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第3节　摩擦力
知识点一　摩擦力
1．概念：两个互相接触的物体，当它们做相对运动(或要发生相对运动)时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力，这种力称为摩擦力。一般用符号f表示。
2．产生条件：
(1)两个物体相互接触；
(2)两个物体相互挤压，发生形变，有弹力；
(3)两个物体做相对运动(或要发生相对运动)；
(4)两个物体接触面粗糙。
四个条件缺一不可。
3．作用效果：阻碍物体间的相对运动。
4．方向：与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反。
5．作用点：实际上摩擦力是作用在整个接触面上的，但为了研究方便，可把摩擦力的作用等效到一个点上，可以把这个等效的点取在接触面上，也可以取在物体的重心上。
6．种类：
(1)静摩擦力：两个互相接触的物体，当它们要发生而尚未发生相对运动时，在接触面上产生的摩擦力，叫做静摩擦力；
(2)滑动摩擦力：一个物体在另一个物体表面上滑动时，在接触面上产生的摩擦力，叫做滑动摩擦力；
(3)滚动摩擦力：一个物体在另一个物体表面上滚动时，在接触面上产生的摩擦力，叫做滚动摩擦力。
温馨提示：不能把摩擦力的方向理解为与物体运动方向相反，也就是说，摩擦力有时阻碍运动，有时有利于运动，但无论哪种情况，必与相对运动(或相对运动的趋势)方向相反。例如人走路时，有向后运动的趋势，所以地面给鞋底的摩擦力方向是与人运动的方向相同的。
　对于摩擦力，下列叙述中错误的是(　　　)
A．只要两个物体接触并相互挤压，且接触面不光滑，它们之间一定产生摩擦力
B．运动的物体可能不受摩擦力的作用
C．摩擦力的方向可能与物体运动的方向相同
D．静止的物体可能受到摩擦力的作用
解析：物体间若没有发生相对运动或相对运动趋势，则物体间就不会产生摩擦力，故A错误，符合题意；运动的物体可能不受摩擦力的作用，比如木块B放在木块A上，A与B一起在地面上做匀速运动，木块B与木块A之间没有相对运动或相对运动趋势，故木块B不受摩擦力作用，故B正确，不符合题意；摩擦力的方向与物体间相对运动方向或相对运动趋势方向相反，摩擦力的方向可能与物体运动的方向相同，如人走路时脚向后蹬地，脚相对于地面有向后的运动趋势，地对脚施加向前的摩擦力，故C正确，不符合题意；静止在斜面上的木块，木块相对于斜面有向下滑的趋势，故斜面对木块有沿斜面向上的静摩擦力，故D正确，不符合题意。故选A。
答案：A
知识点二　探究影响滑动摩擦力大小的因素
精练版P15
实验探究：影响滑动摩擦力大小的因素。
提出问题：滑动摩擦力的大小与哪些因素有关？
猜想与假设：当你推地面上的箱子时，箱子越重，推起来越费力；地面越粗糙，推起来也越费力。由此我们猜想：滑动摩擦力的大小可能与接触面所受的压力和接触面的粗糙程度有关。
设计实验与制订计划：
因为影响滑动摩擦力大小的因素较多，所以，在探究过程中要用控制变量法。例如：在探究压力对滑动摩擦力大小的影响时，要保持接触面粗糙程度等因素不变；而在探究接触面粗糙程度对滑动摩擦力大小的影响时，则应控制压力的大小等因素不变。
实验器材：弹簧测力计、带钩的长方体木块、表面较光滑的木板、表面较粗糙的木板、桌面、砝码(或其他小重物)。
实验过程：
(1)把木块放在较光滑的木板上，用弹簧测力计沿直线水平匀速拉动木块，记下弹簧测力计的示数F1，如图甲所示。
(2)把木块放在较光滑的木板上，再在木块上放一个砝码，用弹簧测力计沿直线水平匀速拉动木块，记下弹簧测力计的示数F2，如图乙所示。
(3)把木块放在一块较粗糙的木板上，用弹簧测力计沿直线水平匀速拉动木块，记下弹簧测力计的示数F3，如图丙所示。
(4)将实验数据填入下表。
实验序号
实验条件
弹簧测力计示数F/N
压力情况
接触面情况
甲
一个木块
较光滑木板
2.4
乙
一个木块和一个砝码
较光滑木板
2.8
丙
一个木块
较粗糙木板
2.6
分析论证：
(1)比较甲、乙两次实验，接触面的粗糙程度相同，而压力不同，乙实验中弹簧测力计示数较大，说明在接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大；
(2)比较甲、丙两次实验，压力相同，接触面的粗糙程度不同，丙实验中弹簧测力计示数较大，说明压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。
