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3.6 摩擦力（f）
一、摩擦力
1.定义：两个相互接触并挤压的物体，当它们发生相对运动或具有相对运动趋势时，就会在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力，这种力叫做摩擦力。
不仅固体间会产生摩擦，液体和气体之间也会产生摩擦。
2.摩擦力的方向：
总是沿接触面，与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反。
水平方向运动的物体受到摩擦力 竖直方向运动的物体受到摩擦力
静止在斜面的物体有向下运动的趋势
3.分类：
①滑动摩擦：两个物体之间因相对滑动而产生的摩擦
大小与物体作匀速直线运动时的拉力相同且大小不会变化，小于作加速运动时的拉力，大于作减速运动时的拉力。光滑表面的滑动摩擦力为0
②滚动摩擦：两个物体之间因相对滚动而产生的摩擦， 滚动摩擦远小于滑动摩擦
③静摩擦：两个具有相对运动趋势，但有相对静止的物体间的摩擦叫做静摩擦
摩擦力大小等于拉力，只要物体保持静止，其拉力多大，摩擦力就多大，随推力变化而变化
注：这里的拉力也可能是推力
放在水平桌面上的东西与桌面不具有相对运动趋势就不具有静摩擦
（一）
典例1．下列情况下的各物体中，受到摩擦力作用的是（　　）
A．在水平传送带上，随传送带匀速运动的零件 B．紧压在竖直墙上的砖块
C．沿光滑斜面滑下的木块 D．放在光滑的水平桌面上的杯子
典例2．生活中经常可见如上右图甲、乙两类电梯。当人站在匀速运行的电梯上，并与电梯一同上行，以下分析合理的是 　 　。
、甲图中人受到的支持力与重力是一对平衡力 ②、甲图中人受到的摩擦力向左
、乙图中人没有受到摩擦力 ④乙图中人受到的摩擦力沿斜面向上
典例3：一只小猴子在爬树过程中的受力情况分析正确的是（ ）
A.匀速向上爬时受到向下的摩擦力 B.爬到中途静止时没有受到摩擦力
C.爬到中途静止时受到向下的摩擦力 D.匀速向下爬时受到向上的摩擦力
典例4.如图所示，将一袋大米放在匀速向右运动的输送带上，开始时米袋与输送带间有一段距离的相对滑动，然后米袋随输送带一起匀速运动。当输送带突然制动时，米袋会继续向前滑动一段距离后停下。分析该过程中不同时段米袋的受力情况，选择合适的字母填在答题线上。
(1)米袋放上输送带的瞬间，米袋在水平方向上受力情况为______。
(2)当米袋随输送带一起匀速运动时，米袋在水平方向上受力情况为______。
(3)当将输送带突然制动时，米袋在水平方向上受力情况为_______。
A．受到方向向右的摩擦力 B．受到方向向左的摩擦力 C．不受力
典例5: 如图所示，一个木块放手后以速度在水平面上做直线运动，然后冲上粗糙斜面后最终静止在点。以下关于木块受到摩擦力的说法正确的是（　　）
A．木块在斜面上受到的摩擦力方向始终不变
B．木块在斜面受到的摩擦力先沿着斜面向下，后沿着斜面向上
C．木块在水平面上受到的摩擦力大小随着速度的减小而减小
D．木块在点时不受摩擦力
典例6：图中人行走时后脚受到的摩擦力方向示意图正确的是（ ）
A. B. C. D.
二、影响滑动摩擦力大小的因素
1.滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度的大小和压力大小有关。压力越大，物体接触面越粗糙，产生的滑动摩擦力就越大。
2.研究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关系的实验：
（1）实验原理：是二力平衡．
（2）实验方法：等效代替法（通过观察弹簧测力计的示数，来表示滑动摩擦力的大小）控制变量法．
（3）实验时为什么要用弹簧秤拉木块做匀速直线运动
因为弹簧秤测出的是拉力大小而不是摩擦力大小。当木块做匀速直线运动时,木块水平方向受到的拉力和木板对木块的摩擦力就是一对平衡力。根据二力平衡的条件，拉力大小应和摩擦力大小相等。所以测出了拉力大小也就是测出了摩擦力大小。
（4）实验中他们发现很难保持弹簧测力计示数的稳定性，很难读数，原因是？
木块运动应保持匀速，实际很难控制，且弹簧测力计是运动的，读数难、木板滑动时可以是变速的.
