6.5科学探究摩擦力2

沪科版八年级第六章《熟悉而陌生的力》6.5科学探究：摩擦力【知识梳理】一、滑动摩擦力1.定义：一物体在另一物体表面滑动时所受到的阻碍物体间相对运动的力叫做滑动摩擦力。2.产生滑动摩擦力的条件：①相互接触；②相互挤压；③接触面粗糙；④做相对运动或有相对运动趋势。3.滑动摩擦力的方向：与物体相对运动或有相对运动趋势的方向相反。二、影响滑动摩擦力大小的因素1.滑动摩擦力的大小跟接触面的粗糙程度大小有关，在其他条件相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。2.滑动摩擦力的大小跟压力有关，在其他条件相同时，压力越大，滑动摩擦力越大。三、增大摩擦和减小摩擦的方法1.增大摩擦的方法：增大压力、增大接触面的粗糙程度、变滚动为滑动。2.减小摩擦的方法：减小压力、减小接触面的粗糙程度、变滑动为滚动、使两个互相接触的表面分离。【易错点】1.摩擦力的方向不一定总是与物体运动的方向相反。摩擦力的方向有时与物体的方向相同，如传送带传送货物时，如传送带传送货物时，货物刚开始由静止变为运动时受的摩擦力方向与物体的运动方向相同。2.摩擦力不一定是阻力，有时也是动力，如人运动时脚与地面之间的摩擦力就是人前进的动力。【规律总结】1.滑动摩擦力的大小跟压力和接触面的粗糙程度大小有关，压力越大，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。2.减小摩擦有四种方法：①在接触面粗糙程度不变的情况下减小压力；②在压力不变的情况下减小接触面的粗糙程度；③用滚动代替滑动；④使接触面彼此分离。增大摩擦有三种方法：①在接触面粗糙程度不变的情况下增大压力；②在压力不变的情况下增大接触面的粗糙程度；③用滑动代替滚动。【典例分析】（2022·河北·中考真题）小明在做“研究影响摩擦力大小的因素”实验时，利用一套器材依次完成图所示的实验，其中甲、乙图中长木板正面朝上，丙图中长木板反面朝上，长木板的反面比正面粗糙。（1）小明提出如下猜想：①滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力有关：②滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。如果小明要验证猜想①，他应该选择___________两图所示的实验来操作；如果小明要验证猜想②，他应该选择___________两图所示的实验来操作；（2）实验中，小明用弹簧测力计水平拉动木块，使它沿水平长木板做匀速直线运动，此时弹簧测力计对木块的拉力与木块受到的滑动摩擦力大小相等，这是利用了___________的知识；（3）小明分别对猜想①②进行了实验验证。在图甲、丙实验中弹簧测力计的示数分别为0.8N、1.2N，在图乙实验中，弹簧测力计的示数如图所示，示数为___________N。小明多次实验后得出结论：接触面所受的压力越大，滑动摩擦力越大；接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；（4）许多情况下摩擦是有用的，人们常常设法增大它。请写出一个通过增加接触面的粗糙程度来增大摩擦的实例：___________；（5）实验后，小明和同学们对实验中存在的问题进行了交流，改进了实验方案，设计了如图所示的实验装置：将弹簧测力计固定不动，木块挂在弹簧测力计的挂钩上：不拉木块，改为拉动长木板，使长木板与木块相对运动。再次验证了猜想①②得出相同结论。针对实验改进，同学们提出了以下观点，其中不正确的是___________（选填序号）。A．改进后，拉动长木板时不必保持匀速运动，更易于操作B．改进后，弹簧测力计示数较稳定，容易读出正确的数值C．改进后，木块稳定时受到的滑动摩擦力小于弹簧测力计对木块的拉力【答案】

