第八章 运动和力
第3节 摩擦力
基础过关全练
知识点1 摩擦力
1.(2022河南洛阳期中)如图所示,斜劈状物体A放在固定的斜面上,其上表面水平,物体B放在A上,A和B一起沿斜面匀速下滑,不计空气阻力。A、B之间 (选填“有”或“没有”)摩擦力,判断依据是 。
2.【劳动教育】(2022安徽中考)小军在整理房间时,用平行于水平地面的力推动玩具箱,如图所示。若地面粗糙程度相同,则箱内玩具越重,箱子运动时受到的滑动摩擦力越 (选填“大”或“小”)。
3.【学科素养·科学思维】(2023云南绥江期中)如图所示,物体重15 N,被水平向右的力F压在竖直墙壁上,当F=60 N时,物体在墙壁上保持静止,此时物体受到的摩擦力是 N,当F=40 N时,物体沿竖直墙壁匀速下滑,这时物体受到的摩擦力是 N。
4.【学科素养·科学探究】小龙同学在家用同一水杯进行“研究滑动摩擦力的大小与什么因素有关”的实验,如图所示。
(1)实验过程中,必须用弹簧测力计沿水平方向拉着水杯做 运动,这样做便于测量滑动摩擦力的大小。
(2)分析图甲、乙可知,在压力一定时, 越大,滑动摩擦力越大。
(3)分析图甲和丙,发现弹簧测力计的示数F1
知识点2 摩擦的利用与防止
5.以下事例中,不是有益摩擦的是 ( )
A.骑自行车时车轮与路面间的摩擦
B.拿东西时手与物品间的摩擦
C.机械运转时轴承与滚珠间的摩擦
D.写字时粉笔与黑板间的摩擦
6.【劳动教育】(2023河南开封龙亭期末)小明用抹布做清洁,当小明向左擦拭窗户玻璃时,抹布受到玻璃对它的摩擦力方向是向 的。为了擦干净玻璃上一团“顽固”污渍,他加大了用力,这是通过 的方式增大摩擦力。
7.【物理跨体育与健康】试着用摩擦的物理知识来解释如图所示漫画《不公平的拔河》中左侧同学们的疑问。
能力提升全练
8.【学科素养·物理观念】(2023北京中考,3改编,★☆☆)以下实例中,目的是减小摩擦的是 ( )
A.轮滑鞋装有滚轮
B.运动鞋底有凹凸的花纹
C.自行车脚蹬面做得凹凸不平
D.守门员戴着防滑手套
9.【学科素养·物理观念】(2023湖南郴州中考,7,★☆☆)下列有关摩擦力的说法不正确的是 ( )
A.走路时鞋底与路面间的摩擦是有益摩擦
B.自行车刹车时,是通过增大刹车胶皮与钢圈之间的压力来增大摩擦力
C.摩擦力不一定是阻力
D.摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反
10.(2022山东济南市中期末,8,★☆☆)摩擦力在我们的生活中处处可见,它既会带给我们些许困扰,同时又是我们学习、生活的好帮手。如果这个世界没有了摩擦力,下列生活现象仍会发生的是 ( )
A.用粉笔在黑板上写上字
B.大课间在操场上练跑步
C.值日时用抹布擦净玻璃
D.微风吹动树叶摇曳多姿
11.(2020湖南株洲中考,12,★★☆)小华在班上擦黑板时隐隐约约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
12.(2023四川眉山中考,31,★★☆)如图所示,在水平桌面上放置A、B两个长方体物块,A物块受到水平向右拉力F1=5 N,B物块受到水平向左拉力F2=8 N,此时A、B两物块一起向左做匀速直线运动,则A对B的摩擦力为 N,水平桌面对B的摩擦力为 N。
13.(2022广东广州从化期中,11,★★☆)如图所示,物块A在拉力F的作用下以0.1 m/s的速度水平向左做匀速直线运动(不计弹簧测力计的重力)。
(1)物块A受到摩擦力的大小f1= N;
(2)当物块A以0.2 m/s的速度在相同地面上水平向左做匀速直线运动时,受到摩擦力f2,则f2 f1(选填“>”“=”或“<”)。你的依据是: 。
14.【物理跨体育与健康】(2020湖北随州中考,28改编,★★☆)如图所示,在体育课上小明从被竖直的绳子吊着的爬杆上匀速下滑,请画出此时人在竖直方向的受力示意图。
15.【实验探究·新实验】(2021辽宁铁岭中考,30节选,★★☆)在探究“滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中,找来质量相同但表面粗糙程度不同的木块1、2和砝码若干。
