向上运动的传送带的物体是运动的,会受到静摩擦力,故B错误;C.滑动摩擦力的大小与物体间压力有关,但静摩擦力与压力无直接关系,故C错误;D.静止的物体可以受到滑动摩擦力,如物体在地面上滑行,地面静止,但受滑动摩擦力,故D正确。故选:D。

关于人走路时,使人向前运动的动力,下列说法正确的是(   )

A.蹬地时鞋底对地面向前的摩擦力B.蹬地时鞋底对地面向后的摩擦力

C.蹬地时地面对鞋底向后的摩擦力D.蹬地时地面对鞋底向前的摩擦力

D物体间力的作用是相互的,相互作用力的大小相等、方向相反、作用在一条直线上、作用在两个物体上。解:人走路时,人脚蹬地面,给地面一个向后的力,反过来地面给人一个向前的力,使人前进。故选:D。

02摩擦力的分类

1.根据运动情况分类:

(1)动摩擦:两个物体之间已经发生相对运动时,产生的摩擦力;

①滑动摩擦;②滚动摩擦;

(2)静摩擦:两个物体之间相对静止,但有相对运动趋势;

(摩擦力的大小随外力的变化而变化);

2.根据是否需要分类(需要的就是有益,不需要的就是有害):

(1)有害摩擦;(2)有益摩擦。

写字过程中,纸与圆珠笔的摩擦是属于(   )

A.滑动摩擦B.滚动摩擦C.静摩擦D.都不是

B一物体在另一物体表面作无滑动的滚动或有滚动的趋势时,由于两物体在接触部分受压发生形变而产生的对滚动的阻碍作用,叫“滚动摩擦”。解:用圆珠笔写字时,笔尖在纸上滚动,阻碍笔尖滚动的摩擦属于滚动摩擦。故选:B。

以下几种关于摩擦力利弊的说法中,正确的是(   )

A.人走路时,脚与地面间的摩擦是有害摩擦,越小越好

B.皮带传动物体的过程中,皮带与物体间的摩擦是有害摩擦

C.骑自行车时,自行车车轴处的摩擦是有害摩擦

D.机车起动时车轮与钢轨间的摩擦是有益的

D(1)有益摩擦要增大,增大摩擦的方法:增大压力,增大接触面的粗糙程度。(2)有害的摩擦要减小,减小摩擦的方法:减小压力,减小接触面的粗糙程度,使接触面脱离,用滚动代替滑动。解:A.人走路时如果鞋底和地面之间没有摩擦,人将无法走动,所以鞋底和地面之间的摩擦是有益摩擦。故A错误。B.皮带和皮带轮之间如果没有摩擦,皮带在轮上会打滑,皮带无法带动轮转动,皮带和皮带轮之间的摩擦是有益摩擦。故B错误。C.自行车启动时,车轮和地面之间的摩擦是有益摩擦。自行车运动过程中,车轮和地面之间的摩擦是有害摩擦,但是并不是毫无益处,例如拐弯时,是利于车轮和地面之间的摩擦。故C错误。D.机车起动时,车轮与钢轨之间的摩擦,是启动车前进的摩擦力,有利于机车启动,是有益摩擦。故D正确。故选:D。

03摩擦力的大小

1.静摩擦力的大小:

(1)根据物体受力平衡求出,一般等于拉力(推力)的大小;

(2)静摩擦力的大小一般会随外力的变化而变化(竖直情况例外);

2.滑动摩擦力大小:

(1)操作:用弹簧测力计拉着物体做匀速直线运动;

(2)原理:二力平衡;

物体做匀速直线运动时,物体在水平方向的拉力和摩擦力是一对平衡力;

一只重为N的木箱放在水平地面上,用N的力沿水平方向推它,木箱仍没动,不计空气阻力,此时木箱受到地面对它水平方向的摩擦力大小为(   )

A.大于NB.等于NC.小于ND.等于N

B物体所受平衡力的条件是两个力大小相等,方向相反,作用在同一条直线上,并且作用在同一个物体上;处于静止状态或匀速直线运动状态的物体受平衡力作用。解:当木箱受到N水平推力时,木箱仍没动,此时物体受到的推力与摩擦力是一对平衡力,所以此时f=F=N,故B正确,ACD错误。故选:B。

