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物理八年级下册摩擦力巩固练习
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这是一份物理八年级下册摩擦力巩固练习,文件包含83摩擦力知识解读原卷版docx、83摩擦力知识解读解析版docx等2份试卷配套教学资源,其中试卷共40页, 欢迎下载使用。
•知识点1 摩擦力产生的条件和影响因素
•知识点2 探究影响摩擦力大小因素实验
•知识点3 摩擦力的利用和防止
•作业 随堂检测
知识点1 摩擦力产生的条件和影响因素
1、摩擦力产生的条件:物体之间产生摩擦力必须要具备以下四个条件:第一两物体相互接触且有挤压;第二接触面粗糙;第三两物体发生相对运动或相对运动趋势。
注意:这三个条件必须同时满足才能产生摩擦力。摩擦力可以是静摩擦力或滑动摩擦力,具体类型取决于物体的运动状态。静摩擦力发生在物体有相对运动的趋势但实际并未运动时,而滑动摩擦力则发生在物体实际发生相对运动时。
2、影响摩擦力大小的因素:压力大小和接触面的粗糙程度。
(1)接触面粗糙程度一定时,压力越大摩擦力越大,例如当自行车车胎气不足的时候,骑起来更费力一些。
(2)压力一定时,接触面越粗糙,摩擦力越大。
3、静摩擦大小:物体受到静摩擦力时,物体处于平衡状态(静止),受到的力是平衡力,静摩擦力大小等于静摩擦力作用线上的外力大小(比如推石头推不动,静摩擦力大小等于推力大小,推力如果改变,静摩擦力也随之改变)。
4、摩擦力的种类:在中学物理中,摩擦力分为“滑动摩擦力”、“静摩擦力”、“滚动摩擦力”。
(1)静摩擦力:当相互接触的两个物体相对静止,但是存在着相对运动的趋势时,在接触面之间会产生一个阻碍相对运动的力,这个力就是静摩擦力。
(2)滑动摩擦力:一个物体在另一个物体表面上滑动时产生的摩擦力叫滑动摩擦力。
(3)滚动摩擦力:一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦力叫滚动摩擦力。
5、摩擦力的方向:摩擦力的性质是阻碍相互接触的两个物体间的相对运动或相对运动趋势,所以研究摩擦力的方向时一定要取与研究对象接触的那个物体为参照物,并判断研究对象与参照物之间是否存在相对运动或相对运动趋势;若有,则被研究物体所受的摩擦力一定与此相对运动或相对运动趋势方向相反。
注意:摩擦力的方向与物体实际运动方向是没有任何关系的。
6、静摩擦力的方向判断:滑动摩擦力的方向很容易,而静摩擦力的方向,除了利用定义还可以采用下面的方法进行判断:
(1)假设法:产生静摩擦力的条件是物体间有相对滑动的趋势,静摩擦力的方向则与物体间相对滑动趋势的方向相反;因此要确定静摩擦力的方向,必须先要判断物体间相对滑动的趋势的方向。
(2)用平衡条件判断:有些物体间的相对滑动趋势不明显,用假设法也不易判断静摩擦力的方向,但如果物体处于平衡状态,则可用物体平衡条件来判断物体是否受静摩擦力,其方向如何。
(3)由运动状态判断:有些静摩擦力的方向与物体的运动状态紧密相关,因此只有由物体的运动状态来判断物体所受的摩擦力的方向。
(4)有两种可能的静摩擦力方向的判断:有些静摩擦力在同一问题中有两种可能的方向,处理这类问题有两种方法:一是分两个方向进行讨论,二是用绝对值不等式求解。
【典例1】完全相同的木块A和B以甲、乙两种方式放置在同一水平桌面上,在水平方向的作用力下A、B一起做匀速直线运动,如图所示。已知大小为20N,则( )
①甲图中,AB间的摩擦力大小为0
②甲图中,木块A受到4个力的作用
③乙图中,推力的大小为20N
④两图中B所受摩擦力方向都是水平向左
A.只有①③正确B.只有①④正确
C.只有②③正确D.只有②④正确
【答案】A
【详解】①在甲图中,、一起做匀速直线运动,相对于没有相对运动的趋势,所以、间的摩擦力大小为,故①正确;
②对甲图中的进行受力分析,在竖直方向上,受到自身的重力、对的压力以及地面对的支持力;在水平方向上,受到水平向右的拉力和地面对水平向左的摩擦力,一共受到个力的作用,故②错误。
③因为两种情况下、整体对桌面的压力大小不变(都等于、的重力之和),且接触面的粗糙程度不变,根据影响滑动摩擦力大小的因素可知,整体所受摩擦力大小不变。又因为、一起做匀速直线运动,处于平衡状态,拉力与摩擦力是一对平衡力,已知,所以乙图中推力的大小也为,故③正确;
④在甲图中,与一起做匀速直线运动,没有相对运动或相对运动的趋势,所以不受摩擦力;在乙图中,受到对它水平向右的推力,做匀速直线运动,所以受到地面对它水平向左的滑动摩擦力,并不是两图中所受摩擦力方向都是水平向左,故④错误。
综上,①③正确。
故选A。
【变式1-1】喜迎元旦,育才学校组织了拔河比赛,如图甲乙两队在比赛,最终甲队获胜。以下说法正确的是( )
A.甲队受到地面的摩擦力小于乙队受到地面的摩擦力
B.甲队受到地面的摩擦力等于乙队受到地面的摩擦力
C.甲队对乙队的拉力大于乙队对甲队的拉力
D.甲队对乙队的拉力等于乙队对甲队的拉力
【答案】D
【详解】AB.双方之间的拉力并不是决定胜负的因素,哪边能获胜取决于哪边的摩擦力大,甲队获胜,则甲队受到地面的摩擦力大于乙队受到地面的摩擦力,故AB错误;