得出结论：滑动摩擦力的大小与相互接触的两个物体间压力的大小和接触面的粗糙程度有关。在接触面的粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大；在压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。
温馨提示：实验时应用弹簧测力计水平拉木块做匀速直线运动，只有这样，拉力的大小才等于摩擦力的大小。这是因为根据二力平衡知识可知，木块做匀速直线运动，受到的水平拉力和摩擦力是一对平衡力，所以只要测出拉力的大小也就知道了摩擦力的大小，这里运用了转换法。
知识拓展：
用弹簧测力计拉着物体运动时，很难做到匀速，并且读取弹簧测力计示数时也会存在很大的误差。
此实验的改进方法
改进：拉动木块下面的长木板运动，保持A相对于地面不动。如图所示。
改进后的优点：拉动长木板时，即使长木板没有匀速运动，只要木块A静止，对实验就没有影响，实验更容易操作，而且弹簧测力计相对操作者静止，可使读数更准确。
　在“探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关”的实验中。同学们提出了以下猜想：
A．滑动摩擦力的大小与接触面受到的压力大小有关
B．滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关
C．滑动摩擦力的大小与接触面面积的大小有关
某小组根据猜想进行了以下实验，如图所示(图中的木块、长木板完全相同)。
(1)用弹簧测力计匀速拉动木块，使它沿水平方向滑动的目的是__________。
(2)利用图________和图________可探究猜想A。
(3)利用图________和图________可探究猜想B。
(4)利用图________和图________可探究猜想C。
解析：(1)水平匀速拉动木块，木块做匀速直线运动，由平衡条件可知，滑动摩擦力等于弹簧测力计的示数；(2)由图甲、丙所示实验可知，接触面的粗糙程度相同而物体间的压力不同，可以应用图甲、丙所示实验探究猜想A；(3)由图甲、丁所示实验可知，物体间的压力相同而接触面的粗糙程度不同，由甲、丁所示实验可以探究猜想B；(4)由图甲、乙所示实验可知，物体间接触面的粗糙程度和物体间的压力都相同而接触面的面积不同，应用图甲、乙所示实验可以探究猜想C。
答案：(1)木块处于平衡状态，使滑动摩擦力等于弹簧测力计的示数　(2)甲　丙　(3)甲　丁　(4)甲　乙
知识点三　摩擦的利用与防止
精练版P15
1．从影响摩擦力大小的两个因素，我们自然会想到增大有益摩擦的方法：
(1)增大压力(如我们用力用橡皮擦去错误的字)；
(2)增加接触面的粗糙程度(如我们的鞋底上有凸凹不平的花纹)；
(3)变滚动摩擦为滑动摩擦(如刹车时)。
2．与此相反，可以想到减小有害摩擦可采取的方法：
(1)减小压力；
(2)减小接触面的粗糙程度；
(3)变滑动摩擦为滚动摩擦(如垫滚木等)；
(4)使两个互相接触的摩擦面彼此离开(如润滑剂、利用气垫、磁悬浮)。
温馨提示：摩擦与人们的生活、生产密切相关，人们时时刻刻都离不开它。摩擦有时是有益的，不可缺少的；但有时也是有害的，会给人增添麻烦。对于有益的摩擦，我们要想办法增大它，加以利用；对于有害的摩擦，我们就要想办法减小它，进行防止。
　下列现象中属于增大摩擦的是(　　　)
A．轴承中加入润滑油
B．行李箱安装滚动轮子
C．运动鞋底刻有花纹
D．磁悬浮列车悬浮行驶
解析：增大摩擦的方法有增大压力、增大接触面的粗糙程度或者变滚动摩擦为滑动摩擦等。A、B、D中的现象都是减小摩擦的现象，只有C中运动鞋底刻有花纹是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦的，选项C符合题意。
答案：C
易错点　分不清摩擦力的方向
摩擦力方向总是与物体间相对运动(或相对运动趋势)的方向相反，不一定与物体运动方向相反。比如在传送带上静止随传送带上升的物品，它有向下滑的趋势，所以它受到的静摩擦力是沿斜面向上的。
　如图所示，这是体育课时小强匀速向上做爬杆运动，若小强体重为500N，则他受到的摩擦力大小________(选填“大于”“小于”或“等于”)500N，摩擦力的方向为________(选填“竖直向上”或“竖直向下”)。
解析：小强匀速爬上直立的杆，在爬杆过程中，小强受到重力和摩擦力作用，重力和摩擦力是一对平衡力，大小相等，方向相反，重力大小是500N，竖直向下，所以摩擦力大小也是500N，方向竖直向上。
答案：等于　竖直向上

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