甲、乙

乙、丙

二力平衡

1.0

自行车轮胎上制有凹凸的花纹（答案不唯一）

C【解析】（1）[1]小明要验证猜想①，需控制接触面的粗糙程度相同，改变压力的大小，由图可知，甲、乙两图接触面粗糙程度相同，压力大小不同，所以他应该选择甲、乙两图所示的实验来操作.[2]如果小明要验证猜想②，需控制压力的大小相同，改变接触面的粗糙程度，由图可知，乙、丙两图压力大小相同，接触面粗糙程度不同，所以他应该选择乙、丙两图所示的实验来操作。（2）[3]实验中，小明用弹簧测力计水平拉动木块，使它沿水平长木板做匀速直线运动，此时木块在水平方向上受到拉力和摩擦力两个力的作用，由于木块做匀速直线运动，所以木块受到拉力和滑动摩擦力大小相等，根据二力平衡的知识可知，拉力与滑动摩擦力二力大小相等。（3）[4]由图可知，弹簧测力计的分度值为0.1N，所以测力计示数为1.0N。（4）[5]通过增加接触面的粗糙程度来增大摩擦的实例很多，如：自行车轮胎上制有凹凸的花纹、塑料瓶盖刻竖条纹、结冰路面撒些煤渣等。（5）[6]A．因为压力不变，接触面粗糙程度不变，滑动摩擦力不变，滑动摩擦力的大小与速度无关，实验时不需要做匀速直线运动，更易于操作，故A正确，不符合题意；B．改进后，测力计静止，弹簧测力计示数较稳定，容易读出正确的数值，方便读数，故B正确，不符合题意；C．图中固定弹簧测力计，拉动木板做相对运动，拉动木板时，木块受到向左的摩擦力，由于木块相对地面静止，则摩擦力与弹簧测力计的拉力大小相等，弹簧测力计的示数等于木板对木块的摩擦力，故C不正确，符合题意。故选C。【思路小结】摩擦力大小与压力和接触面粗糙程度有关，在探究摩擦力与哪些因素有关时，要使用控制变量法，控制与该探究因素以外的因素不变。在操作过程中，要保持拉动物体的速度不变，使物体保持匀速直线运动，此时拉力大小等于摩擦力大小。【夺冠训练】一、单选题1．（2022·山东青岛·中考真题）“低碳环保，绿色出行”已成为共识。自行车是便捷环保的交通工具，以下设计和操作，可以减小摩擦的是（）A．轮胎表面有凹凸不平的花纹 B．给轴承加润滑油C．用力捏闸，使车更快地停下来 D．刹车时，使车轮由滚动变为滑动【答案】B【解析】A．轮胎表面有凹凸不平的花纹，通过增大接触面的粗糙程度从而增大摩擦力，故A不符合题意；B．给轴承加润滑油，隔离接触面，从而减小摩擦，故B符合题意；C．用力捏闸，使车更快地停下来，是通过增大压力，从而增大摩擦力，故C不符合题意；D．刹车时，使车轮由滚动变为滑动，增大摩擦力，故D不符合题意。故选B。2．（2022·山东日照·中考真题）如图是探究影响滑动摩擦力大小因素的实验，下列可以增加木块受到滑动摩擦力的是（）A．增加水平拉力的大小 B．在木块上面增加砝码C．提高木块匀速运动的速度 D．换用木块面积小的一面接触木板【答案】B【解析】A．弹簧测力计拉着木块沿水平长木板匀速滑动时，木块所受的拉力和滑动摩擦力大小相等，摩擦力等于拉力；增加水平拉力的大小，木块做加速运动，摩擦力大小不变，故A不符合题意；B．在木块上面增加砝码，木块对接触面的压力增加，滑动摩擦力增加，故B符合题意；C．滑动摩擦力的大小与物体运动的速度无关，提高木块匀速运动的速度，滑动摩擦力大小不变，故C不符合题意；D．滑动摩擦力的大小与接触面的面积无关，换用木块面积小的一面接触木板，滑动摩擦力大小不变，故D不符合题意。故选B。3．（2022·山东·曲阜师范大学附属实验学校八年级期中）关于摩擦力的说法中不正确的是（）A．相互接触的物体间一定存在摩擦力B．两个物体保持相对静止时物体也可能有摩擦力C．摩擦力的方向不一定与物体运动的方向相反D．只有相互接触的两物体间才有可能产生摩擦力【答案】A【解析】A．相互接触的物体要发生相对运动或者有相对运动的趋势，才存在摩擦力，故A错误，A符合题意；B．两个物体保持相对静止，但有相对运动的趋势，也会有摩擦力，故B正确，B不符合题意；C．摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反，不一定与物体运动的方向相反，例如人向前走，脚要向后蹬地，地面对脚的摩擦力方向也向前，与人的运动方向相同。故C正确，C不符合题意；D．两个物体之间要产生摩擦力一定是接触的，不接触是没有摩擦力的，故D正确，D不符合题意。故选A。4．（2022·黑龙江牡丹江·中考真题）小明和小刚是两个初三学生，小明重60kg，小刚重70kg，在上体育课时，小明和小刚匀速爬杆，以下相关说法正确的是（）A．小明和小刚受到的摩擦力一定相等 B．