压力F/N 2 4 6 8
木块1 摩擦力f1/N 0.5 1 1.5 2
木块2 摩擦力f2/N 0.2 0.4 0.8
(1)将木块1和2分别放到水平放置的长木板上,用弹簧测力计沿 方向匀速直线拉动木块。利用砝码改变木块对木板的压力重复上面的操作,将实验数据记录在表格中。由数据可得:当接触面粗糙程度一定时,滑动摩擦力大小与压力成 比。表格空白处数据应为 N,通过分析表格中的数据可以得出:对于粗糙程度不同的接触面,滑动摩擦力与压力的比值 (填“不同”或“相同”)。
(2)将木块1沿图中虚线切为两部分,将a部分放在b上,所测得的滑动摩擦力与没有切时相比将 (填“不变”“变大”或“变小”)。
素养探究全练
16.【科学思维】如图甲,重3 N的物体在水平压力F的作用下,压在竖直的墙壁上,F大小随时间t的变化关系及物体运动的速度随时间t的变化关系如图乙所示,由图象可知:
(1)当t=1 s时,物体所受摩擦力为 N;
(2)在2~4 s内物体做 运动(选填“加速”“减速”或“匀速”);
(3)当t=5 s时,物体所受摩擦力为 N。
17.【科学探究】绒绒同学家中正在装修,手边有质量和表面粗糙程度均不同且带有挂钩的三个短木板A、B、C(A表面粗糙程度最大,C表面粗糙程度最小),还有一块长木板。学习了滑动摩擦力的知识后,请利用以上材料和调好的弹簧测力计、细线等器材,探究“压力一定时,滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系”。要求:
(1)写出实验步骤;(可画图辅助说明)
(2)画出实验数据记录表格。
答案全解全析
基础过关全练
1.见解析
解析 当B随A一起沿斜面匀速下滑时,A、B之间没有相对运动或相对运动趋势,所以A、B之间不存在摩擦力。
2.大
解析 地面粗糙程度相同时,箱内玩具越重,则地面受到的压力越大,故箱子运动时受到的滑动摩擦力越大。
3.15 15
解析 当F=60 N时,物体在竖直墙壁上保持静止,物体处于平衡状态,则物体在竖直方向上受到的重力和静摩擦力是一对平衡力,所以摩擦力大小等于重力,为15 N;当F=40 N时, 物体沿竖直墙壁匀速下滑,说明物体处于平衡状态,物体受到的重力和墙对物体向上的滑动摩擦力是一对平衡力,故此时物体受到的摩擦力大小为15 N。
4.(1)匀速直线 (2)接触面的粗糙程度
(3)接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大 (4)压力大小 接触面粗糙程度
解析 (1)实验过程中,必须用弹簧测力计沿水平方向拉着水杯做匀速直线运动,水杯处于平衡状态,根据二力平衡条件可知,这时拉力大小才等于滑动摩擦力的大小;(2)分析图甲、乙可知,接触面所受压力相同,图乙为毛巾表面,接触面粗糙程度较大,且滑动摩擦力也大,故可得出在压力一定时,接触面粗糙程度越大,滑动摩擦力越大的结论;(3)图甲和丙接触面粗糙程度相同,但是丙水杯中装有水,木板受到的压力较大,故推知“F1
6.右 增大压力
解析 当小明向左擦拭玻璃时,抹布相对于玻璃向左移动,滑动摩擦力的方向与相对运动的方向相反,则抹布受到玻璃的摩擦力方向是向右的;为了擦干净玻璃上一团“顽固”污渍,他加大了用力,增大了玻璃所受压力,从而增大了摩擦力。
7.见解析
解析 涂上肥皂水,减小了图甲中左侧同学与绳子间接触面的粗糙程度,从而减小了左侧同学与绳子间的摩擦,故他们抓不住绳子;穿上旱冰鞋,图乙中左侧同学与地面间的摩擦为滚动摩擦,且该滚动摩擦小于右侧一个同学与地面间的摩擦,故左侧同学拉不过右侧的同学。
能力提升全练
8.A 轮滑鞋装有滚轮,用滚动代替滑动,减小了摩擦,故A符合题意;运动鞋底有凹凸的花纹、自行车脚蹬面做得凹凸不平、守门员戴着防滑手套,均是使接触面变得更粗糙,增大了摩擦力,B、C、D均不符合题意。
9.D 走路时,脚向后蹬地,地面对鞋底产生向前的摩擦力使人获得前进的动力,是有益摩擦,故A不符合题意;自行车刹车时,刹车胶皮与钢圈之间的压力增大,摩擦力增大,故B不符合题意;摩擦力不一定是阻力,比如人行走时地面对鞋底的摩擦力是使人前进的动力,故C不符合题意;人前进时,受到摩擦力的方向与人运动的方向相同,故D符合题意。
