6.5科學探究摩擦力

滬科版八年級第六章《熟悉而陌生的力》6.5科學探究：摩擦力【知識梳理】一、滑動摩擦力1.定義：一物體在另一物體表面滑動時所受到的阻礙物體間相對運動的力叫做滑動摩擦力。2.產(chǎn)生滑動摩擦力的條件：①相互接觸；②相互擠壓_；③接觸面粗糙；④做相對運動或有相對運動趨勢。3.滑動摩擦力的方向：與物體相對運動或有相對運動趨勢的方向相反。二、影響滑動摩擦力大小的因素1.滑動摩擦力的大小跟接觸面的粗糙程度大小有關(guān)，在其他條件相同時，接觸面越粗糙，滑動摩擦力越大。2.滑動摩擦力的大小跟壓力有關(guān)，在其他條件相同時，壓力越大，滑動摩擦力越大。三、增大摩擦和減小摩擦的方法1.增大摩擦的方法：增大壓力、增大接觸面的粗糙程度、變滾動為滑動。2.減小摩擦的方法：減小壓力、減小接觸面的粗糙程度、變滑動為滾動、使兩個互相接觸的表面分離。【易錯點】1.摩擦力的方向不一定總是與物體運動的方向相反。摩擦力的方向有時與物體的方向相同，如傳送帶傳送貨物時，如傳送帶傳送貨物時，貨物剛開始由靜止變?yōu)檫\動時受的摩擦力方向與物體的運動方向相同。2.摩擦力不一定是阻力，有時也是動力，如人運動時腳與地面之間的摩擦力就是人前進的動力?！疽?guī)律總結(jié)】1.滑動摩擦力的大小跟壓力和接觸面的粗糙程度大小有關(guān)，壓力越大，接觸面越粗糙，滑動摩擦力越大。2.減小摩擦有四種方法：①在接觸面粗糙程度不變的情況下減小壓力；②在壓力不變的情況下減小接觸面的粗糙程度；③用滾動代替滑動；④使接觸面彼此分離。增大摩擦有三種方法：①在接觸面粗糙程度不變的情況下增大壓力；②在壓力不變的情況下增大接觸面的粗糙程度；③用滑動代替滾動?！镜淅治觥浚?021江蘇鎮(zhèn)江中考）小華使用圖甲裝置來探究影響滑動摩擦力大小的因素。（1）實驗中，應(yīng)沿_______方向拉動彈簧測力計，使木塊在水平木板上作___________運動。（2）某次正確實驗中，彈簧測力計的指針位置如圖乙所示，木塊受到的滑動摩擦力大小為___________N，方向為___________。（3）小華利用圖丙中場景①和②來探究滑動摩擦力與壓力的關(guān)系。請指出她在實驗中明顯的不當之處：___________。（4）在某次實驗中，小華拉動木塊在木板上運動，木塊運動的路程一時間圖像如圖丁所示。若用和分別表示和時間內(nèi)彈簧測力計的示數(shù)，則可判斷___________（填“>”“=”或“<”）?！敬鸢浮克较蛴覄蛩僦本€3.4水平向左沒有控制接觸面的粗糙程度相同=【解析】（1）實驗中應(yīng)沿水平向右方向拉動彈簧測力計，使木塊在水平木板上做勻速直線運動，此時拉力與摩擦力相等，木塊所受摩擦力的大小等于彈簧測力計的示數(shù)。（2）彈簧測力計的一個大格代表1N，一個小格代表0.2N，彈簧測力計示數(shù)是3.4N，則木塊受到的滑動摩擦力大小為3.4N，方向水平向左。（3）探究滑動摩擦力與壓力的關(guān)系，應(yīng)控制接觸面的粗糙程度不變，改變壓力大小，小華實驗中沒有控制接觸面的粗糙程度相同，故不能得出正確結(jié)論。（4）在某次實驗中，小華拉動木塊在木板上運動，由圖像知，在和時間內(nèi)，木塊都做勻速直線運動，拉力和摩擦力大小相等。因為壓力和接觸面的粗糙程度不變，則摩擦力不變，故拉力也不變，即=【思路小結(jié)】摩擦力大小與壓力和接觸面粗糙程度有關(guān)，在探究摩擦力與哪些因素有關(guān)時，要使用控制變量法，控制與該探究因素以外的因素不變。在操作過程中，要保持拉動物體的速度不變，使物體保持勻速直線運動，此時拉力大小等于摩擦力大小?！静倬殹恳弧芜x題1．