九年级物理全册 第十三章 力和机械《摩擦力》拓展提高 新人教版

摩擦力提高拓展（一）摩擦和摩擦力摩擦是人们经常遇到的现象，我们用手拿起放在桌子上的书，是靠摩擦。假如没有摩擦，手拿东西时它就会滑掉。我们平常走路也是靠摩擦，假如没有摩擦，真是寸步难行。你如果在光滑的冰面上滑倒过，就能体会到这一点。一般运动物体能够停下来，又是靠摩擦。假如没有摩擦，火车到了站也不会停下来，乘客就不能下车.总之，我们经常遇到并且随时利用摩擦，只是不大注意罢了。因此，摩擦力是一种常见的力，我们可以这样给摩擦力下个定义：两个互相接触的物体，当它们要发生或已经发生相对运动时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力，这种力就叫做摩擦力。摩擦力的产生条件：根据摩擦力的定义，我们可以找到摩擦力的产生条件一是物体互相接触，二是要发生或已经发生相对运动。 例1：如下图所示：物体与地面（或斜面）间的接触面是粗糙的，图中没有受到摩擦力的是：解析：A图中物体是静止的，没有发生相对运动，也没有相对运动的趋势，所以A不受摩擦力，B图中的物体有沿斜面向下运动的趋势，C图中的物体受到水平向左的拉力，有向左运动的趋势，所以B、C中的物体受到摩擦力。D图中的物体向右运动，受到摩擦力，应选择A。分析：本题主要考察摩擦力产生的条件，解题的关键是判断物体是否有相对运动或相对运动的趋势，本题的易错点是误认为只有发生相对运动，才有摩擦力，而忽视了有相对运动趋势时也会产生摩擦力，因此会误选B、C。 摩擦力的方向：仔细研究摩擦力的定义我们可以知道摩擦力的方向是沿着阻碍相对运动的方向（这也表示摩擦力的效果）产生摩擦的原因：产生摩擦的原因比较复杂，我们只能做粗浅的解释。如图所示：看起来十分光滑，互相密合的两个平面，如果放在显微镜下观察，却像图上那样显示出凹凸不平，两个物体的凹凸部分互相啮合，当一个物体在另一个物体表面上运动时，互相啮合凹凸部分。就会发生碰撞，阻碍物体运动，这就产生了摩擦。10 （二）测量摩擦力摩擦力的方向和相对运动方向相反，摩擦力的大小可以用如图所示方法测量，通过弹簧测力计拉着木块在水平桌面上做匀速直线运动。在水平方向上，木块受两个力的作用，一个是拉力F，一个是木块和桌面之间的摩擦力ƒ,因为木块在水平方向做匀速直线运动，所以水平方向的拉力F和摩擦力ƒ是一对平衡力，摩擦力的大小等于拉力，从弹簧测力计读出了拉力，也就知道了木块与桌面之间的摩擦力。实验注意事项：一是因为弹簧测力计本身有重量，为了保证水平拉力，牵引木块时，要握住弹簧测力计的外壳；二是使木块在水平面上做匀速直线运动的关键是拉力要均匀，集中注意力盯住弹簧测力计的指针，一直拉到底，在指针不颤动时读数。 只有用弹簧测力计拉着木块在水平方向做匀速直线运动，此时摩擦力和拉力才是一对平衡力，此时弹簧测力计的示数才能表示摩擦力的大小。因此：用弹簧测力计测量摩擦力大小时必须让物体在水平桌面上做匀速直线运动。例2：小红用20N的力拉着一个重50N的木箱在水平方向运动，此时摩擦力的大小为：A.20NB.50NC.30ND.无法判断解：答案是D分析：根据前面所学的知识，C明显出错，给物体做受力分析，重力和摩擦力不在同一直线上，没有直接关系，因此可排除B、C,作为看似正确的A,我们要仔细分析，此时物体不一定在水平方向做匀速直线运动，根据题意：存在做变速运动的可能，所以此时的摩擦力大小不一定等于拉力的大小，因此A也不正确，答案只能是D. （三）滑动摩擦和滚动摩擦一个物体在另一个物体表面上滑动时产生的摩擦，叫做滑动摩擦，黑板擦跟黑板的摩擦，我们推动桌子时，桌子和地面的摩擦……这些摩擦都属于滑动摩擦。