（5）改进方法：
装置的优点：实验操作容易, 由于弹簧测力计是静止的，容易读准示数。
（6）当物体的压力大小和接触面粗糙程度相同时，滑动摩擦力的大小与接触面面积的大小无关。摩擦力的大小、方向与物体运动方向及速度大小无关。
（7）滑动摩擦力是阻碍相互接触物体间相对运动的力，不一定是阻碍物体运动的力。即摩擦力不一定是阻力,它也可能是使物体运动的动力。如:生活中，传送带把货物从低处送到高处，就是靠传送带对货物斜向上的摩擦力实现的。
典例1：如图是“测量滑动摩擦力大小”的实验装置示意图。
（1）图甲中，将木板固定水平拉动木块，木块受到的滑动摩擦力与其受到的水平拉力________（填“一定”或“不一定”，下同）大小相等，为什么？_______________；图乙中，水平拉动木板，待测力计示数稳定后，木块受到的滑动摩擦力与其受到的水平拉力________大小相等。
（2）图丙中，水平拉动木板，待测力计示数稳定后，测力计A的示数为4.0N，测力计B的示数为2.5N，木块受到的滑动摩擦力大小为________N。若增大拉力，当A的示数为4.8N时，B的示数为________N。
典例2：在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验中，小应用完全相同的木块分别做了如图所示的甲、乙、丙三个实验。
（1）将木块放在水平木板上，用弹簧测力计沿水平方向拉动，使木块做　 　运动，根据　 　的知识可知，此时木块受到的滑动摩擦力大小等于弹簧测力计的示数。
（2）甲、乙两个实验说明滑动摩擦力的大小与　 　有关；　 　两个实验说明滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。
（3）小应认为滑动摩擦力的大小可能跟接触面的面积有关，于是他在上述实验的基础上，将木块沿竖直方向切成两部分继续进行实验，将测得的数据记录在表格中，由表中数据验证了自己的猜想，这种做法　 　(填“正确”或“错误”)，理由是　 　。
次数 木块大小 接触面积S/cm2 摩擦力f/N
1 整块 150 1.5
2 三分之二块 100 1.0
3 三分之一块 50 0.6
典例3.如图所示，用水平力F将物体压在竖直墙壁上，保持静止状态，物体所受的摩擦力的大小（ ）
A.随F的增大而增大 F
B.随F的减小而减小
C.等于物体重力的大小
D.可能大于物体重力的大小
典例4:如图所示，木箱重G=600 N，小宇用F=200 N的力沿水平方向推木箱，木箱做匀速直线运动，当推力增大到240N时，此时木箱所受的摩擦力为(　　)
A．600 N B．200 N C．240 N D．大于200N小于240N
典例5：如图甲所示的物体放在粗糙程度不变的水平地面上，用方向不变的力F向右拉物体，拉力F的大小随时间的变化关系如图乙所示，物体的运动速度随时间的变化关系如图丙所示，则在t=1 s时，物体受到的摩擦力为 　 　N；t=3 s时，物体受到的摩擦力为 　 　N。
举一反三：
变式1：下列有关摩擦力的叙述，错误的是（ ）
A.两个相互挤压的物体之间一定存在摩擦力 B.摩擦力的方向可能与物体运动的方向相同
C.运动的物体可能不受摩擦力的作用 D.静止的物体可能受到摩擦力的作用
变式2：如图(a)所示，物体甲重30N，被50N的水平压力F甲压在竖直墙壁上保持静止；如图(b)所示，物体乙重60N，在40N的水平拉力F乙作用下，沿水平桌面匀速向右运动。则物体甲受到的摩擦力f甲和物体乙受到的摩擦力f乙分别是(　 　)