（2021湖南湘潭中考）用如圖所示的裝置探究滑動摩擦力大小與什么有關(guān)時，下列說法錯誤的是（）A．探究與壓力大小的關(guān)系時，可在木塊上加砝碼B．探究與接觸面積大小的關(guān)系時，可將木塊側(cè)放C．木塊運動的速度越大，滑動摩擦力越大D．本實驗用到了控制變量法【答案】C【解析】探究滑動摩擦力大小與什么有關(guān)實驗中，要探究與壓力大小的關(guān)系時，需要控制接觸面的粗糙程度不變，改變壓力的大小，所以可以在木塊上加砝碼來改變壓力大小，故A正確，A不符合題意；探究與接觸面積大小的關(guān)系時，需要控制接觸面的粗糙程度和壓力大小不變，可將木塊側(cè)放來改變接觸面積，故B正確，B不符合題意；滑動摩擦力大小與接觸面的粗糙程度和壓力大小有關(guān)，與速度無關(guān)，故C錯誤，C符合題意；本實驗是在控制其他量不變的情況下，只研究其中一個變量，這種研究方法就做控制變量法，故D正確，D不符合題意。故選C。2．（2021山東萊蕪中考）拔河是一項喜聞樂見的群眾性體育活動，如圖所示是某校拔河比賽的場景。拔河中用到了摩擦力的相關(guān)知識，下列各種做法，通過增大接觸面的粗糙程度增大摩擦的是（）A．選體重大的隊員 B．選腳更大的隊員C．穿嶄新的運動鞋 D．向地面撒些沙子【答案】C【解析】選體重大的同學，可以通過增大壓力來增大摩擦力，故A不符合題意；摩擦力的大小與受力面積無關(guān)，選腳更大的隊員不會增大摩擦力，故B不符合題意；穿嶄新的運動鞋，可以通過增大接觸面的粗糙程度增大摩擦力，故C符合題意；地面上的沙子能變滑動摩擦為滾動摩擦從而減小摩擦力，故D不符合題意。故選C。3．（2021山東淄博中考）攀巖運動能強身健體，提高協(xié)調(diào)能力。其獨特的魅力吸引著越來越多的人參與。下列攀巖設(shè)備或動作與增大摩擦無關(guān)的是（）A．攀登鞋采用特殊的橡膠，且攀登時與巖石貼合緊密B．攀巖者隨身攜帶的粉袋，方便手掌出汗時蘸取鎂粉C．攀巖者攀登時，腳用力蹬緊巖石D．攀巖者佩戴寬厚的腰帶，安全又舒適【答案】D【解析】攀登鞋采用特殊的橡膠，且攀登時與巖石貼合緊密，增加接觸面的粗糙程度從而增大摩擦力，故A不符合題意；掌出汗時蘸取鎂粉，通過增大接觸面的粗糙程度增大摩擦力，故B不符合題意；攀巖者攀登時，腳用力蹬緊巖石，通過增大壓力從而增大摩擦力，故C不符合題意；攀巖者佩戴寬厚的腰帶，安全又舒適，是為了防止掉落，與摩擦力無關(guān)，故D符合題意。故選D。4．（2021廣西桂林中考）下列與自行車相關(guān)的描述中，為了減小摩擦的是（）A．剎車時用力捏車閘 B．給自行車軸承滴潤滑油C．輪胎表面有凹凸的花紋 D．剎車裝置中墊一塊橡膠皮【答案】B【解析】剎車時用力捏車閘是通過增大壓力的方法增大摩擦的，故A不符合題意；給自行車軸承滴潤滑油是通過使接觸面分離的方法減小摩擦的，故B符合題意；輪胎表面有凹凸的花紋是通過增大接觸面的粗糙程度來增大摩擦的，故C不符合題意；剎車裝置中墊一塊橡膠皮是通過增大接觸面的粗糙程度來增大摩擦的，故D不符合題意。故選B。5．（2021海南中考）如圖所示的四個實例中，目的是增大摩擦的是（）A．墊上滾木搬運重物B．磁懸浮列車懸浮行駛C．輪胎上有凹凸不平的花紋D．給車輪的軸加潤滑油【答案】C【解析】墊上滾木搬運重物是通過變滑動摩擦為滾動摩擦來減小摩擦的，故A不符合題意；磁懸浮列車是利用使相互接觸的兩個面分離來減小摩擦的，故B不符合題意；輪胎上有凹凸不平的花紋是通過增大接觸面的粗糙程度來增大摩擦的，故C符合題意；給車輪的軸加潤滑油是通過減小接觸面的粗糙程度來減小摩擦的，故D不符合題意。故選C。6．（2021湖南長沙八年級月考）如圖所示，有兩個相同的梯形物體，它們在力的作用下，以下列四種方式沿相同的水平面運動。