CD.力的作用是相互的,甲队对乙队的拉力和乙队对甲队的拉力是一对相互作用力,大小相等,故C错误,D正确。
故选D。
【变式1-2】滑板车是青少年喜爱的玩具之一。用脚向后蹬地,滑板车会沿地面向前运动,这说明力的作用是 ;如果不再蹬地,由于滑板车具有 继续向前运动,因受到地面的 最后停下来,这表明力可以改变物体的 ;滑板车静止,人的两脚站立在滑板车上时,人 (选填“受”或“不受”)摩擦力。
【答案】 相互的 惯性 摩擦力 运动状态 不受
【详解】[1]用脚向后蹬地,滑板车会沿地面向前运动,脚给地施加力的同时,地也给脚施加了力,说明物体间力的作用是相互的。
[2]不再蹬地,滑板车会继续向前运动,说明滑板车保持了原本的运动状态,原因是滑板车具有惯性。
[3][4]运动的物体最终能停下来是因为受到了阻力,滑板车停下来是因为受到了地面的摩擦力,说明力能改变物体的运动状态。
[5]竖直方向上人受到了滑板车的支持力和自身的重力,由于保持静止,因此滑板车对人的支持力和人的重力二力平衡,大小相等方向相反。而在水平方向,人和滑板车均没有运动,且人与滑板车之间没有相对运动的趋势,因此人没有受到摩擦力。
【变式1-3】如图所示,A、B两个粗糙程度相同的物体以甲、乙两种不同的方式叠放在同一水平地面上,分别用水平方向的拉力F甲和F乙使AB一起向右运动,甲运动的s-t图像和乙运动的v-t图像分别如图丙、丁所示。则甲图中A、B两物体共同运动的速度为 m/s,已知F甲=10N,则甲图中A物体受到的摩擦力f1= N,乙图中B物体的摩擦力f2= N。
【答案】 3 0 10
【详解】[1]由图丙可知,甲图中A、B两物体共同运动的速度为
[2]甲图中AB一起向右运动,A物体相对于B物体静止,无摩擦力产生,A物体受到的摩擦力f1=0N。
[3]甲图中AB一起向右运动,拉力和地面的摩擦力是平衡力,地面的摩擦力f地=F甲=10N
乙图中AB看成整体,拉力和地面的摩擦力是平衡力,压力和接触面的粗糙程度不变,摩擦力不变,所以F乙=f地=F甲=10N
乙图中B向右匀速直线运动,拉力和A对B的摩擦力是平衡力,B物体的摩擦力f2=F乙=10N
知识点2 探究影响摩擦力大小因素实验
1、实验目的、原理、方法
(1)实验目的:探究影响滑动摩擦力大小的因素。
(2)实验原理:二力平衡的条件;
(3)实验方法:控制变量法、转换法。
2、实验器材:木块(有拉环)、弹簧测力计、长木板、毛巾、砝码、水平桌面。
3、器材作用及图像
(1)长木板和毛巾:改变接触面粗糙程度。
(2)木块(有拉环):实验对象。
(3)弹簧测力计:拉动木块匀速运动。
(4)砝码:改变木块对水平桌面的压力。
4、实验步骤
步骤①用弹簧测力计匀速拉动木块,使它沿水平长木板滑动,从而测出木块与长木板之间的滑动摩擦力。
步骤②在木块上面放一个砝码,改变木块对长木板的压力,测出此种情况下的摩擦力。
步骤③把毛巾铺在长木板上面,保持木块上的砝码不变,测出此种情况下的摩擦力。
5、实验结论及应用
(1)滑动摩擦力的大小跟接触面所受的压力有关,接触面受到的压力越大,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,滑动摩擦力越大。
注意: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。
【典例2】物理实验小组的同学们用如图所示的装置研究影响滑动摩擦力大小的因素。
(1)请根据猜想2将经历2填入表格中(合理即可)。
(2)小明用调好的弹簧测力计水平匀速直线拉动木块,使其在水平长木板上向右匀速直线运动,弹簧测力计示数即等于滑动摩擦力,利用的原理是 。甲、乙两个实验说明滑动摩擦力的大小与 有关。
(3)小明还要研究“滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度是否有关”,下一步的操作应该保持 不变,改变 ,得出的结论是 。
(4)同组的小亮同学对小明的实验装置进行改进,设计了如图丙所示的实验方案,改进后实验装置的优点是 (合理即可),木块所受滑动摩擦力的大小与木板的运动速度 (选填“有关”或“无关”)。
【答案】(1)地面越粗糙,推箱子越费力
(2) 二力平衡 压力大小
(3) 压力 接触面的粗糙程度 在压力一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大
(4) 弹簧测力计示数稳定,便于读数(或不需要匀速拉动木板,便于操作) 无关
【详解】(1)由生活经历“地面越粗糙,推箱子越费力”,可猜想:滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。
(2)[1]由图可知,将木块放在水平长木板上,用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,使其做匀速直线运动,木块在水平方向上受到测力计的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力,由二力平衡条件可知,此时弹簧测力计对木块的拉力等于木块受到的滑动摩擦力。
[2]甲、乙两图中,接触面的粗糙程度相同,压力越大,弹簧测力计的示数越大(即滑动摩擦力越大),由此可知,滑动摩擦力的大小与压力大小有关。