A．f甲＝30N，f乙＝60N B．f甲＝30N，f乙＝40N
C．f甲＝50N，f乙＝60N D．f甲＝50N，f乙＝40N
变式3：如图所示，小红站在商场匀速向上运动的自动扶梯上，她受到的力有(　　)
A．重力和支持力 B．重力、支持力和水平向右的摩擦力
C．重力、支持力和水平向左的摩擦力 D．重力、支持力和斜向上的摩擦力
变式4：小明经常与同学进行爬杆比赛，图乙是小明向上爬的速度与时间的关系图，图丙是他所受摩擦力随时间变化的关系图，但漏画了一部分，若将之补充完整，下列选项正确的是（　　）
A． B． C． D．
变式5：兴趣小组利用如图所示生活用品探究摩擦力方向，鞋刷1固定在水平面上，向右缓慢拉动鞋刷2，下列对实验现象的描述或分析正确的是（　　）
A．鞋刷1的毛向左弯曲 B．鞋刷1受到摩擦力的方向水平向右
C．鞋刷2对鞋刷1的摩擦力大于鞋刷1对鞋刷2的摩擦力
D．鞋刷2对鞋刷1的摩擦力和鞋刷1对鞋刷2的摩擦力是一对平衡力
变式6：如图所示，铁块A重3N，静止地吸附在竖直放置的磁性黑板上，将重为1N的铜块B放在铁块A上面时，A和B恰能沿着黑板缓慢匀速下滑。取走铜块B，用竖直向上的力F拉铁块A，使其匀速向上运动，则F的大小为（　　）
变式7 变式8 变式9
A．3N B．4N C．5N D．7N
变式7：如图，放在水平地面上的木箱M，受到一个大小为5N的水平推力F的作用却处于静止状态，下列判断正确的是（　　）
A．此时木箱受到的摩擦力小于5N B．此时木箱受到的摩擦力方向水平向右
C．如果撤去F，木箱将保持静止 D．如果F增大到6N，木块一定向右运动
变式8：如图所示，C是水平地面，A、B是两个长方体物块，F是作用在物块B上沿水平方向的力，物体A和B以相同的速度做匀速直线运动。由此可知，关于A、B间摩擦力F1和B、C间摩擦力F2的分析中，正确的是(　 　)
A．F1＝0，F2＝0 B．F1＝0，F2≠0 C．F1≠0，F2＝0 D．F1≠0，F2≠0
变式9：如图所示，叠放在一起的物体A和B，在大小为F的恒力作用下沿水平面做匀速直线运动，则下列结论中正确的是（　　）
A．甲、乙两图中A物体所受的摩擦力大小均为F
B．甲、乙两图中B物体受到地面对它的摩擦力均为F
C．甲图中物体A受到的摩擦力为0，物体B受到地面对它的摩擦力为F
D．乙图中物体A受到的摩擦力为F，物体B受到地面对它的摩擦力为F
变式10：如图甲所示，用一拉力传感器（能感应力大小的装置）水平向右拉一水平面上的木块，A端的拉力均匀增加，0～t1木块静止，木块运动后改变拉力，使木块t2后处于匀速直线运动状态。计算机对数据拟合处理后，得到如图乙所示拉力随时间变化图线，回答下列问题：
（1）在0～t1时间内，当F逐渐增大到5N时，木块所受摩擦力大小为 　 　N。
（2）若t2后的某一瞬间撤去外力F，则这一瞬间木块所受摩擦力大小为 　 　N。
（3）若在t2后的某一瞬间水平拉力F减小到3N，木块所受摩擦力大小为 　 　N，木块开始做 　 　（选填“加速”、“减速”、“匀速”）运动。
三、增大或减小摩擦的方法
1.增大有益摩擦的方法：
①增加表面的粗糙程度 ②增加压力 ③变滚动为滑动
2.减小有害摩擦的方法：
①降低表面的粗糙程度（添加润滑剂）②减小压力 ③变滑动为滚动
④使接触面彼此分离（气垫船、磁悬浮）
3.生活中摩擦力的应用
①人们日常行走时, 人相对于地面是前进的, 依靠的是地面与鞋底之间的摩擦力的作用。人在前进时, 鞋底相对于地面具有向后滑动的趋势, 产生了静摩擦力, 而摩擦力的方向与相对运动或具有相对运动趋势的方向相反, 所以鞋底受到的摩擦力与人前进的方向不是与人运动的方向相反, 而是一致的。