小明受到的摩擦力一定较大C．小刚受到的摩擦力一定大 D．小刚受到的摩擦力一定较小【答案】C【解析】小明和小刚匀速爬杆，在竖直方向上，都会受到重力和摩擦力，重力和摩擦力是平衡力，小刚的质量大，故小刚的重力比较大，故小刚受到的摩擦力比较大，故C正确。故选C。5．（2022·重庆梁平·八年级期中）如图所示，水平面上叠放着A、B两个物体，在水平方向力F的作用下，相对静止，一起向左做匀速直线运动。已知F＝5N，物体B上下表面所受摩擦力大小分别为（）A．5N0N B．5N5N C．0N5N D．0N0N【答案】C【解析】A、B两个物体一起向左做匀速直线运动，A相对于B保持静止状态，故物体B上表面所受摩擦力大小为0N；物体B向左做匀速直线运动，水平方向上受到向左的拉力F和地面对B水平向右的摩擦力，这两个力大小相等；即物体B的下表面所受摩擦力的大小也为5N，故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。6．（2022·山东·青岛滨海学校八年级期中）假设上物理课时教室内的摩擦力突然消失30s，则下列我们身边的情境不可能发生的是（）A．到讲台上板演的同学可以更轻松地行走 B．课桌上的物理课本轻轻一吹便可飞出去C．老师在黑板上无法写粉笔字 D．握在手中写字的笔从手中滑落了【答案】A【解析】A．人走路时，脚用力向后蹬地，由于力的作用是相互的，则地对脚产生一个向前的摩擦力，这是人能够走路前进的原因。如果摩擦力消失了，人将不能走路前进。故A符合题意；B．向课桌的课本吹气，因为摩擦消失了，没有力阻碍课本飞出去。故B不符合题意；C．写粉笔字时，因为有摩擦的存在，才能在黑板上留下字迹。如果没有摩擦，粉笔就无法在黑板上留下字迹。故C不符合题意；D．由于手对笔有一个摩擦力，笔才能被握在手中，如果没有摩擦力，人是握不住笔的。故D不符合题意。故选A。7．（2022·山东烟台·八年级期中）班级大扫除时，小明同学负责摆放教室里的书柜，同学建议他把书柜里的书取出后再推动书柜，这样就省力多了。下列改变摩擦力的做法与他们的做法蕴含相同原理的是（）A．顺着竹竿往下滑，手不能握太紧B．给自行车链条加润滑油C．给自行车安装滚动轴承D．自行车车胎表面有花纹【答案】A【解析】A．把书柜里的书取出后再推动书柜，是在接触面粗糙程度一定时，通过减小压力来减小摩擦力；顺着竹竿往下滑，手不能握太紧，是在手与竹竿的接触面粗糙程度一定时，通过减小压力来减小摩擦力，故A符合题意；B．给自行车链条加润滑油，是通过将两个接触面分隔开来减小摩擦力，故B不符合题意；C．给自行车安装滚动轴承，是用滚动摩擦代替滑动摩擦来减小摩擦力，故C不符合题意；D．自行车车胎表面有花纹，是在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力，故D不符合题意。故选A。8．（2022·江苏·盐城市初级中学八年级期中）一同学学习摩擦力时，老师说：汽车是靠摩擦力前进的；这个同学喜欢动脑筋，他想知道汽车前后轮的摩擦力方向是怎样？在他请教老师时，老师说：让我们共同探究一下。他们共同做了一个实验，老师在比较光滑的桌面上放两辆能自由移动的小车，把一个小玩具车，在开动马达后，拿在手上，然后慢慢的往下放（如图甲所示），当玩具车与下面两辆小车刚刚接触时，发现下面的小车运动情况如图乙所示（）A．则这个玩具车的前轮受到的摩擦力方向向后，后轮受到的摩擦力方向向前B．则这个玩具车的前轮受到的摩擦力方向向前，后轮受到的摩擦力方向向后C．则这个玩具车的前轮受到的摩擦力是阻碍玩具车向前运动的D．则这个玩具车的前后轮都是驱动轮【答案】B【解析】从小车的运动情况可看出，小车受到玩具车车轮施加的力的作用，从而改变了两个小车的运动状态。前轮下面的小车向后运动，说明玩具车车轮给它施加了向后的摩擦力作用，根据力的作用是相互的，小车同时给玩具车前轮施加了向前的摩擦力作用，即前轮受摩擦力方向向前。同理：后轮下面的小车向前运动，说明玩具车后轮给它施加了向前的摩擦力作用，力的作用是相互的，小车同样给后轮施加了向后的摩擦力作用，即后轮受摩擦力的方向向后，这个玩具车的前轮是驱动轮。故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。二、填空题9．（2022·广西柳州·中考真题）如图，用手压书本并抽出直尺，当手压书本的力大小不同时，匀速抽出直尺过程中需要的力的大小也___________。由此，可推测滑动摩擦力的大小与___________的大小有关。【答案】

