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第3课 摩擦力
一、考点及典例
知识点一 摩擦力的概念
在学习牛顿第一定律的时候，在伽利略斜面实验中，斜面上的小车滑下后，会在水平上停下，而且水平面越粗糙，小车停止得越快。那么阻止小车继续运动的阻力到底是什么？这就是我们要学习的摩擦力。
在生活中，摩擦力很容易被我们所忽略，亚里士多德曾经就忽略了摩擦力的存在，得出了错误的结论。那摩擦力什么时候会产生，我们将手压在桌面上，并在其上滑动，我们就能感受到桌面对手有阻碍作用；滑滑梯时，滑梯最后趋于平缓时，滑梯对孩子有阻碍作用，孩子会慢慢停下来。推箱子时，地面对箱子有阻碍作用，阻止我们推动箱子。
从以上现象，我们可以总结出以下结论：
如果两个物体相互接触且相互有挤压，那么当它们之间发生相对运动或相对运动趋势时，会产生一个阻碍相对运动或相对运动趋势的力，这个力就是摩擦力，通常用表示。
知识点二 摩擦力产生的条件
根据定义，总结出产生摩擦力的条件：
①物体间相互接触
②物体间相互挤压
③物体间发生相对运动，或存在相对运动趋势。
【典例1】关于弹力和摩擦力的说法中，正确的是( )
A．物体间有弹力作用，一定存在摩擦
B．物体间没有弹力作用，一定不存在摩擦
C．摩擦力总是阻碍物体的运动
D．摩擦力的方向不可能与物体的运动方向相同
【典例2】下列有关摩擦力的说法中正确的是( )
A．只有相互接触的物体间才可能产生摩擦力
B．只要两个物体相互接触，则这两个物体间一定存在摩擦力
C．摩擦力总是与物体的运动方向相反
D．摩擦力总是有害的
【典例3】如图所示的四种情况，木块一定不受摩擦力的是( )
A．木块静止 B．木块匀速运动 C．木块匀速下滑 D．木块静止
知识点三 摩擦力的分类
前两幅图中，箱子都没有移动，箱子和地面之间没有发生相对运动，这种情况下产生的摩擦为静摩擦。在第三幅图中，箱子发生滑动，箱子与地面之间存在相对运动，这种情况下产生的摩擦为滑动摩擦。
除了以上两种摩擦，还存在另外一种摩擦：在超市购物，推着超市的手推车时，车轮与地面也存在摩擦力。由于车轮和地面没有相对滑动，所以它不是滑动摩擦，也不能把它归为静摩擦。像这样的摩擦称之为滚动摩擦。
知识点四 静摩擦力
存在于相互接触却没有发生相对运动的两个物体表面之间的摩擦力，静摩擦力同样作用在物体间的接触面上，方向与接触面平行，与物体间的相对运动趋势相反。
我们生活中，通常借助了静摩擦力，当我们拿起水瓶时，水瓶有向下掉的趋势，与手掌就会产生一个相对运动的趋势，所以会产生一个向上的静摩擦力，我们能拿起水瓶就是依靠这个摩擦力。事实上，我们走路也是依靠的静摩擦力才能前进的。
【典例4】如图是“竹筷提米”实验．玻璃杯和米被慢慢提起后，使玻璃杯不掉下的力是（ ）
A．米对竹筷产生的压力 B．米对玻璃杯的摩擦力
C．竹筷对米的摩擦力 D．手对竹筷向上的提力
【典例5】画出图中玻璃杯受到的摩擦力f示意图。
知识点五 滑动摩擦力
两个物体相互接触并发生相对运动时，在接触面上产生的摩擦力叫滑动摩擦力。
滑动摩擦力作用在物体的接触面上，阻碍物体间的相对运动。因此，滑动摩擦力的方向与接触面平行，与物体间相对运动方向相反。
我们在推动物体的时候，物体很重的时候，推起来很费力，地面越粗糙，推起来也感觉很费力。那么滑动摩擦力大小到底与哪些因素有关呢？下面我们用一个实验来探究这个问题。
知识点六 摩擦力的大小：
如上图所示，用一个力F，推一个物体，推不动，则此时物体所受的摩擦力为静摩擦力
f静，如果能推动，则此时物体所受的摩擦力为滑动摩擦力f滑。
当F=1N时，推不动，则f静=____N；
当F=2N时，推不动，则f静=____N；
当F=3N时，推不动，则f静=____N；
当F=4N时，刚好匀速推动，则此时物体所受的静摩擦力达到最大值，将开始滑动，受到滑动摩擦力，又因为匀速运动，受力平衡，所以f滑=____N；
当F=5N时，物体加速滑动，则f滑=____N；
当F=6N时，物体以更大的加速度加速滑动，则f滑=____N.