一个物体在另一个物体上滚动时产生的摩擦，叫做滚动摩擦。汽车、自行车轮子在地面上滚动时，圆筒或圆木在地面上滚动时，都是滚动摩擦。用手按住小车，先按甲图的方式推动小车，再按乙图的方式推动小车．比较先后两次手感受到的阻碍情况是否相同，思考一下，这说明了什么？10用滚动代替滑动，摩擦就会明显减小。远在古代，人类就已经发现用滚动来代替滑动，可以大大减小摩擦，如图所示，搬运重物时，在重物下垫上滚木。在现代生活和生产中，各种车辆都安装了车轮，许多机器转动部分安装了滚动轴承等。 例3：骑自行车时，车轮与地面间的摩擦属于哪种摩擦？紧急刹车时，刹车橡皮与车轮间的摩擦属于哪种摩擦？解：滚动摩擦和滑动摩擦除了用各自的定义可直接区别外，也可根据实验操作来鉴别：在自行车的轮胎上，涂上一点红漆，在路面上行驶，可发现地面上是有间隔的红点，若在刹车橡皮上涂上一点红漆，在路面上骑行并刹车，可发现钢圈内侧出现连续的、不间断的红带。前者是滚动摩擦的特征，后者是滑动摩擦的特征，所以自行车前进时，车轮与地面间的摩擦是滚动摩擦，紧急刹车时，刹车橡皮与车轮间的摩擦是滑动摩擦。 （四）影响摩擦力大小的因素推轻箱子比推重箱子轻松；推一重物经过光滑的路面和粗糙的路面，所用的力是不同的……这些事例说明摩擦力的大小是不同的，那么摩擦力的大小和哪些因素有关呢？ 让我们自己动手试一下探究实验：影响摩擦力大小的因素科学猜想：根据箱子越重，推起来越费劲，地面越粗糙推起来越费劲……这样看来影响摩擦力大小的因素可能有：接触面所受的压力；接触面的粗糙程度……实验器材：抛光的水平桌面，抛光的小木块、弹簧测力计、多个砝码、棉布、毛巾等。实验步骤：1.用弹簧测力计称出小木块所受的重力。2.如图：用弹簧测力计拉着小木块在水平桌面上做匀速直线运动。此时弹簧测力计的示数就等于木块和桌面的摩擦力。这时木块对桌面的压力就等于小木块的重力。3.把小木块对桌面的压力和它们之间的摩擦力记录到表一和表二。104.在小木块上加上一个砝码，用同样的方法测出摩擦力（如图），此时对桌面的压力等于木块和砝码的重力之和。把压力和摩擦力的数据填入表一。5.增加小木块的砝码，再做一次实验，做好记录。6.根据记录的数值，分析一下摩擦力跟压力有什么关系。7.把一块棉布铺在桌面上，小木块上不加砝码（如图）测出此时的摩擦力，将数据填入表二8.用毛巾代替棉布，小木块上不加砝码，测出此时的摩擦力，将数据填入表二。9.整理器材 实验数据记录表格：表一：实验次数接触面的情况木块上的砝码数压力摩擦力1抛光的桌面010.22抛光的桌面130.63抛光的桌面251表二：实验次数木块上的砝码数压力接触面的情况摩擦力101抛光的桌面0.2201棉布0.7301毛巾1.2实验结论：摩擦力的大小跟作用在物体表面的压力和接触面的粗糙程度有关，表面受到的压力越大，接触面越粗糙，摩擦力越大。 1.如何理解压力关于压力的定义我们将在第十三章专门学习，在本节内请同学们理解：作用在水平面上的物体对水平面的压力的大小等与物体所受的重力大小。2.摩擦力的大小与物体做匀速直线运动的速度无关。 10（五）增大和减小摩擦的方法摩擦与我们息息相关，我们生活中离不开摩擦，但是任何事情有其有利的一面，也有其不利的一面，摩擦对我们也是如此。