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摩擦力

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摩擦力及其實驗問題

知識點1：摩擦力的概念：當相互接觸的兩個物體發(fā)生相對運動時，接觸面上產(chǎn)生的阻礙相對運動的力稱為摩擦力。

(1)摩擦分為滑動摩擦和滾動摩擦。滾動摩擦力比滑動摩擦力小得多。

(2)滑動摩擦和滾動摩擦既與作用在物體表面的壓力有關(guān)，又與接觸表面的粗糙度有關(guān)。

滑動摩擦力的方向與物體相對運動的方向相反。

(3)增加有益摩擦，減少有害摩擦。增加摩擦的方法：增加接觸面粗糙度、加大壓力、變滾動為滑動；減少摩擦的方法：減小接觸面的粗糙度（使接觸面光滑）、減小壓力，使兩個接觸的表面分開，由滑動變?yōu)闈L動。

知識點2：探索摩擦實驗

摩擦力

(1)實驗原理：兩力平衡

(2)實驗方法：將木塊放置在長水平木板上，用彈簧測力計水平拉動木塊，使木塊勻速運動，讀出此時的拉力為等于滑動摩擦力。應用轉(zhuǎn)換方法。

(3)實驗結(jié)論：接觸面粗糙度相同時，壓力越大，滑動摩擦力越大；當壓力相同時，接觸面越粗糙，滑動摩擦力越大。本研究采用控制變量方法。

前兩個結(jié)論可以概括為：滑動摩擦力的大小與壓力的大小和接觸面的粗糙度有關(guān)。實驗還可以研究出滑動摩擦力的大小與接觸面的大小、運動的速度、拉力的大小等無關(guān)。

【例1】（2020湖南常德）如圖所示摩擦力，重50N的物體靜止在垂直的墻壁上，F(xiàn)壓力=30N，若物體與墻壁的接觸面積為0.2m2，則分析如下：正確的（）

摩擦力

A. 物體受到垂直向上的摩擦力，等于 50N。

B、物體對墻壁的壓力為250Pa

C、物體受到的壓力越大，摩擦力就越大

D、如果物體上的所有力消失，物體將向下移動。

【答案】A

【分析】A．如果物體靜止在垂直的墻上，即物體處于平衡狀態(tài)，受到平衡力。那么物體在垂直方向受到的兩個力：重力和摩擦力是一對平衡力，所以摩擦力的大小等于50N，所以A是正確的；

B.物體對墻壁的壓力

故B錯誤；

C。物體被壓在垂直的墻上并處于靜止狀態(tài)。其摩擦力的大小與重力的大小有關(guān)，故C錯誤；

D. 如果物體上的所有力消失，物體將保持原來的運動狀態(tài)。如果物體是靜止的，它將保持靜止，所以 D 是錯誤的。

【點對點練習】圖中所示的各種練習中，增加摩擦力的是（）

摩擦力

A. 自行車上的滾動軸承 B. 體操運動員的手上涂有防滑粉

C。用卷發(fā)器用刷子刷冰 D.潤滑門軸上的鉸鏈

【答案】B.

【分析】（1）增加摩擦力的方法：增加壓力、增加接觸面的粗糙度。

(2)減少摩擦的方法：減少壓力、降低接觸面粗糙度、脫離接觸面、用滾動代替滑動等。

A、自行車上的滾動軸承采用滾動代替滑動來減少摩擦。因此摩擦力，A不符合題意；

B、體操運動員的手上涂有防滑粉，在壓力恒定的情況下，通過增加接觸面的粗糙度來增加摩擦力。因此，B符合題意；

C。卷發(fā)器是用刷子刷冰面，通過在一定壓力下降低接觸面的粗糙度來減少摩擦，所以C不符合題意；

D、潤滑門軸上的鉸鏈是為了脫離接觸面，減少摩擦。因此，D不符合題意。

[例2]（湖北武漢，2020）學生在探究影響滑動摩擦力大小的因素的實驗中，使用了如圖A所示的設備。長木板B的表面比長木板B的表面粗糙。 A、塊體各表面的粗糙度相同，其長、寬、高分別為10cm、8cm、6cm。

摩擦力

將物體塊放在水平放置的長木板上，然后將重物放在物體塊上，用彈簧測力計水平拉動物體塊，并沿長木板做勻速直線運動。實驗記錄如下：

實驗次數(shù)

塊放置

接觸面

有壓力的情況

彈簧測力計指示/N

平躺

一塊

將 100 克重物放在塊上

平躺

B 塊

將 100 克重物放在塊上

2.2

平躺

B 塊

將 200 克重物放在塊上

2.4

側(cè)躺

B塊

將 100 克重物放在塊上

(1)第一次實驗時，彈簧測力計指示如圖B所示，指示為；

（2）從兩個實驗1、2可以看出：當壓力相同時，木塊與長木板的接觸面越粗糙，木塊所受到的滑動摩擦力（填“越小”） ”或“較大的”）；

從實驗2和實驗3可知：增加木塊上重物的質(zhì)量會增加（填“木塊上的重量”、“長板上的重量”或“長板上的木塊”的壓力） ”），這樣就可以探究接觸面粗糙度相同時滑動摩擦力與壓力的關(guān)系；

(3) 在第四次實驗中，彈簧測力計顯示：

【答案】（1）1.8（2）木塊越大，木板越長（3）2.2

【分析】（1）從圖B可知，彈簧測力計的分度值為0.2N，示值為1.8N。

(2)從1和2的實驗數(shù)據(jù)分析，當壓力相同時，塊體與長木板的接觸面越粗糙，塊體受到的滑動摩擦力越大。

從實驗2和實驗3可以知道，增加木塊上重物的質(zhì)量會增加木塊對長木板的壓力。

(3)從實驗2和實驗4可以看出，木塊對長木板的壓力是相同的，接觸面的粗糙度也是相同的，所以兩塊木塊上的摩擦力是一樣的，所以彈簧測力計顯示2.2N。

【點對點練習】在探索與滑動摩擦力相關(guān)的因素時，使用完全相同的木塊進行了如圖所示的實驗。

摩擦力

(1)實驗中，彈簧測力計拉動木塊沿水平方向移動時，木塊受到的摩擦力等于彈簧測力計的示值；

(2)圖A和圖B的實驗說明滑動摩擦力的大小與：

(3)圖A和C中的實驗表明，滑動摩擦力的大小與：

(4)當所研究的物理量與多種因素有關(guān)時，采用的探究方法應為方法。

【解答】均勻線壓力大小與接觸面粗糙度控制變量法

【分析】（1）木塊上的摩擦力等于彈簧測力計的示值。木塊受到水平方向的平衡力的作用，木塊以勻速直線運動。

(2)與木塊接觸的不同表面上彈簧讀數(shù)不同，摩擦力與接觸面的粗糙度有關(guān)。彈簧讀數(shù)根據(jù)木塊接觸表面的壓力而不同，摩擦力與壓力有關(guān)。

(3)壓力一定，接觸面粗糙度不同，摩擦力不同。

(4)保持一個物理量恒定，而研究其他兩個物理量之間關(guān)系的方法稱為受控變量法。

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