②儿童在滑梯下滑时, 阻力为儿童身体与滑板间的摩擦力, 摩擦力阻碍儿童身体下滑, 其方向与下滑方向相反;滑板的倾角越大时, 下滑动力越大, 摩擦力越小, 下滑的加速度也越大, 速度增加的就越快。
③汽车在匀速直线行驶的过程中, 瞬间与地面接触的车轮外缘上各点, 与地面无相对滑动现象, 轮胎与地面间发生静摩擦，此时车轮受到的静摩擦力与牵引力相等。
典例1：.奥运会上，体操运动员在上单杠前，总是要在手上抹上一些镁粉；而在做回环动作时，手握杠又不能太紧。这样做的目的是（　　）
A．前者是增大摩擦，后者是减小摩擦 B．两者都是增大摩擦
C．前者是减小摩擦，后者是增大摩擦 D．两者都是减小摩擦
典例2.分析以下摩擦：①防滑垫与地面的摩擦；②用光滑的材质做滑梯；③汽车行驶时，汽车与空气之间的摩擦；④皮带传动中，皮带与皮带轮之间的摩擦。其中属于有益摩擦的是(　　)
A．①② B．②③ C．②④ D．①④
典例3.摩擦的存在有利有弊，我们常常需要增大有益摩擦，减小有害摩擦。下列方式是为了减小有害摩擦的是（　　）
A．鞋底上的花纹 B．光滑材质做滑梯
C．弓压弦越重，琴声越响 D．浴缸地面加防滑垫
课后巩固：
1.如图甲所示，放在水平地面上的物体，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系和物体运动速度v与时间t的关系如图乙所示。下列判断正确的是（　　）
A．t=3s时，物体受到力的合力为1N B．t=6s时，将F撤掉，物体的合力立刻变为零
C．2s~4s内物体所受摩擦力逐渐增大 D．t=1s时，物体所受摩擦力大于1N
2.对自行车在行驶过程中前后轮的受力情况描述正确的是( )
A.前后轮都受到向前的力 B.前后轮都受到向后的力
C.前轮受到向前的力，后轮受到向后的力 D.前轮受到向后的力，后轮受到向前的力
3.在研究摩擦力时，小明同学用一块各侧面光滑程度完全相同的木块，在同一水平桌面上进行了三次实验。如图所示，当用弹簧测力计水平拉木块做匀速直线运动时，弹簧测力计三次示数F1、F2、F3的大小关系为（　　）
A．F1＜F2＝F3 B．F1＞F2＞F3 C．F2＞F1＞F3 D．F1＝F2＞F3
4.某实验探究小组用如图所示的装置测量摩擦力的大小，木板水平向右运动过程中，测力计A、B示数稳定时，其示数分别为5.0N、2.8N，此时木块受到的摩擦力大小为（　　）
A．7.8N B．2.2N C．2.8N D．5.0N
5.冰壶比赛中，掷球运动员右脚穿着“蹬冰鞋”摩擦力大，利于起步加速；左脚穿着“滑行鞋”摩擦力小，有利于滑行。在其他条件相同的情况下，橡胶比塑料能提供更大的摩擦力，以下最适合作为冰壶运动员比赛穿的鞋子是（　　）
A． B． C． D．
6.如图所示，用3N水平力F拉长木板A，使其在光滑水平地面上做匀速直线运动，B静止不动，若逐渐增大F(不计绳和弹簧测力计重)，则B受到摩擦力为__ __N，方向向__ __。
7.如图所示，水平桌面的右端固定一定滑轮，轻质小盘通过一根绕过定滑轮的细绳与桌面上质量为0.4 kg的木块相连。当小盘内放有重力为0.5 N的砝码时，木块未被拉动，这时木块受到的摩擦力大小为________N；当小盘内放有重为0.6 N的砝码时，木块正好做匀速运动，当小盘内放上重为0.7 N的砝码时，小盘拖动木块运动，当小盘落在地面上后，木块继续运动，此时木块所受到的摩擦力大小为________N。