有些摩擦对我们是有用的，例如：走路时要利用鞋底与地面之间的摩擦，摩擦力太小走路就很困难……对于这些摩擦我们要增大；有些摩擦对我们是有害的，例如：机器内部各个零件之间的摩擦使机器磨损和发热……这些摩擦要尽量减小，那么如何来增大和减小摩擦呢？摩擦力的大小与压力和接触面粗糙程度有关，有了这些基础知识我们就可以改变摩擦力的大小。摩擦力随着压力的增大而增大，所以增大压力可以增大摩擦，因此推重箱子比推轻箱子费劲。我们要拿起一个很重的东西，就要用力捏紧它，这是因为用力捏可以增大手对重物的压力，也就是增大它们之间的摩擦力，摩擦力足够大时，重物就不会从手中滑落。接触面越粗糙，摩擦就越大，所以把接触面做的粗糙些可以增大摩擦，下雪天路滑，在路面上撒沙子，就是利用使接触面的粗糙的方法来增大摩擦的。由于在相同条件下，滚动摩擦比滑动摩擦小得多，所以我们如果能让滚动摩擦变为滑动摩擦也可以增大摩擦。汽车的刹车装置就是在汽车紧急刹车时，强迫汽车轮胎由滚动变为滑动的，以此来增大摩擦使汽车尽快停下来。找到了增大有益摩擦的方法，我们就能很轻松找到减小有害摩擦的方法：减小压力；减小接触面的粗糙程度；例如刀的表面非常光滑，变滑动为滚动，例如：古代在运输大型石块时，在底下铺设圆木……除了上述方法外，使两个接触的表面分离，也能减小摩擦。加润滑油可以在两个表面之间形成油膜，使它们互不接触，这样就减小了摩擦。还可以用压缩空气或电磁场使摩擦面脱离接触，摩擦变小，磁悬浮列车（如图）就是靠强磁场把列车从轨道上微微托起，使摩擦力大大减小的。气垫船（如图）的船底跟水面之间有一层空气垫，也是利用使接触面分离的方法来减小摩擦的。例4：下列各种措施中，为了减小摩擦的是（），属于增大摩擦的是（）A.用台钳钳紧工件B.在搬动笨重的机械时，常在下面垫上圆木C.自行车的脚蹬子上刻有凹凸不平的花纹D.给机器点润滑油解析：A是为了防止工件脱落，影响工作，C10是为了防止脚与脚蹬子打滑，这两个实例中摩擦是有益的，所以采取的措施是增大摩擦，B是利用滚动摩擦比滑动摩擦小得多的道理减小有害摩擦的。D是通过加润滑油，使物体间不直接接触，从而减小摩擦的。 【模拟试题】（答题时间：60分钟）一.判断题（）（1）在草地上滚动的足球会慢慢停下来，这是由于足球受摩擦力的原因()（2）假如没有摩擦，我们将寸步难行（）（3）滚动摩擦肯定比滑动摩擦小得多（）（4）在运输大型石块时，在石块下垫滚木，利用了滚动摩擦（）(5)摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度无关 二.选择题（）（1）一位同学在水平方向向左推一小车在水平地面上匀速前进，此时哪两个力是一对平衡力：A.人推车的力与车对人的力B.人推车的力和地面对车的摩擦力C.车的重力和车对地面的压力D.车的重力和人推车的力（）（2）用手握住油瓶的颈部，油瓶不会滑落，则下列说法中正确的是：A.手给瓶子的摩擦力小于瓶子的重力B.手给瓶子的摩擦力等于瓶子的重力C.手给瓶子的摩擦力大于瓶子的重力D.手给瓶子的摩擦力与瓶子的重力无关（）（3）假如没有摩擦，下列哪种现象是不可能发生的？A.地面上滚动的球，行驶中的车辆很难停下来B.手拿不住笔写字C.人可以在地面上行走如飞D.用吹灰之力就可以将火车沿铁轨推动（）（4）下面事例中，属于滑动摩擦的是：A.行进的汽车前轮受到的摩擦B.