1、专题03 探究摩擦力一、判断物体是否受到摩擦力摩擦力产生的条件：两物体接触面粗糙；两物体相互接触并发生挤压；两物体间发生相对运动或有相对运动的趋势。二、判断摩擦力的大小1静止的物体受到平衡力的作用，据此可确定静摩擦力的大小。若沿水平方向推车，但未推动，此时摩擦力为静摩擦力，大小等于推力；增大推力，若仍未动，摩擦力与推力仍平衡。吸附在竖直墙面上的磁体，竖直方向的摩擦力等于物重，增大压力，摩擦力不变。2做匀速直线运动的物体受平衡力，据此可确定滑动摩擦力的大小。若影响滑动摩擦力的因素(压力和接触面的粗糙程度)不变，即使物体不做匀速直线运动，滑动摩擦力也不改变，即影响滑动摩擦力的因素发生改变，滑动摩擦
2、力随之改变。三、判断摩擦力的方向摩擦力的方向与物体相对运动(或相对运动趋势)方向相反，不一定和物体的运动方向相反。有时也和物体的运动方向相同，如自行车后轮受到的摩擦力；如人走路，若不打滑，脚相对地面向后运动的趋势，地面给脚一个向前的摩擦力，成为人向前的动力。四、判断影响摩擦力大小的因素影响摩擦力大小的因素有：压力大小、接触面的粗糙程度。除此以外，看滑动摩擦力是否与运动状态、接触面积大小有关等。类型一摩擦力及大小和方向1. 窗玻璃上趴着一只壁虎(如图)水平向右推窗，当壁虎随窗玻璃一起向右匀速移动的过程中，壁虎受到摩擦力的方向是()A. 竖直向上B. 竖直向下C. 水平向左D. 水平向右第1题图【
3、答案】 A【解析】根据图示，壁虎在随窗玻璃向右匀速运动过程中，壁虎处于平衡状态，对壁虎受力分析，壁虎在竖直方向受到两个力，即重力和摩擦力，重力的方向竖直向下，则受到的摩擦力方向竖直向上，故选A.2在自动化生产线上，常用传送带运送工件，如图所示，工件与传送带一起向右匀速运动时，关于工件受力，下列说法中正确的是( )第2题图A工件受摩擦力，方向水平向右B工件受摩擦力，方向水平向左C工件所受到的重力与工件对传送带的压力是一对相互作用力D工件对传送带的压力与传送带对工件的支持力是一对相互作用力【答案】 D【解析】AB、因为工件与传送带一起匀速运动，所以它们之间没有发生相对运动、也没有相对运动的趋势，则
4、工件没有受到摩擦力的作用，故AB错误；C、工件所受到的重力与工件对传送带的压力的方向都是向下的，而一对相互作用力的方向是相反的，所以它们不是一对相互作用力，故C错误；D、工件对传送带的压力与传送带对工件的支持力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，且作用在两个物体上（即压力作用在传送带上，支持力作用在工件上），故这两个力是一对相互作用力，故D正确；故选D3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( )第3题图A甲、乙两图中物体A均受到地面对它的摩擦力，大小均为FB甲、乙两图中物体B所受摩擦力大小均为FC甲图中物体A受到地面对它的摩擦
5、力为0，物体B受到的摩擦力为FD乙图中物体A受到地面对它的摩擦力为F，物体B受到的摩擦力为0【答案】A【解析】甲乙两图中研究物体A所受摩擦力时，把AB看作一个整体研究，则整个物体都受到一个向右的拉力，而物体又做匀速直线运动，所以A均受到地面对它的摩擦力，大小等于F，故A正确C错误；甲图中物体B随A一起做匀速运动，此时B不受摩檫力，故B错误；乙图中B做匀速直线运动，而B受到一个向左的大小等于F的摩擦力，故D错误；故选A。类型二摩擦力的图象分析4如图甲所示，静止在水平面上的物块，受水平拉力F作用，F随时间t的变化关系如图乙所示。从t0开始，小兵每隔2 s记录的物块位置和时刻如图丙所示，下列说法正确
6、的是()A04 s内，物块受到的摩擦力为4 NB810 s内，物块受到的摩擦力为6 NCt10 s时，物块的速度一定小于5 m/sD若16 s时撤去F，物块将做匀速直线运动第4题图【答案】C【解析】由乙图知在04s内物块受到的拉力为2 N，此时，物块是静止的，故此时物块受到的摩擦力为2 N，A错误。由乙图知在1218 s内物块受到的拉力为4 N，由丙图知，此段时间内物块做匀速直线运动，fF4 N。16 s时撤去F后，但f依然存在，故物块会做减速运动，D错误。由乙图知在810 s内物块受到的拉力为6 N，物块开始运动后，受到的摩擦力是不变的，f4 N，B错误。由乙图知，t10 s时，物块受到的拉