下列對不同情況下物體所受摩擦力的比較，正確的是（）A．f丙>f甲=f丁>f乙 B．f乙>f甲=f丁>f丙 C．f乙>f丁>f甲>f丙 D．f乙>f丙>f丁>f甲【答案】B【解析】丙是滾動摩擦，滾動摩擦其大小最小，其次是甲與丁，由于甲與丁的接觸面的粗糙程度相同，壓力的大小相同，故甲與丁的摩擦力相同，而乙的壓力最大，在接觸面粗糙程度相同時，乙的摩擦力最大，故B正確。故選B。7．（2021安徽馬鞍山八年級期中）從自行車的結(jié)構(gòu)和使用來看，它涉及到不少有關(guān)摩擦力的知識。下列分析中錯誤的是（）A．剎車時用力捏剎車把是通過增大壓力來增大摩擦B．腳踏板凹凸不平是通過增大接觸面積來增大摩擦C．輪胎上有花紋是通過增大接觸面粗糙程度來增大摩擦D．車的前軸、中軸及后軸均采用滾珠軸承為了減小摩擦【答案】B【解析】剎車時用力捏剎車把是在接觸面粗糙程度一定時，通過增大壓力來增大摩擦力，故A正確，不符合題意；腳踏凹凸不平是在壓力一定時，通過增大接觸面的粗糙程度來增大摩擦力，故B錯誤，符合題意；輪胎上制有花紋是在壓力一定時，通過增大接觸面的粗糙程度來增大摩擦力，故C正確，不符合題意；車的前軸、中軸及后軸均采用滾珠軸承，用滾動摩擦代替滑動摩擦，屬于減小摩擦，故D正確，不符合題意。故選B。二、填空題8．（2021江蘇南通八年級期中）如圖所示，小華把一根筷子插在玻璃杯中間，裝滿糙米壓緊并加少許水后，居然可以用筷子把裝糙米的玻璃杯提起來，這是因為：用糙米，通過_______增大摩擦；糙米吸水后發(fā)漲，通過_______增大摩擦。若吸水糙米重2N，玻璃杯重1N，當筷子提著糙米、杯子在空中靜止時，糙米對筷子的摩擦力為_______N，方向_______?！敬鸢浮吭龃蠼佑|面的粗糙程度增大壓力3豎直向下【解析】[1]糙米表面比較粗糙，用糙米，通過增大接觸面的粗糙程度來增大摩擦力。[2]糙米吸水后發(fā)漲，糙米之間相互擠壓，增大壓力，來增大摩擦。[3][4]當筷子提著糙米、杯子在空中靜止時，杯子和糙米整體在豎直方向上，受到豎直向下的重力和豎直向上的摩擦力，兩個力大小相等，所以筷子對糙米的摩擦力為糙米對筷子的摩擦力與筷子對糙米的摩擦力是一對相互作用力，大小相等，方向相反，所以糙米對筷子的摩擦力為3N，方向豎直向下。9．（2021山東德州中考）在“探究影響滑動摩擦力大小因素”時，小強用彈簧測力計沿水平方向拉動木塊，使木塊在水平桌面上做勻速直線運動，測力計的示數(shù)如圖所示，則木塊受到的摩擦力為______N，當水平拉力增大到3N時，木塊受到的摩擦力______（選填“變大”“變小”或“不變”）?！敬鸢浮?.8不變【解析】[1]該測力計的每一個大格是1N，每一個小格是0.2N，故此時的示數(shù)是1.8N；沿水平方向拉著物體做勻速直線運動，物體在水平方向上受到平衡力的作用，根據(jù)二力平衡的條件可知，拉力大小等于摩擦力的大小，故木塊所受的滑動摩擦力大小為1.8N。[2]當拉力增大后，因為木塊對桌面的壓力大小仍等于重力，沒有變化，而且接觸面的粗糙程度也不變，所以摩擦力大小不變。10．（2021湖南株洲中考）如圖為某同學用彈簧測力計測量木塊在水平固定木板上勻速滑動時所受摩擦力的情景。此時，彈簧測力計的讀數(shù)為____N，實驗操作中的錯誤是____。改正錯誤后，通過增減木塊上鉤碼的個數(shù)，可以探究滑動摩擦力的大小與____（填“接觸面的粗糙程度”或“壓力”）的關(guān)系?！敬鸢浮?.4彈簧測力計沒有沿水平方向拉動木塊壓力【解析】[1]由圖可知，彈簧測力計的分度值為0.2N，示數(shù)為1.4N。[2]實驗中需要用彈簧測力計水平拉動木塊在水平木板上做勻速直線運動，根據(jù)二力平衡條件，拉力等于摩擦力,而實驗中彈簧測力計沒有沿水平方向拉動木塊。