04滑动摩擦力大小的影响因素及实验

1.影响滑动摩擦力大小的因素(滑动摩擦力公式:):

(1)压力的大小;

(2)接触面的粗糙程度。

(3)说明:①滑动摩擦力的大小与接触面积大小、运动速度大小(不论匀速、加速、减速)等无关;

②在压力和接触面粗糙程度均不变的情况下,只有物体运动起来了,摩擦力大小就相等。

2.探究影响滑动摩擦力大小的因素试验:

(1)试验原理:二力平衡;

(2)试验操作:使木块在水平面上做匀速直线运动;此时摩擦力等于拉力;

(3)试验方法:控制变量法;

(4)结论:①接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大;②压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。

一块长方体木块各表面的粗糙程度相同,将木块分别平放、侧放和竖放在同一粗糙水平面上。小明分别推木块使其做匀速直线运动,所需的推力(   )

A.平放时最小B.侧放时最小C.竖放时最小D.都相同

D首先根据滑动摩擦力大小的影响因素分析判断木块受到摩擦力的大小只与压力的大小和接触面的粗糙程度有关,与物体的接触面积大小无关,然后根据力的平衡得出所需的推力的大小关系。解:同一木块无论平放、侧放,还是竖放,对水平面的压力相等,都等于木块自身的重力,由题意可知,按三种方式放置时接触面的粗糙程度相同,所以分别推木块使其做匀速直线运动,木块受到的摩擦力大小相等,根据二力平衡条件可知,所需的推力等于摩擦力,即所需的推力都相同。故选:D。

用弹簧测力计拉着重8N的物体在水平面上以2.5m/s的速度做匀速直线运动,弹簧测力计的示数为2N。当绳子突然断开时,则(   )

A.物体速度保持不变,受到的摩擦力小于2N

B.物体速度逐渐减小,受到的摩擦力等于2N

C.物体速度逐渐减小,受到的摩擦力等于8N

D.物体立即停止,受到的摩擦力为0N

B解答此题要抓住两点:①物体的运动状态:匀速直线运动,即平衡状态,根据二力平衡的条件可得到物体所受的滑动摩擦力;②影响滑动摩擦力的因素在绳子断开前后没有变化,因此摩擦力不会改变。解:由于物体在水平面上做匀速直线运动,那么在水平方向上,物体受到一对平衡力的作用:拉力和摩擦力;即这两个力的大小相同,由弹簧测力计的示数可知拉力为2N,因此摩擦力等于2N;当绳子断开后,拉力消失,平衡状态被打破,在摩擦力的作用下,物体速度逐渐减小,物体慢慢停下来,但影响滑动摩擦力的因素没有发生变化,因此摩擦力仍等于2N,只有B符合题意;故选:B。

在“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验中,小爱同学按照如图所示的甲、乙、丙三种情况进行实验:

(1)如图甲所示,实验时小爱同学要知道滑动摩擦力的大小,她应该使木块在水平面上做

___________运动;此时摩擦力__________(选填“大于”“小于”或“等于”)拉力;

(2)在正确操作时,图中F1=0.8N,F2=1.2N,F3=1.6N。比较甲、乙两次实验,得出的结论是:在压力相同时,__________;由乙、丙两图可知,滑动摩擦力的大小与__________大小有关;

(3)在图乙中,弹簧测力计示数F2为1.2N时木块A做匀速直线运动;若弹簧测力计示数增大到2N,此时的木块A所受滑动摩擦力为__________N;