7、力为6 N，在1012 s这2 s内，物块运动的平均速度为5m/s，而物块在612 s内是加速运动，故在10 s时物块的运动速度肯定小于1012 s的平均速度。5小明经常与同学进行爬杆比赛，如图甲所示，在某次比赛中，小明向上爬的“速度时间”图象如图乙所示，但他所受“摩擦力时间”图象漏画了一部分，如图丙所示，若将之补充完整，应是图中的()第5题图【答案】C【解析】由题意知，人爬杆时受到了竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力这两个力的作用，由图乙可知：0t1时间内，人加速向上运动，fG；t1t2时间内人做匀速直线运动，人受到的重力和摩擦力是一对平衡力，fG，t2t3时间内人减速向上运动，fG。由以上分
8、析知t1t2时间内，摩擦力应不变，故A错误；0t1时间内受到的摩擦力最大，t2t3时间内受到的摩擦力最小，t1t2时间内受到的摩擦力处于二者之间，故B、D错误，C正确。6如图甲所示，放在粗糙程度不变的水平地面上的物体，用方向不变的力F向右推物体，推力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t1 s时，物体受到的摩擦力为_N；在t3 s时，物体受到的摩擦力为_N。第6题图【答案】2；4【解析】由图丙的vt图象可以知道，在02 s内，物体速度为零，物体处于静止状态，故当t1 s时，物体处于静止状态；由图乙的Ft图象可知在02 s内，推力F12 N，此时物体
9、静止，处于平衡状态，由平衡条件得此时摩擦力f静F2 N。由图乙的vt图象可知，在46 s内物体处于匀速直线运动状态，由平衡条件可知，物体所受到的滑动摩擦力f与推力F是一对平衡力，即fF；由图乙的Ft图象可知，在46 s内，推力F4 N，物体所受到的摩擦力fF4 N，物体与地面间的滑动摩擦力由接触面的粗糙程度、物体与地面间的压力决定，与物体的运动状态无关。在t3 s时与在46 s内，接触面的粗糙程度、物体与地面间的压力相同，因此t3 s时摩擦力为4 N。类型三摩擦力相关的计算(平衡法)7如图甲所示，完全相同的A、B两物块叠放在水平桌面上，用F130 N的水平力作用在B物块上，A、B一起做匀速直线
10、运动，此时B物块所受的摩擦力为_N；若将F250 N的水平力按如图乙所示作用在A物块上，它们仍一起做直线运动，则地面对A物块的摩擦力为_N。第7题图【答案】30；30【解析】甲图中推力在B上，以B为研究对象，B做匀速直线运动，所以其受到的推力F1与摩擦力平衡，B物块所受的摩擦力为30 N；乙图中推力作用在A上，此时接触面的粗糙程度不变，压力也不变，因此摩擦力也不变，所以A所受的摩擦力仍为30 N。8物理兴趣小组为了测量滑动摩擦力的大小，设计了如图所示的实验装置。实验中，小桶内装入适量的沙子，滑块恰好做匀速直线运动。(轻绳与滑轮的摩擦不计)第8题图(1)为了测量滑块受到的滑动摩擦力，需要测量的物
11、理量是()A滑块的质量m1B小桶和沙子的总质量m2(2)根据_可知，滑块受到的滑动摩擦力f1_。(用物理量符号表示)(3)小桶落地后，滑块继续向前运动，受到的滑动摩擦力为f2，则f1_(填“”)f2。【答案】(1)B(2)二力平衡条件；m2g(3)【解析】(1)匀速运动时滑块受到的摩擦力与拉力是一对平衡力，而拉力等于小桶和沙子的总重力，故应测量m2。(3)小桶落地后，滑块由于惯性向前运动的过程中，受到的滑动摩擦力大小不变。类型四影响滑动摩擦力的因素9小佳同学利用运动鞋进一步探究“滑动摩擦力与压力大小的定量关系”。(1)如图甲所示，他用弹簧测力计水平拉着运动鞋在水平桌面上做匀速直线运动，其目的是
12、_；此时弹簧测力计的示数为_N。第9题图 (2)再往鞋子里添加砝码并均匀摆放，改变的是鞋对桌面的_，重复上述实验步骤进行多次实验，并将实验数据记录在下表中。实验次数压力F/N测力计示数/N12.323.32.634.33.445.34.2(3)请根据实验数据在图乙中作出运动鞋受到的滑动摩擦力与压力大小关系的图象。(4)分析图象可得结论：_。(5)若他拉着运动鞋匀速前进的速度由0.02 m/s变为0.04 m/s，在其他情况不变时鞋受到的滑动摩擦力将_(填“变大”“不变”或“变小”)。【答案】(1)使拉力大小与滑动摩擦力大小相等；1.8(2)压力(3)如图所示。(4)在接触面粗糙程度相同时，滑动