(3)[1][2][3]要研究“滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度是否有关”,由控制变量法可知,应保持压力不变,改变接触面的粗糙程度;由实验可得出的结论是:在压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
(4)[1]由图丙可知,改进后的装置中,在拉动长木板时,木块相对于地面始终是静止的,故实验时不需要匀速拉动木板,实验操作方便,而且弹簧测力计示数稳定,便于读数。
[2]由实验可知,滑动摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关,与物体运动速度无关。
【变式2-1】如图所示,为了研究影响滑动摩擦力大小的因素,某实验小组用一个砝码、一块木块、两块材料相同但粗糙程度不同的长木板进行了三次实验。下列说法正确的是( )
A.用弹簧测力计拉动木块,木块受到的滑动摩擦力大小就等于拉力大小
B.甲实验中,木块速度越大,木块受到的滑动摩擦力越大
C.乙实验中,当木块做匀速直线运动时,砝码不受摩擦力
D.甲、丙两次实验可得出滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度有关
【答案】C
【详解】A.只有沿水平方向拉着木块做匀速直线运动,木块在水平方向上受到平衡力的作用,拉力大小才等于摩擦力的大小,故A错误;
B.实验中以不同速度拉动木块时,压力大小和接触面的粗糙程度不变,摩擦力大小不变,故B错误;
C.乙实验中,当木块做匀速直线运动时,砝码也做匀速直线运动,二者之间没有相对运动或相对运动趋势,砝码水平方向不受摩擦力,故C正确;
D.甲、丙两次实验,压力大小不同,接触面粗糙程度不同,存在两个变量,故不能得出滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度有关,故D错误。
故选C。
【变式2-2】请完成下列填空。如图,在“探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的实验中,用弹簧测力计 (选填“匀速”或“加速”)水平拉动物块A,图示操作探究的是滑动摩擦力的大小与 的关系。
【答案】 匀速 压力大小
【详解】[1]根据二力平衡条件可知,用弹簧测力计匀速水平拉动物块A,物块受力平衡,拉力与滑动摩擦力是一对平衡力,大小相等,即弹簧测力计的示数等于滑动摩擦力的大小。
[2]由图可知,物块都放在木板表面,接触面粗糙程度相同,右图中物块上有一个砝码,所以右图中物块对木板的压力等于物块与砝码的总重力,大于左图中物块对木板的压力,两图中压力大小不同,因此探究的是滑动摩擦力的大小与压力大小的关系。
【变式2-3】学习完滑动摩擦力之后,同学们根据自己的生活体验对影响滑动摩擦力大小的因素进行探究。
(1)小伟同学想到从一摞书中抽出一本书时,越底下的书抽起来越费力,猜想滑动摩擦力大小可能与 有关。小明同学则根据下雨天在路面上铺上碎石或煤渣,可以防止汽车打滑,猜想滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。
为了检验上述有关猜想是否正确,小伟和小明选用了一块底面与各个侧面粗糙程度均相同的长方体木块,并设计了如图所示的实验方案:
(2)实验前要先把弹簧测力计在 方向上调零。实验过程中,要用弹簧测力计拉着木块沿水平方向做 运动,如图乙所示,记录此时弹簧测力计的示数为 。
(3)通过实验 ,可解释小伟同学的猜想。
(4)比较实验甲、丙,可以得出结论: 。
(5)若突然加速拉动木块做直线运动,则木块受到的滑动摩擦力将 (选填“变大”“变小”或“不变”)
【答案】(1)压力
(2) 水平 匀速直线 3.4N
(3)甲、乙
(4)压力一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大
(5)不变
【详解】(1)小伟同学抽书时,越底下的书抽起来越费力,是因为底下的书受到的压力越大,所以可猜想:滑动摩擦力大小可能与压力有关。
(2)[1]因为在实验过程中要使用弹簧测力计水平拉动物体,故应在水平方向上调零。
[2]实验过程中,要用弹簧测力计拉着木块做匀速直线运动,此时木块处于平衡状态,拉力和滑动摩擦力是一对平衡力,大小相等,弹簧测力计的示数就等于滑动摩擦力的大小。
[3]由图乙可知,弹簧测力计的分度值为0.2N,指针指示在3~4N之间2小格处,故示数为3.4N。
(3)要验证小伟的猜想,需要控制接触面的粗糙程度相同,只改变压力大小。由图可知,甲、乙两图中,接触面的粗糙程度相同,物体对接触面的压力不同(甲图单独放置木块,乙图中木块上加了一个砝码),故通过实验甲、乙可解释小伟的猜想。
(4)比较甲、丙两图可知,木块对接触面的压力相同,接触面越粗糙,弹簧测力计的示数越大,故可得:在压力一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
(5)木块受到的滑动摩擦力与压力大小和接触面的粗糙程度有关,当突然加速拉动木块做直线运动,此时木块受到的压力和接触面的粗糙程度均不变,故木块受到的滑动摩擦力不变。
知识点3 摩擦力的利用和防止