知识点七 实验：探究影响滑动摩擦力大小的因素
猜想：滑动摩擦力大小与压力大小和接触面粗糙程度有关；
思考：弹簧测力计只能测量出拉力的大小，如何用弹簧测力计测出摩擦力大小。
实验仪器：带钩的小木块，砝码，弹簧测力计，木板，玻璃板。
实验步骤：
1．用弹簧测力计匀速直线拉动木块，使它沿水平长木板滑动，读出此时弹簧测力计的读数，记录在表格中。
2．在木块上加上一个砝码，，用弹簧测力计再匀速直线拉动木块在长木板上滑动，读出此时弹簧测力计的读数，记录在表格中。
3．换用玻璃板，保持木块上的砝码不变，同样读出弹簧测力计示数，记录在表格中。
实验次数 桌面材料 有无砝码 滑动摩擦力大小/N
1 木板 无
2 木板 有
3 玻璃板 有
大量实验证明，滑动摩擦力的大小只和压力大小与物体接触面的粗糙程度有关。与速度大小，接触面积等都无关。在接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大。在压力一定时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。
思考：让木块匀速直线运动可能不好保持，有什么办法可以改进一下这个实验，以便更好地测量滑动摩擦力么？
【典例6】为了探究“滑动摩擦力大小与什么因素有关”，小明设计了如图所示的实验．
（1）实验过程中，弹簧测力计____________（选填“必须”或“不必”）沿水平方向拉着物块做匀速直线运动，此时，滑动摩擦力的大小____________（选填“大于”、“等于”或“小于”）弹簧测力计的示数．
（2）在四次实验中，滑动摩擦力最小的是____________（选填“甲”、“乙”“丙”或“丁”）．
（3）比较甲、乙实验，是为了研究滑动摩擦力大小与____________有关；比较乙、丙实验，是为了研究滑动摩擦力大小与____________有关．（以上两空选填“压力”或“接触面粗超程度”）
（4）比较甲、丁实验，发现甲实验弹簧测力计的示数大于丁实验弹簧测力计的示数，小明得出结论：滑动摩擦力的大小与接触面积的大小有关，你认为他的结论是_______（选填“正确”或“错误”）的．
（5）小明要对实验装置进行改动，如图戊所示，重复实验，发现效果更好．实验中，小明____________（选填“一定”或“不一定”）要匀速拉动长木板，图戊对读数有什么好处．____________．
知识点八 摩擦力的利与弊
1.有害摩擦的减小
许多情况下摩擦力是有害的。例如，机器工作时，运动的部件间要产生摩擦。这种摩擦不但白白消耗动力，而且使机器磨损。这种有害摩擦我们就要想办法减小它。我们根据滑动摩擦力的影响因素，可以减小压力或减小接触面的粗糙程度的方法来减小摩擦力。同时我们还可以利用滚动摩擦代替滑动摩擦，或使接触面分离的方法减小摩擦。
2.有益摩擦的增大
增大有益摩擦时，我们可以加大压力或增大接触面的粗糙程度的方法来增大摩擦力。以下实例都增大了摩擦力，分析下各自用到了什么方法。
【典例7】下列实例中增大摩擦的方法与其他三个不同的是( )
A．举重运动员手涂防滑粉 B．足球守门员戴防滑手套
C．长跑运动员的鞋底有花纹 D．自行车运动员捏闸刹车
【典例8】如图所示，一木块A放在水平放置的长木板B上，在拉力F作用下，一起向右运动，且保持相对静止，则下列说法正确的是（　　）
A．若A、B一起向右做加速运动，则B对A的摩擦力水平向左
B．若A、B一起向右做减速运动，则B对A的摩擦力水平向左
C．若A、B一起向右做匀速运动，则B对A的摩擦力水平向左
D．只要A、B一起向右运动，则B对A的摩擦力水平向左
【典例9】我国北方冬天经常会遭遇严重的暴风雪天气，影响车辆通行，为此人们采取了许多防滑措施。下列选项中增大摩擦的方式与其他三个不同的是（　　）
A．骑自行车时在车上安放些重物
B．在结冰的路面上铺上稻草
C．在汽车轮胎上装上防滑链
D．行走时穿上底面花纹深的鞋
【典例10】在日常生活和生产劳动中，有时要增大摩擦，有时要减小摩擦。下列做法中是为了减小摩擦的是（　　）
A．在自行车的转动部分加润滑油 B．足球守门员比赛时戴防滑手套
C．郊游爱好者远足时穿上旅游鞋 D．地面铺设有凹凸花纹的地板砖