[3]改正錯誤后，通過增減木塊上鉤碼的個數(shù)，壓力發(fā)生了變化，接觸面的粗糙程度不變，可以探究滑動摩擦力的大小與壓力的關(guān)系。11．（2021湖北湖北中考）如圖所示用手握住重4N的瓶子靜止不動，此時瓶子受到摩擦力的方向______（選填“豎直向上”或“豎直向下”）。當對瓶底施加一個豎直向上20N的推力時，瓶子仍然保持靜止，此時瓶子受到的摩擦力大小為______N?！敬鸢浮控Q直向上16【解析】[1]用手握住重4N的瓶子靜止不動，瓶子受到的重力和摩擦力是平衡力，重力的方向豎直向下，此時瓶子受到摩擦力的方向豎直向上。[2]當對瓶底施加一個豎直向上20N的推力時，瓶子仍然保持靜止，此時瓶子受到的摩擦力大小f=FG=20N4N=16N12．（2021河北古冶八年級期中）自行車是我們熟悉的交通工具。從自行車的結(jié)構(gòu)和使用來看，它涉及到不少有關(guān)摩擦的知識。例如：A．輪胎上刻有花紋B．車輪做成圓形C．在轉(zhuǎn)動部分添加潤滑油D．剎車時用力捏閘E、塑料套緊緊套在車把手上F、車把手上有凹槽G、車軸上裝有滾珠上述各項內(nèi)容中屬于（只填寫各選項前的字母）：（1）通過增大接觸面粗糙程度而增大摩擦的是___________；（2）通過增大壓力而增大摩擦的是：___________；（3）通過變滑動為滾動而減小摩擦的是___________；（4）通過使接觸面彼此分離而減小摩擦的是：___________?！敬鸢浮緼FDEBGC【解析】A．輪胎上刻有花紋，是在壓力一定時，通過增大接觸面的粗糙程度來增大摩擦的；B．車輪做成圓形，是通過變滑動為滾動來減小摩擦；C．在轉(zhuǎn)動部分添加潤滑油，是通過使接觸面彼此分離而減小摩擦的；D．剎車時用力捏閘，是在接觸面的粗糙程度一定時，通過增大壓力來增大摩擦；E．塑料套緊緊套在車把手上，是在接觸面的粗糙程度一定時，通過增大壓力來增大摩擦；F．車把手上有凹槽，是在壓力一定時，通過增大接觸面的粗糙程度來增大摩擦的；G．車軸上裝有滾珠，是通過變滑動為滾動來減小摩擦。綜上分析，（1）通過增大接觸面粗糙程度而增大摩擦的是AF。（2）通過增大壓力而增大摩擦的是DE。（3）通過變滑動為滾動而減小摩擦的是BG。（4）通過使接觸面彼此分離而減小摩擦的是C。13．（2021湖南龍山八年級期末）如圖所示，用8N的力將一個木塊壓在豎直墻壁上，木塊正好能勻速下滑。若木塊的重力為5N，則木塊與墻壁之間的摩擦力的大小為______N，摩擦力的方向是______?！敬鸢浮?豎直向上【解析】[1]木塊勻速下滑時，滑動摩擦力和豎直向下的重力大小相等，故滑動摩擦力大小為f=G=5N。[2]方向與重力的方向相反，重力的方向始終豎直向下，摩擦力的方向是豎直向上。14．（2021湖南寧遠八年級期末）如圖，小華用3.6N拉著一物塊以2m/s的速度在水平地面上勻速前進，物塊受到的滑動摩擦力的大小為______N；當速度增加到4m/s時，物塊受到的滑動摩擦力的大小為______N。【答案】3.63.6【解析】[1]當拉著一物塊以2m/s的速度在水平地面上勻速前進時，由圖示知，彈簧測力計的分度值為0.2N，讀數(shù)為3.6N；物塊受到的滑動摩擦力與拉力相等，所以摩擦力為3.6N。[2]當速度增加到4m/s時，壓力大小和接觸面的粗糙程度不變，所以物塊受到的滑動摩擦力的大小不變，仍為3.6N。15．（2020湖南通道八年級期中）在體育競技比賽中，很多項目的比賽技巧應(yīng)用到物理知識：拔河比賽時，運動員不能踩到沙粒，這是因為沙粒容易滾動從而減小________?！敬鸢浮磕Σ痢窘馕觥可沉Ｈ菀诐L動從而減小摩擦力，即變滑動為滾動，滾動的摩擦力比滑動摩擦力小。三、作圖題16．