(4)此实验中,不易保持木块做匀速直线运动,可以改为:__________(合理即可)。

(1)匀速直线;等于;(2)接触面越粗糙,滑动摩擦力越大;压力;(3)1.2;(4)让弹簧测力计与物体固定,拉动木板,木块处于静止状态,这样不需要控制物体做运动直线运动,同时便于读数。(1)在“探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的实验中,是运用二力平衡的原理,将摩擦力转换为弹簧测力计的拉力来进行测量的;滑动摩擦力受压力和接触面的粗糙程度的影响,在探究过程中应运用控制变量法;(2)影响滑动摩擦力大小因素有两个:压力大小和接触面的粗糙程度,研究与其中一个因素的关系时,要控制另外一个因素不变,根据图中现象得出结论;(3)根据二力平衡分析受到摩擦力大小,结合压力大小和接触面粗糙程度不变分析;(4)让弹簧测力计与物体固定,不需要控制物体做运动直线运动,同时便于读数。解:(1)实验开始,用较小的力拉木块,木块没动,处于平衡状态,此时摩擦力等于拉力,摩擦力的方向与拉力的方向相反,即水平向左;实验中为了测量滑动摩擦力的大小,应用弹簧测力计沿水平方向匀速直线拉动木块,此时,摩擦力的大小就等于弹簧测力计的示数;甲、乙接触面的粗糙程度相同,压力大小不同,测力计的示数不同,可得滑动摩擦力与压力大小有关;(2)比较甲、乙两次实验,压力相同,接触面的粗糙程度不同,得出的结论是:在压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。比较乙、丙两次实验知,接触面粗糙程度相同,丙中压力大,滑动摩擦力大,故得出的结论是:接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大;(3)在乙图中,弹簧测力计示数F2为1.2N,因木块做匀速直线运动,则根据二力平衡条件可知,物体受到的滑动摩擦力为1.2N,若弹簧测力计示数增大到2N,因压力大小和接触面粗糙程度不变,此时木块A所受滑动摩擦力不变,仍然为1.2N;(4)从实验误差方面来看,原来的方案要保持木块的匀速运动中读数,不容易读得准确,实验中可以让弹簧测力计与物体固定,拉动木板,木块处于静止状态,这样不需要控制物体做运动直线运动,同时便于读数。故答案为:(1)匀速直线;等于;(2)接触面越粗糙,滑动摩擦力越大;压力;(3)1.2;(4)让弹簧测力计与物体固定,拉动木板,木块处于静止状态,这样不需要控制物体做运动直线运动,同时便于读数。

05增大和减小摩擦力的方法

1.增大有益摩擦的方法:

(1)增大压力;(2)增大接触面的粗糙程度;

2.减小有害摩擦的方法:

(1)减少压力;(2)减少接触面的粗糙程度,使接触面光滑;(3)变滑动为滚动,用滚动摩擦代替滑动摩擦;(4)使两接触面分离(加润滑油、气垫、电磁场等)。

在图所示的四个实例中,为了增大摩擦力的是(   )

A.汽车轮胎表面刻有花纹B.车轴承内部装有滚珠

C.气垫船与水之间形成空气层D.磁悬浮列车行驶时不接触轨道

A(1)增大摩擦力的方法:在接触面粗糙程度一定时,通过增大压力来增大摩擦力;在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力。(2)减小摩擦力的方法:在接触面粗糙程度一定时,通过减小压力来减小摩擦力;在压力一定时,通过减小接触面的粗糙程度来减小摩擦力;通过使接触面分离的方法减小摩擦力;用滚动代替滑动的方法来减小摩擦力。解:A.汽车轮胎表面刻有花纹,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A符合题意;B.车轴承内部装有滚珠,是用滚动代替滑动的方法来减小摩擦力,故B不合题意;C.气垫船与水之间形成空气层,是通过使接触面脱离的方法来减小摩擦力,故C不合题意;D.磁悬浮列车行驶时不接触轨道,是通过使接触面脱离的方法来减小摩擦力,故D不合题意。故选:A。

06摩擦力示意图

如图所示,质量为1kg的物体,在大小为20N的水平力F的作用下处于静止状态,画出物体所受摩擦力的示意图。

见解析。先对物体受到哪些力、方向如何进行分析,然后根据物体所处的运动状态来判断力的关系,从而画出摩擦力的示意图。解:用水平力F将物体压在墙壁上,物体处于静止状态,物体在水平方向上受到的压力和墙壁的支持力是一对平衡力,在竖直方向上受到的重力和摩擦力是一对平衡力;物体所受重力的大小为G=mg=1kg×10N/kg=10N,根据二力平衡条件可知,摩擦力大小也是10N,方向竖直向上;过物体的重心,沿竖直向上的方向画一条有向线段,用f表示,即为物体所受摩擦力的示意图,如图所示:




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