易错警示 当摩擦力阻碍物体的运动时,摩擦力的方向与物体的运动方向相反;当摩擦力作为物体运动的动力时,其方向与物体的运动方向相同。
10.D 微风吹动树叶摇曳多姿,是力改变了物体的运动状态,与摩擦力无关,故D符合题意。
11.B 小华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,黑板刷对黑板有一个压力,且黑板刷和黑板之间接触面粗糙,所以黑板刷受到黑板的摩擦力作用;小华给黑板刷的施力方向与竖直方向夹角较小时(大于0),黑板刷对黑板有一个压力,虽然黑板刷没有滑动,但是黑板刷与黑板有相对运动的趋势,所以黑板刷受到黑板的摩擦力作用。
12.5 3
解析 A向左做匀速直线运动,受到的摩擦力与拉力是平衡力,大小相等,为5 N,即B对A的摩擦力为5 N,A对B的摩擦力与B对A的摩擦力是一对相互作用力,大小相等,则A对B的摩擦力为5 N;A、B一起向左做匀速直线运动,将A、B看成一个整体,受平衡力作用,则水平桌面对B的摩擦力为f=F2-F1=8 N-5 N=3 N。
13.(1)2.8 (2)= 滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关,与速度无关
解析 (1)弹簧测力计拉着物块A以0.1 m/s的速度水平向左运动,物块A在水平方向上受到平衡力作用,即滑动摩擦力和拉力大小相等,由图可知测力计的示数为2.8 N,则物块A受到摩擦力的大小f1=F=2.8 N;(2)当物块A以0.2 m/s的速度在相同地面上水平向左运动时,压力大小和接触面的粗糙程度均没有改变,则物块A受到的滑动摩擦力大小不变。
14.如图所示
解析 小明在竖直方向上受到重力和摩擦力,因为他在竖直的爬杆上匀速下滑,竖直方向上受力平衡,重力方向竖直向下,所以摩擦力方向竖直向上,且两力大小相等。
15.(1)水平 正 0.6 不同 (2)不变
解析 (1)根据二力平衡条件可知,应用弹簧测力计拉着木块在水平方向上做匀速直线运动;对比实验数据,接触面的粗糙程度相同,压力越大,滑动摩擦力越大,滑动摩擦力大小与压力大小比值一定,所以滑动摩擦力与压力成正比;木块2对木板的压力为2 N时,木块2受到的摩擦力为0.2 N,根据上面的结论可知,当木块2对木板的压力为6 N时,木块2受到的摩擦力变为0.6 N;根据表格数据可知,对于粗糙程度不同的接触面,滑动摩擦力与压力的比值不同。(2)因为滑动摩擦力的大小与压力的大小和接触面的粗糙程度有关,将木块1沿图中虚线切为两部分,将a部分放在b上,木块对木板的压力、接触面的粗糙程度没有发生变化,故所测得的滑动摩擦力与没有切时相比将不变。
素养探究全练
16.(1)3 (2)加速 (3)3
解析 (1)由图乙v t图象可知,在0~2 s内,物体静止,处于平衡状态,由二力平衡条件可知,此时物体受到的摩擦力和物体的重力是一对平衡力,所以f=G=3 N;(2)由图乙中的v t图象可知,在2~4 s内物体的速度越来越大,物体做加速运动;(3)由图乙中的v t图象可知,在4~6 s内物体做匀速直线运动,处于平衡状态,由二力平衡条件可知,t=5 s时,物体受到的摩擦力为3 N。
17.(1)①将三个短木板叠放在一起放置在长木板上,A在最下面,用弹簧测力计沿水平方向匀速直线拉动A,读出弹簧测力计的示数;②将三个短木板叠放在一起放置在长木板上,B在最下面,用弹簧测力计沿水平方向匀速直线拉动B,读出弹簧测力计的示数;③将三个短木板叠放在一起放置在长木板上,C在最下面,用弹簧测力计沿水平方向匀速直线拉动C,读出弹簧测力计的示数。将弹簧测力计示数记录在实验数据记录表格中,分析数据得出结论。
(2)
实验 次数 放置 方式 拉力大 小F/N 滑动摩擦 力大小f/N
1 A在最下面
2 B在最下面
3 C在最下面
解析 探究“压力一定时,滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系”时,根据控制变量法实验思想可知,需要控制压力的大小相同,改变接触面的粗糙程度,分别测出物体匀速直线运动时弹簧测力计拉力的大小,据此设计实验步骤及实验数据记录表格。