（2021廣西梧州中考）請在圖中畫出在水平公路上勻速行駛的汽車受到摩擦力的示意圖。【答案】【解析】由題意知，汽車在水平公路上勻速行駛，則它受到的摩擦力方向與運動方向相反，作用在重心上，所以示意圖如下：17．（2021湖南澧縣八年級期末）如圖所示，一個方形木塊從斜面上滑下，請畫出木塊下滑時所受重力和摩擦力的示意圖。【答案】【解析】木塊所受重力方向豎直向下；木塊從斜面上滑下時，滑動摩擦力平行于斜面向上，作用點都畫在木塊重心上。如圖所示：四、實驗題18．（2021山東煙臺中考）在“探究影響滑動摩擦力大小的因素”的實驗中，某小組用同一物塊按照圖甲、乙，丙進行了三次實驗。（1）實驗過程中，彈簧測力計必須沿水平方向拉著物塊做__________運動，此時滑動摩擦力的大小等于彈簧測力計的示數(shù)。（2）進行__________兩次實驗，是為了探究滑動摩擦力大小與壓力大小之間的關(guān)系；（3）實驗中發(fā)現(xiàn)丙圖中彈簧測力計的示數(shù)比甲圖中的大，由此可以得到的結(jié)論是：____________。（4）在交流評估環(huán)節(jié)中，某同學總認為滑動摩擦力的大小還與接觸面積有關(guān)，為了驗證他的想法，他進行了如下設(shè)計：將甲圖中的物塊豎直切掉一半重新進行實驗，測得物塊所受摩擦力與甲圖中測得的數(shù)據(jù)進行比較，從而得出結(jié)論。請對該同學的設(shè)計方案進行評估_______?！敬鸢浮縿蛩僦本€甲、乙壓力一定時，接觸面越粗糙，滑動摩擦力越大該同學的實驗方案沒有控制壓力一定，所得結(jié)論是錯誤的【解析】（1）實驗中需要測量滑動摩擦力的大小，需要用彈簧測力計沿水平方向拉著物塊做勻速直線運動，受到的摩擦力與拉力大小相等。（2）要探究滑動摩擦力大小與壓力大小之間的關(guān)系，應(yīng)改變壓力大小、控制接觸面的粗糙程度不變，圖中甲、乙兩次實驗符合條件。（3）丙圖和甲圖中接觸面的壓力大小相同，丙圖的毛巾表面更粗糙，彈簧測力計的示數(shù)更大，說明摩擦力更大，由此可得結(jié)論：當壓力一定時，接觸面越粗糙，滑動摩擦力越大。（4）要驗證滑動摩擦力的大小是否與接觸面積有關(guān)，應(yīng)改變接觸面積，同時要控制壓力和接觸面的粗糙程度不變。而該同學將物塊豎直切掉一半重新進行實驗，改變了接觸面積，但也改變了壓力，這樣的做法是錯誤的，故得到的實驗結(jié)論是錯誤的。19．（2021貴州貴州中考）瑞瑞同學用下圖實驗裝置“探究影響滑動摩擦力大小的因素”，請你與他合作，回答下列問題：（1）緩慢拉動木板B，直到物塊A與木板B之間發(fā)生相對滑動，觀察某時刻彈簧測力計示數(shù)（如圖）為______N；（2）若保持A、B間接觸面粗糙程度、接觸面積大小不變，在A上增加鉤碼，重復（1）操作，彈簧測力計示數(shù)變大，說明滑動摩擦力大小與______有關(guān)；（3）若保持______不變，在B上分別鋪棉布、毛巾，重復（1）操作，彈簧測力計示數(shù)發(fā)生變化，說明滑動摩擦力大小與接觸面粗糙程度有關(guān)；（4）若保持A、B間壓力大小、接觸面粗糙程度不變，改變A、B間的接觸面積大小，重復（1）操作，彈簧測力計示數(shù)不變，說明滑動摩擦力大小與______無關(guān)?！敬鸢浮?.4壓力大小壓力大小和接觸面積大小接觸面積大小【解析】（1）由圖可知，彈簧測力計的分度值為0.2N，示數(shù)為3.4N。（2）保持A、B間接觸面粗糙程度、接觸面積大小不變，在A上增加鉤碼，即增大力壓力，彈簧測力計示數(shù)變大，則摩擦力增大，說明滑動摩擦力大小與壓力大小有關(guān)。（3）探究滑動摩擦力大小與接觸面粗糙程度的關(guān)系，應(yīng)保持A、B