在地面上滚动的圆木桶受到的摩擦C.擦黑板时，黑板擦受到的摩擦D.在台面上滚动的乒乓球受的摩擦(）（5）一个木块在桌面上滑动时，其摩擦力的大小：A.只与压力的大小有关B.只与物体的重力有关C.与物体的重力和接触面的状况有关D.与相互间的压力和接触面的粗糙程度都有关（）（6）在研究木块与木板之间摩擦力的实验中，以下操作中不必要的是：A.把木块放在水平木板上B.弹簧测力计沿水平方向拉木块C.使木块做匀速直线运动D.依次在木板上铺上毛巾和棉布（）（7）关于摩擦力的大小，下列叙述中正确的是：10A.压力越大，摩擦力越小B.推物体的外力越大，摩擦力越大C.接触面越光滑，摩擦力越大D.以上说法都不准确（）（8）在研究摩擦力的大小与压力大小和接触面粗糙程度的关系时，应运用下列哪种研究方法？A.控制变量法B.等效法C.模型法D.分类法（）（9）下列方法中属于增大有益摩擦的是：A.刀的表面生锈B.冬天在积有冰雪的路面上撒些煤渣C.给机器加润滑油D.制做气垫船（）（10）在下列事例中，属于减小摩擦的是：A.自行车刹车时要用力捏闸B.体操运动员上器械前，常常在手上涂些镁粉C.为车轴加润滑油D.在鞋底上制出凹凸不平的花纹（）（11）关于摩擦的说法，正确的是：Ａ.一切摩擦都是有害无益的，应尽量减小摩擦Ｂ.摩擦有利、有害，应利用它有益的一面、减小有害一面的影响Ｃ.改变接触面大小，将改变摩擦力的大小Ｄ.滚动摩擦是有用摩擦，所以都是用滚动来代替滑动（）（12）关于摩擦的说法中错误的是：A.在机械内部的转动部分，装轴承可以减小摩擦B.在接触面间加润滑油可以消除摩擦C.摩擦力总是阻碍接触的物体间的相对运动D.增大压力并使接触面粗糙，可增大摩擦（）（13）下列方法中增大有益的摩擦的是：A.刀的表面生锈B.汽车刹车时，将滚动摩擦变为滑动摩擦C.给机器加润滑油D.雪橇滑板用钢制成 三.填空题（1）如图一个物体，在一个水平外力F的作用下静止在竖直墙上，则物体受到_____、_____、_____、_____力的作用， (2)小红为了测定木块和桌面的摩擦力的大小，她应该用弹簧测力计拉着木块沿水平方向做__________运动，若此时弹簧测力计读数是3.5N，则实验得出的摩擦力为_______N．实验所用的原理是物体在_________作用下，物体做___________．(3)重600N的石块，受到200N10的水平向右的拉力，在水平方向做匀速直线运动，它所受到的摩擦力为。（4）用铅笔写字时，笔和纸之间的摩擦是，卷笔刀削铅笔，刀与笔之间的摩擦是，当你滑冰时，冰刀和冰面之间的摩擦是，当你滑旱冰时，旱冰鞋轮子和地面之间的摩擦是。（5）滚木头比拖木头省力，这是因为（6）在水平地面上放一个重20N的物体，用2N的水平拉力使物体在水平面上作匀速直线运动，该物体受到的摩擦力是　　　　。（7）质量为50kg的物体，在200N的水平拉力作用下，沿水平桌面做匀速直线运动，物体受到的摩擦力是___________，物体受到桌面的支持力是__________。若该物体运动速度增大，这时摩擦力__________（选填“变大”、“不变”或“变小”）。（8）小孩从滑梯上滑下，小孩和滑梯之间的摩擦是________摩擦；钢珠与轴承内外圈之间的摩擦是____________摩擦。（9）自行车的轮胎上印有花纹，这是为了________________，自行车的轮轴上装了轴承，这是为了___________、钢丝钳的钳口上刻有花纹，是采用增大接触面的＿＿＿＿＿＿＿来增大摩擦的，皮带传送带收紧些，是通过增大＿＿＿来增大摩擦的。 