1、摩擦力的种类
(1)滑动摩擦:相互接触的两个物体,当它们之间有相对运动时,产生的摩擦力。
(2)滚动摩擦:相互接触的两个物体,当一个物体在另一个物体上发生滚动时,产生的摩擦力。
(3)静摩擦力:相互接触的两个物体,当它们有相对运动趋势,但它们之间处于相对静止时产生的摩擦力。
2、增大有益摩擦的方法
(1)增大接触面的粗糙程度,如汽车轮胎做上花纹。
(2)增大压力,如骑自行车捏闸的力越大,摩擦力越大。
(3)变滚动为滑动,如汽车急刹车时车只滑不滚。
(4)变湿摩擦为干摩擦。
3、减小有害摩擦的方法
(1)使接触面变光滑。
(2)减小压力。
(3)用滚动代替滑动。
(4)使接触面分离。
(5)变干摩擦为湿摩擦。
【典例3】如图所示的实例中,为了减小摩擦的是( )
A.瓶盖上有竖条纹B.运动员不断刷冰面
C.刹车时用力捏闸D.运动员手上涂镁粉
【答案】B
【详解】A.瓶盖上的竖条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,方便拧开瓶盖,故A不符合题意;
B.运动员刷冰面,会使冰面熔化形成一层水膜,使接触面分离的方法减小摩擦力,让冰壶滑行得更远,故B符合题意;
C.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,使车更快停下,故C不符合题意;
D.运动员手上涂镁粉,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,防止打滑,故D不符合题意。
故选B。
【变式3-1】同学们讨论摩擦力的应用时,下列说法不合理的是( )
A.塔山公园的林荫小道表面做防滑处理,是通过增大接触面粗糙程度来增大摩擦力
B.自行车骑行时,后轮受到的摩擦力是推动车子前进的动力
C.给门锁的锁芯加润滑油,是通过使接触面分离的方式减小有害摩擦力
D.若世间不存在摩擦力,我们仍可以正常走路、握笔写字、驾驶汽车
【答案】D
【详解】A.塔山公园的林荫小道表面做防滑处理,在压力一定时,通过增大接触面粗糙程度来增大摩擦力,该说法合理。故A不符合题意;
B.自行车骑行时,后轮是主动轮,相对地面有向后运动的趋势,所以后轮受到地面向前的摩擦力,这个摩擦力推动车子前进,是动力,该说法合理。故B不符合题意;
C.给门锁的锁芯加润滑油,润滑油可以在接触面之间形成油膜,使接触面彼此分离,从而减小有害摩擦,该说法合理。故C不符合题意;
D.人走路时,脚向后蹬地,地面给脚向前的摩擦力使人前进;握笔写字时,依靠手与笔之间的摩擦力才能握住笔并书写;驾驶汽车时,轮胎与地面的摩擦力对汽车的启动、刹车等都很关键。若世间不存在摩擦力,这些动作都无法正常进行,该说法不合理。故D符合题意。
故选D。
【变式3-2】为了迎战中考,放松心情,银川某中学为九年级备考生举行了一场趣味运动会。如图是比赛项目之一的拔河场景,在拔河比赛中应用了许多物理知识:比赛时穿花纹较大的鞋是为了 。比赛双方处于相持阶段,此时比赛双方的同学们对绳子的拉力是一对 (选填“平衡力”或“相互作用力”)。
【答案】 增大摩擦力 平衡力
【详解】[1]比赛时穿花纹较大的鞋,是通过增大接触面的粗糙程度来增大鞋底与地面之间的摩擦力。
[2]在相持阶段,绳子处于静止状态,比赛双方对绳子的拉力大小相等、方向相反、作用在同一条绳子上,符合二力平衡的条件,因此是一对平衡力。
【变式3-3】拔河比赛的诀窍之一是要增大队员与地面的摩擦,应选择体重 (选填“较大”或“较小”)的同学,同时所穿鞋子鞋底的粗糙程度应 (选填“较大”或“较小”)。
【答案】 较大 较大
【详解】[1]在接触面粗糙程度一定时,体重较大的运动员对地面的压力大,增大了队员与地面的摩擦。
[2]穿鞋底粗糙程度较大的鞋子,可以在压力一定时,增大摩擦力。
1.下列属于增大摩擦的是( )
A.在转轴处安装了滚珠
B.车轮做成圆形
C.轮胎上刻有凹凸不平的花纹
D.给车轴加润滑油
【答案】C
【详解】A.在转轴处安装滚珠,是用滚动代替滑动,减小了摩擦,故A不符合题意;
B.车轮做成圆形,利用滚动来行驶,是用滚动代替滑动,减小了摩擦,故B不符合题意;
C.轮胎上刻有凹凸不平的花纹,增大了接触面的粗糙程度,根据“增大接触面的粗糙程度可以增大摩擦”的原理,这种做法能增大摩擦,故C符合题意;
D.给车轴加润滑油,使接触面彼此分离,减小了摩擦,故D不符合题意。
故选C
2.如图是小朋友玩滑板车的情景,以下分析合理的是( )
A.人对滑板车的压力和滑板车对人的支持力是一对平衡力
B.人和车滑行的速度越快,它们的惯性越大
C.滑板车底部安装有轮子,是为了减小摩擦
D.滑板车滑行过程中所受到的所有力突然消失,将立即停下来
【答案】C
【详解】A.人对滑板车的压力和滑板车对人的支持力是作用在不同物体上的两个力,不是平衡力,故A不符合题意;
B.惯性是物体的固有属性,只与物体的质量有关,与速度无关。人和车的质量不变,惯性大小就不变,故B不符合题意;
C.滑板车底部安装有轮子,是通过变滑动为滚动来减小摩擦,故C符合题意;
D.一切物体在没有受到外力作用的时候,总保持静止状态或匀速直线运动状态,人和车在滑行过程中所受到的力若突然消失,则人和车将匀速直线运动,故D不符合题意。
故选C。
3.如图中的四个实例,目的是为了减小摩擦的是( )