【典例11】如图所示，2022年北京冬奥会冰壶比赛时，运动员穿的两只鞋鞋底材质并不相同：蹬冰脚的鞋底为橡胶制成，滑行脚的鞋底为塑料制成。蹬冰脚的鞋底用橡胶制成是利用 　 　方法来增大摩擦力的：运动员在冰壶行进前方的冰道上用冰刷刷冰，冰壶可以行走的更顺滑，用冰刷刷冰的目的是 　 　；若5s冰壶向前滑行了3m，此过程中冰壶运动的平均速度为 　 　m/s。
【典例12】如图所示，是在太空授课中宇航员叶光富为我们演示太空行走的情景。我们看到叶光富在太空舱内行走时，脚相对于太空舱底是 　 　（填“运动”或“静止”）的。因为失重状况下人对太空舱没有 　 　力，因而脚底就不会受到向前的 　 　力，所以他在空间站内无法正常行走。
【典例13】用60N的压力F把一个质量为2kg的物体压在竖直墙壁上，物体处于静止状态，则此时物体所受的摩擦力为　 　 N；当压力减小为30N时，物体沿竖直墙壁匀速下滑，则物体此时的摩擦力又为　 　 N；方向　 。当压力继续变小，变小为20N时，物体所受的摩擦力将　 　 （填“变大”“不变”“变小”）
【典例14】如图所示，水平桌面上有A、B、C三个物体叠放在一起，在5N的水平拉力F的作用下以共同的速度在桌面上匀速滑动。那么在匀速滑动过程中，物体B作用于物体A的摩擦力大小为　 　N。物体B作用于物体C的摩擦力大小为　 　N。桌面作用于物体C的摩擦力大小为　 　N。
【典例15】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。下列正确的是（　　）
A． s时，物体受到力的合力为零
B． s时，物体所受摩擦力是3N
C．2s~4s内物体所受摩擦力逐渐增大
D． s时，物体所受摩擦力是1N
【典例16】如图所示，小车在向右做减速运动，请在小车的O点上画出水平地面对它的摩擦力；
【典例17】如图所示，物体A在沿斜面下滑，请画出A所受摩擦力的示意图。
【典例18】在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中，某小组用同一物块按照图甲、乙、丙、丁进行了四次实验。
（1）实验过程中，弹簧测力计必须沿水平方向拉着物块做 　 　运动，此时滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数，所依据的原理是 　 　。
（2）比较甲、乙两次实验，可得结论：在接触面粗糙程度一定时，　 　越大，滑动摩擦力越大；该步骤主要运用的实验方法是 　 　；
（3）比较甲、丁两次实验可知，滑动摩擦力大小与接触面积的大小 　 　（选填“有关”或“无关”）；
（4）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；选体重较大的队员参赛，是应用了 　 　两次实验得出的结论。
二、巩固练习
1.某同学用如图所示的装置研究影响滑动摩擦力大小的因素，木板P放在水平桌面上，木块Q放在木板P上，弹簧测力计一端固定，一端挂在木块Q上，拉动木板P，木块Q稳定时，读取测力计的示数为2N，下列说法正确的是（　　）
A．Q受到的摩擦力为2N，方向水平向左
B．木块Q稳定时，相对于地面做匀速直线运动的
C．P不受摩擦力作用
D．此实验中，P必须做匀速直线运动
2．关于重力、弹力和摩擦力，下列说法中正确的是（　　）
A．因为物体本身就有重力，所以重力没有施力物体
B．物体受到重力的方向总是竖直向下，有时还垂直于接触面
C．物体间相互挤压，就一定存在摩擦力
D．摩擦力的方向一定与物体运动的方向相反
3．用手握住一个瓶子，瓶身保持竖直，如果增大握力，则（ ）
A．瓶子受到的重力增大 B．瓶子受到的摩擦力和重力不变
C．瓶子受到的摩擦力增大 D．瓶子受到向下滑力减小
4．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
5．下列实例中，目的是为了增大摩擦的是（　　）
A．滚动轴承 B．给木箱加装轮子
C．自行车车轮有凹槽 D．磁悬浮列车与轨道不接触
6．如图所示，小球被压缩的弹簧弹出后，在水平地面上滚动的过程中受到是（　　）
A．重力、支持力
B．重力、支持力、摩擦力
C．重力、支持力、摩擦力、弹簧的弹力
D．重力、支持力、摩擦力、使小球向前滚动的力
7．如图所示，水平桌面上有质量分布均匀的木板M，在水平力F的作用下，推到桌子中央.在此过程中，下列说法正确的是（　　）