四.问答题（1）缝纫机皮带如果打滑，只要在皮带上撒些松香或将皮带缩短一些，就可以解决了，这是为什么？（2）请你分析一下：滑冰是用什么方法来减小摩擦的？（3）自行车刹车时，为什么手捏闸越紧，车越快停止？（4）根据所给的图,请你分析一下:润滑油是如何减少摩擦的? 五.阅读短文、回答短文后的问题：小明、小红和小王在探究“摩擦力的大小可能跟哪些因素有关”的过程中，分别提到了以下猜想：小明：摩擦力的大小可能与接触面的粗糙程度有关；小红：摩擦力的大小可能与接触面间的压力大小有关；小王：摩擦力的大小可能与产生摩擦力的两个接触面的接触面积的大小有关；10为了验证上述猜想是否正确，小明选用了一块底面与各个侧面粗糙程度相同的长方体木块，并设计了以下的探究方案：步骤1：把长方形木块平放在水平的长木板上，用弹簧测力计水平拉木块作匀速直线运动，读出此时弹簧测力计的示数（如图甲）步骤2：在长方形木块上放上砝码（如图乙），用弹簧测力计水平拉木块作匀速直线运动，读出此时弹簧测力计的示数。步骤3：在水平长木板上铺上棉布，把木块平放在棉布上（不加砝码），用弹簧测力计水平拉木块作匀速直线运动，读出此时弹簧测力计的示数（如图丙）。比较“步骤3”与“步骤1”中弹簧测力计的示数的大小。（1）当用弹簧测力计水平拉木块做匀速直线运动，摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数，为什么？（2）步骤2的设计目的是为了验证哪种猜想的正确？ （3）为了检验小王的猜想是否正确，可在上述试验的基础上再增加一个步骤，写出你所设计的这一实验步骤（4）在步骤2中，若木块和砝码的总重为0.5N，当用弹簧测力计水平拉木块作匀速直线运动时，则砝码与木块摩擦力之间的关系是：A.大于0.5NB.大于零且小于0.5NC.等于0.5ND.等于零（5）考虑到影响摩擦力的因素教多，在上述探究过程中总要控制某些因素，使他们保持不变，进而寻找摩擦力的大小与另外一个因素的关系，这种研究问题方法叫做“控制变量法”想想看，在我们探究过的哪些物理问题中用到过这种方法？10【试题答案】一.（1）对（2）对（3）错（4）对（5）错二.（1）B（2）B（3）C（4）C（5）D（6）D（7）D（8）A（9）B（10）C、（11）B（12）B（13）B三、1.重力摩擦力压力支持力2.匀速直线3.5平衡力匀速直线运动3.200N4.滑动摩擦滑动摩擦滑动摩擦滚动摩擦5.在相同条件下，滚动摩擦比滑动摩擦小得多6.2N7.200N500N不变8.滑动滚动9.增大摩擦减小摩擦粗糙程度压力四.（1）撒些松香可以增大接触面的粗糙程度，将皮带缩短可以增大压力，这两种方法都可以增大摩擦力（2）使接触面分离，可以减小摩擦（3）这样可以增大压力。从而可以增大摩擦，使车很快的停下来（4）加润滑油可以使接触面分离，从而使摩擦大大减小五.（1）生活中的物体如果做匀速直线运动，是因为受到平衡力，此时摩擦力和拉力是一对平衡力，大小相等，所以此时弹簧测力计的示数即表示拉力的大小又表示了摩擦力的大小。（2）摩擦力的大小可能与接触面间的压力大小有关；（3）将这个木块侧放，用弹簧测力计拉着它在水平桌面上做匀速直线运动，记下弹簧测力计的示数。（4）B（5）在探究电流大小和电压的关系时，让电阻不变10