A.鞋底的花纹
B.浴室脚垫做得凹凸不平
C.给自行车车轴加润滑油
D.矿泉水瓶盖上的条纹
【答案】C
【详解】A.鞋底的花纹,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A不符合题意;
B.浴室脚垫做得凹凸不平,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B不符合题意;
C.给自行车车轴加润滑油,是通过使接触面脱离来减小摩擦力,故C符合题意;
D.矿泉水瓶盖上的条纹,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C。
4.如图所示的实例,目的是为了减小摩擦的是( )
A.甲图:守门员戴着防滑手套
B.乙图:在冰壶运动中,运动员不断擦拭冰面
C.丙图:体操运动员上器械前,手上要涂防滑粉
D.丁图:矿泉水瓶瓶盖上刻有竖条纹
【答案】B
【详解】A.甲图,守门员戴着防滑手套是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力,目的不是减小摩擦,故A不符合题意;
B.乙图,在冰壶运动中,运动员不断擦拭冰面:擦拭冰面会使冰面更光滑,在压力不变的情况下,减小了接触面的粗糙程度,从而减小摩擦,故B符合题意;
C.丙图,体操运动员上器械前,手上要涂防滑粉: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,并非为了减小摩擦。故C不符合题意;
D.丁图,矿泉水瓶瓶盖上刻有竖条纹:在压力一定时,增大了接触面的粗糙程度,从而增大摩擦力,不是为了减小摩擦。故D不符合题意。
故选B。
5.如图甲,用弹簧测力计两次水平拉同一木块,使它在同一水平木板上做匀速直线运动,图乙是它运动的路程随时间变化的图像,下列说法正确的是( )
A.图甲中木块受到的拉力为3.2NB.木块第一次和第二次速度之比为1:2
C.木块两次受到的滑动摩擦力之比为1:2D.木块两次受到的滑动摩擦力之比为1:1
【答案】D
【详解】A.从图甲可知,弹簧测力计的分度值为0.2N,弹簧测力计的示数为3.4N,故图甲中木块受到的拉力为3.4N,故A错误;
B.从图乙可知,木块两次都做匀速直线运动,第一次10s运动路程为50m,第二次10s运动路程为25m,因为时间一定,速度与路程成正比,即木块第一次和第二次速度之比为
故B错误;
CD.从图乙可知,木块两次都做匀速直线运动,压力和接触面的粗糙程度不变,所以滑动摩擦力相等,即木块两次受到的滑动摩擦力之比为1:1,故C错误,D正确。
故选D。
6.在探究滑动摩擦力影响因素的实验里,为提升测量的精确程度,小明借助力传感器(可显示拉力大小)、木块以及传送带,设计了如图所示的装置开展实验。传送带匀速转动之后,下列说法正确的是( )
A.木块所受摩擦力方向向左
B.力传感器所受拉力方向向左
C.木块对传送带的摩擦力方向向左
D.增大传送带转速,力传感器示数变大
【答案】C
【详解】A.当传送带向右匀速运动,木块相对于传送带向左运动,滑动摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反,所以木块受到传送带的摩擦力方向向右,故A错误;
B.木块在水平方向上处于静止状态,受力平衡,它受到向右的滑动摩擦力和力传感器向左的拉力。力传感器对木块的拉力方向向左,根据力的作用是相互的,木块对力传感器的拉力方向向右,故B错误;
C.木块受到传送带的摩擦力方向向右。根据力的作用是相互的,木块对传送带的摩擦力与传送带对木块的摩擦力是一对相互作用力,大小相等,方向相反。因此,木块对传送带的摩擦力方向向左,故C正确;
D.滑动摩擦力的大小只与接触面的粗糙程度和压力大小有关,与物体的运动速度无关。当增大传送带的转速时,木块与传送带之间的压力和接触面的粗糙程度都没有改变,所以木块受到的滑动摩擦力大小不变。由于木块处于平衡状态,力传感器的示数等于滑动摩擦力的大小,因此力传感器的示数不变,故D错误。
故选C。
7.如图所示,在生产和生活中,人们需要根据不同的情况来增大有益摩擦或减小有害摩擦。下列说法不正确的是( )
A.图甲:足球比赛中守门员戴上手套是为了增大摩擦力
B.图乙:运动鞋鞋底通常都有凹凸不平的花纹是为了增大摩擦力
C.图丙:二胡琴师演奏时会在琴弦上抹上松香是为了减小摩擦力
D.图丁:磁浮列车是靠强磁场把列车从轨道上微微托起,从而减小摩擦力
【答案】C
【详解】A.图甲中,守门员戴上手套,是通过增大接触面的粗糙程度来增大手与足球之间的摩擦力,从而更容易接住球。故A正确,不符合题意;
B.图乙中,运动鞋鞋底有凹凸不平的花纹,是通过增大接触面的粗糙程度来增大鞋底与地面之间的摩擦力,以防止滑倒。故B正确,不符合题意;
C.图丙中,二胡是靠弓与弦的摩擦产生振动而发声的。在琴弦上抹松香,是为了增大弓毛与琴弦之间的粗糙程度,从而增大摩擦力,使二胡发声更响亮。故C错误,符合题意;
D.图丁中,磁浮列车是利用磁极间的相互作用,使列车悬浮在轨道上方,从而使车体与轨道脱离接触,极大地减小了列车受到的摩擦力。故D正确,不符合题意。
故选C。
8.太空中,无法用普通钢笔写字。如图所示,是我国研发的“太空圆珠笔”的结构示意图。使用时利用密封在笔内的压缩氮气推动墨水从笔尖流出。下列说法正确的是( )