A．M对桌面的压力不变，摩擦力不变
B．M对桌面的压力变大，摩擦力不变
C．M对桌面的压力变小，摩擦力变小
D．M对桌面的压力变大，摩擦力变大
8．下列措施中，用来减小有害摩擦的是（　　）
A．为了防止传送带打滑，需要把皮带张紧一些
B．在汽车轮胎上装防滑链
C．擦黑板时用力按黑板擦
D．自行车轴承中装有滚珠
9．下列做法中，属于增大摩擦的是（　　）
A．锁生锈不好打开时，将少量食油注入锁孔后，就容易打开了
B．拉链拉不动时，可在拉链上抹一点石蜡，就容易拉了
C．搬运笨重货箱时，可在地上铺几根圆木，就容易推动了
D．汽车失事的马路上流满了润滑油，可在路面上撒些沙子或木渣子，就更安全了
10．下列实例中，通过减小接触面粗糙程度来减小摩擦的是（　　）
A．鞋底的花纹 B．圆珠笔头的滚珠
C．齿轮间加润滑油 D．用力擦橡皮
11．车轮上印有花纹，这是为了 ；机器经常加润滑油是为了 ；传送带的皮带轮上打皮带蜡是为了 ；犁的表面必须保持光滑，这是为了 犁面与泥土面间的摩擦；冬天雪后道路冻结，往往在路上撒些炉灰，这是为了 ．
12．要使行驶着的自行车很快停下来，常用的方法是用手捏紧刹车把手，这样做可以增大车闸对车轮的 ，从而增大车轮受到的摩擦力。
13．小明用底面积相同的木块、铁块及带有滑轮的长木板、弹簧测力计、细线等，探究“影响滑动摩擦力大小的因素”。小明分别进行了图甲、乙两次实验，竖直向上匀速拉动弹簧测力计时，弹簧测力计的示数分别为F1、F2，且F2＞F1。
通过上述实验可以得出：在 相同时，滑动摩擦力与 有关。
14．用力划火柴，是利用 的方法来增大摩擦力；向自行车的转轴处加润滑油，是为 摩擦力。
15．如图所示，物体A、B放在物体C上，在3N水平向右的拉力F作用下，使A、B、C一起向右做匀速直线运动，此时物体C受到地面对它的摩擦力为 N，物体B受到物体C对它的摩擦力为 N。
16．利用筷子可以将一杯米提起来，主要是利用物体之间的 (选填“静”“滑动”“滚动”)摩擦力，这个摩擦力的方向是 ．要想把这个实验做成功，请你提出一个合理的建议 ．
17．如图所示，测量水平运动物体受到的滑动摩擦力大小。沿水平方向 拉动木块，读得弹簧测力计示数为 N，加一重物到木块上，重复实验，弹簧测力计的示数将 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
18．重为500N的小科沿着竖直的直杆匀速上爬，此阶段他受到的摩擦力大小为 N，摩擦力的方向是 。
19．2022年10月1日，2022年国际篮联女篮世界杯中国队夺得亚军。队员在比赛中投篮时的精彩瞬间，篮球表面的花纹是为 （选填“增大”或“减小”）摩擦力而设计的，向上运动的篮球受到重力的方向是 。
20．图示为探究滑动摩擦力与压力间大小关系的实验，在水平桌面上放一物块，物块上面放有砝码，用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动物块，此时弹簧测力计的示数 （选填“大于”、“等于”、“小于”）物块所受的摩擦力大小，取下砝码，水平匀速拉动物块时，与前一次相比弹簧测力计的示数将 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
21．冰壶运动员的鞋底一只是塑料的，另一只是橡胶的，滑行时，橡胶底的鞋比塑料底的鞋受到摩擦力大。如图他用b脚蹬冰面后，只用a脚向右滑行，画出蹬冰面时，冰对b脚所穿鞋的摩擦力方向；
22．小明看到同学桌边有挂手提袋的“神器”——移动便携挂包钩，于是自己尝试用硬铁丝做了两个，如图甲乙所示。图中AB与BC垂直，EF与FH垂直，CD、GH均为挂钩，挂包钩的总重力不计。
（1）将两个挂钩分别挂在桌子边缘，如图丙丁所示，为了使手提袋挂上挂钩后不掉落，你选择图 （“丙”或“丁”）。另一种挂上袋子后会 （“逆时针”或“顺时针”）转动后滑落；
（2）为了防止挂包钩滑落，移动便携挂包钩在AB、EF部分下面装有防滑垫。为了使丙和丁都可以挂手提袋而且不易滑落，你对挂包钩的改进建议是 （选择丙或丁中的一个进行改进）。

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