13、摩擦力大小与压力大小成正比(5)不变【解析】(5)滑动摩擦力的大小与速度无关。(第9题图)10在探究“影响滑动摩擦力大小因素”的实验中，实验装置如图所示，选取三个相同的木块分别放在不同的接触面上，其中甲、乙两图的接触面是相同的木板，丙图的接触面是棉布。第10题图(1)实验中用弹簧测力计拉着木块在水平木板上做_运动。根据_条件可知，木块所受摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。(2)由_图可以探究滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度关系。(3)若乙装置中，木块在运动过程中拉力突然变大，滑动摩擦力将_(填“不变”“变大”或“变小”)。(4)评估此实验方案的不足之处是_。(答出一条即可)【答案】(1)匀速直
14、线；二力平衡(2)乙、丙 (3)不变(4)不能保证木块一直做匀速直线运动【解析】(1)实验中用弹簧测力计拉着木块在水平木板上做匀速直线运动，根据二力平衡条件可知，木块所受摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数；(2)图乙和图丙，压力大小相同，接触面的粗糙程度不同，可探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系；(3)由于压力大小和接触面的粗糙程度不变，即使拉力增大，滑动摩擦力也不变；(4)实验中需拉动木块做匀速直线运动时进行读数，而很难保证其一直做匀速直线运动，会造成测力计的读数困难。11一质量均匀分布、正反面相同的长方形木板，以中线MN为界，对比观察左右两部分，发现粗糙程度可能不一样，哪一侧更粗糙？同
15、学们进行了研究。第11题图(1)小华将滑块放在木板上，通过细线和固定的测力计相连，如图甲。水平向右拉动木板，待示数稳定时，记下滑块经过左、右两部分时测力计的示数F左和F右，若F左F右，则木板的_侧更粗糙，实验时_(填“需要”或“不需要”)匀速拉动木板。小华左右手戴上同样的手套，木板水平对称地放在左右手上，然后左手向左、右手向右，使两手距离快速增大，若木板向左运动，则木板_侧更粗糙。(2)小明用图乙实验装置，进行如下操作：A将轻弹簧的一端分别固定在板上MN左右两侧的P、Q点，另一端分别与同一滑块接触。B移动滑块使弹簧压缩相同的长度，由静止释放滑块，使滑块越过MN但不滑离木板。C分别测出滑块越过M
16、N后滑行的距离x1和x2。小明想根据x1和x2的大小关系判断木板的粗糙程度，小华提出疑义。为能根据x1和x2的大小关系作出正确判断，请指出小明实验中存在的问题是_。简述改进方法：_。(3)小红使滑块分别从左右两侧滑上木板，测出滑块运动的速度，作出滑块从两端分别运动至MN过程中的速度v和时间t的关系图线如图丙，则图线_(填“a”或“b”)所对应的接触面更粗糙，判断的依据是_。【答案】(1)左；不需要；左(2)不能确定滑块经过中线MN时的速度相同；将弹簧的一端固定在中线MN上，另一端分别与同一滑块接触，移动滑块使弹簧压缩相同的长度，由静止释放滑块，使滑块不滑离木板，分别测出滑块滑行的距离x1和x2
17、 (3)b；b图线滑块的速度变化快12如图所示是小南“探究滑动摩擦力与什么因素有关”的实验过程：第12题图(1)该探究要用弹簧测力计拉着木块在水平方向做匀速直线运动，根据_原理，可知此时摩擦力与拉力大小相等。(2)小南分析甲、乙，发现F1F2，说明滑动摩擦力的大小与_有关，分析甲、丙，发现F1F3，说明滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。(3)小南在本次探究中运用的研究方法是_和转换法。(4)小南在探究后反思：操作中不能保证匀速拉动木块，所以弹簧测力计的示数并不稳定。经老师引导后，将实验装置改成如图丁所示，当他拉出木板的过程中，发现弹簧测力计示数仍然不稳定，你认为仍然不稳定的原因可能是_。
18、【答案】(1)二力平衡(2)压力大小 (3)控制变量法(4)接触面的粗糙程度不均匀【解析】(1)要使木块所受的滑动摩擦力与拉力平衡，应用弹簧测力计拉着木块沿水平方向做匀速直线运动，此时滑动摩擦力等于测力计的拉力，因此，这里是利用了二力平衡的知识。(2)甲、乙两图，接触面的粗糙程度相同，压力大小不同，所以摩擦力的大小还与压力大小有关。(3)实验时，用弹簧测力计拉木块使它在水平木板(或毛巾)上做匀速直线运动，根据二力平衡知识可知，这时滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。通过拉力的大小得知摩擦力的大小，用到了转换法；由于摩擦力大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关，所以这个实验中还用到另一个方法是控制变量法。(4)根据影响摩擦力的因素可知，在压力不变的情况下，弹簧测力计的示数不稳定，即摩擦力是变化的，说明木板表面的粗糙程度不同。