A.使用时,笔芯内氮气的密度变小
B.使用时,笔芯内的墨水质量不变
C.使用时,笔芯内氮气的质量变小
D.使用时,笔尖与纸张间的摩擦是滑动摩擦
【答案】A
【详解】A.使用时,压缩氮气推动活塞,氮气的体积变大,而氮气的质量不变。根据密度公式,体积增大,密度变小,故A 正确;
B.使用时,墨水从笔尖流出,笔芯内墨水的质量变小,故B 错误;
C.氮气被密封在笔内,使用时其质量不变,故C 错误;
D.笔尖的钢珠在纸张上滚动,因此笔尖与纸张间的摩擦是滚动摩擦,不是滑动摩擦,故D 错误。
故选 A。
9.如图所示,M、N两个物体叠放在水平面上保持静止,同时有的两个水平力分别作用于M、N两物体上,下列分析正确的是( )
A.地面对N的摩擦力为0N
B.地面对N的摩擦力为10N
C.地面对N的摩擦力为20N
D.M和N之间摩擦力为20N
【答案】A
【详解】ABC.把MN看成一个整体,处于静止状态,受到平衡力的作用,在水平方向上受向左的拉力F和向右的拉力F,由于两个拉力大小相等,是一对平衡力,所以整体在水平方向上只受两个拉力,则地面对N没有摩擦力,即地面对N的摩擦力为0N,故A正确,BC错误;
D.M处于静止状态,M在水平方向上受水平向左的拉力F和N对M向右的静摩擦力,M受到的这两个力是平衡力,大小相等,所以M和N之间摩擦力为
故D错误。
故选A。
10.如图下列关于力的说法正确的是( )
A.爬竿者匀速上爬时受到竖直向上的静摩擦力
B.向瓶内继续注水,瓶保持静止,瓶受到的摩擦力大小不变
C.小琪对体重计的压力与地面对体重计的支持力是一对平衡力
D.爷爷用10N的推力使车匀速前进,看见障碍物立刻改为向后等大的拉力,则小车将立即停下来
【答案】A
【详解】A.爬竿者匀速上爬时,处于平衡状态,在竖直方向上受到竖直向下的重力和竖直向上的静摩擦力,这两个力是一对平衡力,所以爬竿者受到竖直向上的静摩擦力,故A正确;
B.向瓶内继续注水,瓶保持静止,此时瓶子处于平衡状态,在竖直方向上受到竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力,根据二力平衡,摩擦力大小等于重力大小,重力因注水而增大,所以瓶受到的摩擦力会增大,故B错误;
C.小琪对体重计的压力等于小琪的重力,地面对体重计的支持力大小等于体重计和小琪的总重力,这两个力大小不相等,不是一对平衡力,故C错误;
D.爷爷用10N的推力使车匀速前进,由二力平衡可知,此时车受到的摩擦力为10N,看见障碍物立刻改为向后等大的拉力,此时车受到向后的拉力10N和向后的摩擦力10N,车由于惯性不会立即停下来,而是继续向前做减速运动,故D错误。
故选A。
11.滑动摩擦力的大小与 和接触面的粗糙程度有关,增大有益摩擦的方法有 (写出一种即可)。
【答案】 压力大小 见解析
【详解】[1]滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关。在接触面的粗糙程度一定时,压力越大,滑动摩擦力越大。
[2]增大有益摩擦的主要方法有:在压力一定时,增大接触面的粗糙程度。在接触面的粗糙程度一定时,增大压力等。
12.天宫空间站内我国航天员取出一本书,与在地球上相比,这本书的质量 (填“变大了”“变小了”或“不变”),航天员所穿“企鹅服”的拉链由两条柔性的可互相啮合的连接件构成,如果打上蜡可以 (填“增大”或“减小”)摩擦。
【答案】 不变 减小
【详解】[1]航天员取出一本书,质量是物体所含物质的多少,与物体所处的位置等因素无关,所以与在地球上相比,这本书的质量不变。
[2]航天员所穿“企鹅服”的拉链由两条柔性的可互相啮合的连接件构成,如果打上蜡,使接触面变光滑,可以减小摩擦。
13.如图所示,用5N的力握住水杯静止不动,如果将手握水杯的力增大为7N,水杯仍然保持静止,那么手与水杯之间摩擦力的大小 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。杯中倒入水后,水杯仍静止,手与水杯之间摩擦力的大小 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
【答案】 不变 增大
【详解】[1]握住水杯静止不动,水杯在竖直方向受到的重力与摩擦力是一对平衡力,大小相等,增大手握水杯的力,水杯仍静止,它受到的重力与摩擦力仍是一对平衡力,水杯的重力不变,因此手与水杯之间摩擦力的大小不变。
[2]杯中倒入水后水杯仍静止,由二力平衡可知,摩擦力等于水杯和水的总重力,由于杯中倒入水后水杯和水的总重力增加,所以手与水杯之间摩擦力增大。
14.如图甲所示,小明用20N的力沿水平方向向右拉一根轻质弹簧,弹簧对手的拉力 20N(填“大于”“小于”或“等于”),手受到的拉力的施力物体是 。生活中我们常说“铁比木头重”是指铁的 比木头大(选填“质量”、“密度”或“体积”);爷爷推箱子感到吃力,如图乙,聪明的芳芳在爷爷推的箱子下面撒一些圆形的沙子,爷爷感觉轻松多了。这是因为滚动摩擦比滑动摩擦要 (选填“大”或“小”)得多的缘故。
【答案】 等于 弹簧 密度 小
【详解】[1]用20N的力沿水平方向向右拉一根轻质弹簧,由于物体间力的作用是相互的,相互作用力大小相等,所以弹簧对手的拉力等于20N。