8.如图 1 所示，水平地面上有一块重 600N 的长方体木块，小林用水平推力 F 把木块向前推动，此过程中，推力 F 和木块前进的速度 v 的大小随时间 t 的变化情况分别如图 2 甲、乙所示。求：
（1）木块在 5～6 秒内，处于________（填“加速”、“减速”或“静止”）状态。此时的摩擦力大小等于________N。
（2）请在图2丙中，画出 0～6s 内木块所受的摩擦力 f 随时间 t 变化的图线。
9.如图甲所示，小明在“研究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中，用弹簧测力计拉着木块分别在粗糙程度不同的甲、乙水平木板上匀速直线运动，通过改变放在木块上的砝码改变压力，分别测出木块在甲、乙木板上滑动时的摩擦力，并根据实验数据描点画出了滑动摩擦力f摩与对应压力F压关系的图像。
（1）分析图像甲或乙可知，木块对木板的　 　越大，木块所受的滑动摩擦力也就越大；比较图像可知，　 　（选填“甲”或“乙”）木板更粗糙。
（2）小明在实验中发现，拉着木块运动时很难控制“匀速”，于是他设计了如图乙所示的装置，将弹簧测力计固定，改为拉动平板小车，当他水平向左拉动平板小车时，木块所受到的摩擦力的方向为　 　。若增大拉动木板的速度，测力计的示数会　 　（选填“变大”“不变”或“变小”）。
10.如图所示，用3N水平力F拉长木板A，使其在光滑水平地面上做匀速直线运动，B静止不动，若逐渐增大F(不计绳和弹簧测力计重)，则B受到摩擦力为__ __N，方向向__ __。
11.如图所示，小华使用图甲装置来探究影响滑动摩擦力大小的因素。
（1）实验中，弹簧测力计应沿水平方向拉着物块做_________运动，根据_________知识，可知滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。
（2）某次正确实验中，弹簧测力计的指针位置如图乙所示，木块受到的滑动摩擦力大小为_______N。
（3）小华利用图丙中场景①和②来探究滑动摩擦力与压力的关系，请指出她在实验中明显的不当之处：______________
（4）在某次实验中，小华拉动木块在木板上运动，木块运动的路程s﹣时间t图像如图丁所示，若用F1和F2分别表示第t1秒和第t2秒时弹簧测力计的示数，则可判断F1______F2（选填“＞”“＜”或“＝”）。
12.小明按如下步骤完成“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验：
a.如图甲所示，将A平放在长木板B上，缓缓地匀速拉动木块A，保持弹簧测力计示数稳定，并记录其示数。
b.如图乙所示，将毛巾固定在长木板B上，木块A平放在毛巾上，缓缓地匀速拉动木块A，保持弹簧测力计示数稳定，并记录其示数。
c.如图丙所示，将木块A平放在长木板B上，并在木块A上放一砝码，缓缓地匀速拉动木块A，保持弹簧测力计示数稳定，并记录其示数。
（1）由甲、乙两图可知：_____________________
（2）如图丁，实验中小明发现：当F＝3N时，木块A相对于地面静止且长木板B刚好做匀速直线运动，则长木板B受到地面的摩擦力大小为_______N。
（3）实验拓展：如图2所示，放在水平地面上的物体C受到方向不变的水平拉力F的作用，F﹣t和v﹣t图像分别如图3、4所示。则物体C在第4s时受到的摩擦力大小为________N。
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