[2]由于力的作用是相互的,用手拉弹簧时,手受到的拉力的施力物体是弹簧。
[3]因为铁和木头的质量以及体积都不确定,但相同体积的铁比木头的质量大,所以“铁比木头重”是指铁的密度比木头大。
[4]芳芳在爷爷推的箱子下面撒一些圆形的沙子后,将滑动摩擦力变为滚动摩擦力,滚动摩擦比滑动摩擦要小得多,所以爷爷感觉轻松多了。
15.如图1,将牙刷放在木板上,向左拉动牙刷,观察到刷毛向右弯曲;如图2,保持牙刷不动,向右拉动木板,观察到刷毛还是向右弯曲,图1、2中刷毛受到的摩擦力方向均为水平向 。
【答案】右
【详解】图1,向左拉动牙刷时,刷毛相对于木板向左运动。根据摩擦力的方向规律:摩擦力方向与相对运动方向相反,所以刷毛受到的摩擦力方向是向右;图2,保持牙刷不动,向右拉动木板时,刷毛相对于木板向左运动。同样根据摩擦力方向与相对运动方向相反的规律。所以刷毛受到的摩擦力方向还是向右。故图1、图2中刷毛受到的摩擦力方向均为水平向右。
16.如图,在粗糙程度相同的水平面上,重为10N的物体在F=5N的水平拉力作用下,沿水平面由A点匀速运动到B点,此时撤去拉力,物体继续向前运动到C点停下来,则物体在AB段受到的摩擦力是 N,物体在BC段受到的摩擦力是 N。
【答案】 5 5
【详解】[1]物体在AB段做匀速直线运动,处于平衡状态,水平方向上水平向右的拉力和水平向左的摩擦力是一对平衡力,大小相等。已知水平拉力为5N,所以AB段的摩擦力为5N。
[2]滑动摩擦力的大小只和压力大小、接触面的粗糙程度有关。在BC段,物体对水平面的压力(等于自身重力10N)和接触面粗糙程度都没有改变,所以滑动摩擦力大小和AB段相同,为5N。
17.如图甲所示,用轻绳将两物体通过定滑轮连接(滑轮只改变力的方向),,。A恰能沿着水平桌面以的速度向右做匀速直线运动,此时A受到的摩擦力为 N;如图乙所示,用水平向左的力F拉A,使A沿着水平桌面以的速度向左做匀速直线运动,则F大小为 N。
【答案】 2 4
【详解】[1]物体A重10N,物体B重2N时,A恰能沿着水平桌面以1m/s的速度向右做匀速直线运动,A水平方向上受到拉力和摩擦力的作用,这两个力是平衡力,大小相等,
方向水平向左。
[2]用水平向左的力F拉A,使A沿着水平桌面以1.5m/s的速度向左做匀速直线运动,水平方向上受到水平向左的拉力、水平向右的摩擦力和水平向右的拉力作用,这三个力平衡。因为物体A对水平桌面的压力和接触面的粗糙程度不变,所以此时摩擦力仍为2N,所以
18.如图,木块沿斜面上滑,请画出木块受到的重力和摩擦力的示意图;
【答案】
【详解】重力方向竖直向下,从重心竖直向下画一条带箭头的线段,标注为G,木块沿斜面向上滑动,摩擦力阻碍相对运动,因此方向沿斜面向下,从重心沿斜面向下画一条带箭头的线段,标注为f。故作图如下:
19.如图,物体重为10N,用一个水平向左的30N的压力在物体表面,物体在竖直墙面上静止,请画出此时物体受到的摩擦力的示意图。
【答案】
【详解】物体静止在竖直墙面上,说明它在竖直方向上受力平衡。此时物体受到的摩擦力方向竖直向上,与重力平衡,大小相等,方向相反。作图步骤:在物体上(取中心位置)选择作用点;从该点竖直向上画一个带箭头的线段,表示摩擦力f的方向;在线段末端标注。如图所示:
20.如下图所示,小华坐在雪橇上,小明拉着雪橇沿水平地面向右做匀速直线运动。请在O点画出雪橇所受摩擦力的示意图。
【答案】
【详解】雪橇向右沿水平地面做匀速直线运动,所受到的摩擦力方向为水平向左,作用点在O点,如图所示:
21.为了探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关,小聪设计了下列图片所示的实验。
A. 在桌面放一块较光滑的木板,上面放木块
B. 在桌面放一块较粗糙的木板,上面放木块
C. 取走木板,在桌面上放木块
D. 取走木板,在原来的木块上加放重物
(1)实验中都是用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿木板或桌面做 运动,此时弹簧测力计的示数等于 的大小。
(2)分析A、B两次实验,可以得出压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力 的结论。
(3)分析C、D两次实验,可以得出接触面粗糙程度相同时, 越大,滑动摩擦力越大的结论。以便捷、环保的自行车为例,以下设计和操作,直接应用该结论的是 。
A.轮胎表面有凹凸不平的花纹 B.给轴承加润滑油
C.用力捏闸,使车更快地停下来 D.刹车时,使车轮由滚动变为滑动
(4)小聪对A、B两次实验的做法进行了改进。手拉着弹簧测力计静止不动,向左拉动木板,此时木块受到的摩擦力的方向为水平向 。
【答案】(1) 匀速直线 滑动摩擦力
(2)越大
(3) 压力 C
(4)左
【详解】(1) [1][2]实验中,用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动木块,使它沿长木板做匀速直线运动,木块处于平衡状态,此时弹簧测力计对木块的拉力与木块受到的滑动摩擦力大小是平衡力,根据二力平衡可知,弹簧测力计对木块的拉力与木块受到的滑动摩擦力大小相等。
(2) 分析A、B两次实验,压力相同,接触面的粗糙程度越大,弹簧测力计的示数越大,即摩擦力越大,可以得出压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
(3)[1]分析C、D两次实验,当接触面粗糙程度相同时,压力越大,弹簧测力计的示数越大,可以得出接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大。
A.轮胎表面有凹凸不平的花纹,是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力的,故A不符合题意;
B.给轴承加润滑油,是通过使接触面分离,减小滑动摩擦力,故B不符合题意;
C.用力捏闸,使车更快地停下来,是通过增大压力,增大滑动摩擦力,故C符合题意;
D.刹车时,使车轮由滚动变为滑动,可以增大摩擦力,故D不符合题意。
故选C。
(4) 手拉着弹簧测力计和木块静止不动,则木块相对于地面静止,向左拉动木板,此时木块相对于长木板向右运动,因此此时木块受到的摩擦力的方向与相对运动方向相反,所以方向为水平向左。
22.小明用甲、乙两只鞋底花纹不同的运动鞋,探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系。
(1)为了用弹簧测力计示数反映运动鞋所受滑动摩擦力的大小,实验时弹簧测力计需沿 方向拉动,并使运动鞋在木板上做匀速直线运动;
(2)将甲鞋放在水平木板上,进行正确操作后,弹簧测力计示数如图所示,为 N;换用花纹不同的乙鞋重复上述实验,弹簧测力计的示数为2.6N;
(3)同组的小华认为小明的操作不能得到可靠的结论,原因是没有控制 相同。为得到可靠结论,请给出一种可行方案: 。
【答案】(1)水平
(2)2.4
(3) 压力(或压力大小) 将乙鞋放在甲鞋上面,用弹簧测力计匀速直线拉动甲鞋,再将甲鞋放在乙鞋上面,用弹簧测力计匀速直线拉动乙鞋,分别记录弹簧测力计的示数(合理即可)
【详解】(1)[1][2]实验中,弹簧测力计应沿水平方向匀速直线拉动运动鞋,此时鞋处于平衡状态,鞋子受到的弹簧测力计拉力和摩擦力是一对平衡力,根据二力平衡可知鞋子受到的摩擦力等于弹簧测力计的示数。
(2)由图可知弹簧测力计的分度值为0.1N,示数为2.4N。
(3)[1]实验中,换用花纹不同的乙鞋重复上述实验,两只鞋子不同,则甲、乙两只鞋子对接触面的压力不同,故小明的操作不能得到可靠的结论。
[2]为了得到可靠的结论,需要控制压力相等,则可以将甲乙两鞋叠加在一起,分别用甲鞋鞋底和乙鞋鞋底与木板接触进行实验。
23.在“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中,选择如下器材:长木板和表面固定有棉布的长木板、长方体木块(各表面粗糙程度相同)、砝码、弹簧测力计等。
(1)实验中用弹簧测力计沿 方向拉动放置在长木板上的木块,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)如图为完成本实验设计的操作方案,得到的实验数据记录如表:
比较甲、乙两次实验可知,滑动摩擦力大小与接触面积的大小 ;比较 两次实验可知,在接触面粗糙程度相同的情况下,压力越小,滑动摩擦力 ;
(3)拔河比赛时队员要穿鞋底带有花纹的运动鞋参赛,这是应用了 两次实验得出的结论;
(4)生活中有许多地方都涉及到摩擦力,有的是要增大摩擦,有的是要减小摩擦,请列举一个通过增大压力增大摩擦力的实例: 。
【答案】(1) 水平 匀速直线
(2) 无关 甲、丙 越小
(3)甲、丁
(4)汽车刹车时用力踩刹车
【详解】(1)[1][2]根据二力平衡的原理,只有用弹簧测力计沿水平方向拉动放置在长木板上的木块,使其做匀速直线运动,木块在水平方向上才会受力平衡,此时弹簧测力计示数等于木块所受滑动摩擦力的大小。
(2)[1]比较甲、乙两次实验可知,压力和接触面的粗糙程度相同,接触面积大小不同,做匀速直线运动时,弹簧测力计的示数相同,即滑动摩擦力大小相等,说明滑动摩擦力大小与接触面积的大小无关。
[2][3]研究滑动摩擦力大小与压力的关系时,要控制接触面粗糙程度和接触面积相同,压力不同,所以应比较甲、丙两次实验;由甲、丙两实验数据可知,在接触面粗糙程度相同的情况下,接触面所受的压力越小,滑动摩擦力越小。
(3)拔河比赛时队员要穿鞋底带有花纹的运动鞋参赛,是在压力不变,通过增大接触面的粗糙程度来增加摩擦力的,由图知,是应用了甲、丁两次实验得到的结论的。
(4)生活中通过增大压力来增大摩擦力的例子很多,例如,汽车刹车时用力踩刹车踏板、自行车刹车时用力捏闸、机械皮带拉紧操作(写出一条,合理即可)。
生活经历
猜想
经历1:箱子越重,推起来越费力
猜想1:滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力有关
经历2:
猜想2:滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关
实验情景
甲
乙
丙
丁
弹簧测力计示数/N
1.50
1.50
2.10
2.50
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