不同

压力【解析】[1][2]影响滑动摩擦力大小的因素有：压力大小和接触面的粗糙程度。当手压书本的力大小不同时，匀速抽出直尺过程中受到的摩擦力的大小不同，需要力的大小也不同，由此，可推测滑动摩擦力的大小与压力的大小有关。10．（2022·广西贵港·中考真题）如图甲所示，完全相同的木块A和B紧靠在一起平放在粗糙程度相同的水平桌面上，在10N的水平推力F1作用下一起向右做匀速直线运动。若将A、B叠放到该桌面上，用水平力F2拉着B使它们一起向右做匀速直线运动（如图乙所示），则拉力F2=___________N，此时木块A所受的摩擦力为___________N。【答案】

10

0【解析】[1]图甲中，在10N的水平推力F1作用下，A、B一起做匀速直线运动，把AB看成一个整体，AB在水平方向上受到的推力和滑动摩擦力大小相等，因此摩擦力等于推力等于10N；图乙中，压力大小和接触面的粗糙程度都没变，把AB看成一个整体，物体AB受到的摩擦力不变，等于10N，由于物体AB做匀速直线运动，故物体AB在水平方向上受平衡力作用，拉力F2和物体受到的滑动摩擦力大小相等，故F2=10N。[2]A和B一起匀速运动，A和B没有相对运动趋势，不存在摩擦力的作用，故此时木块A所受的摩擦力为0。11．（2022·湖北宜昌·八年级期末）如图为水磨，是中国民间一种古老的用水力带动的石磨。上下磨盘多用坚硬厚重的石块制作，同时刻有相反的螺旋纹，前者是为了___________，后者是为了___________，都是为了达到增大摩擦的目的。【答案】

增大压力

增大接触面的粗糙程度【解析】[1]上下磨盘多用坚硬厚重的石块制作，在接触面粗糙程度一定时，通过增大压力，从而增大摩擦。[2]刻有相反的螺旋纹，在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦。12．（2022·重庆璧山·八年级期中）某同学用5N的力沿水平方向推一辆静止在水平桌面上的小车，小车沿力的方向作匀速直线运动，则小车受到的摩擦力大小是________N；若仅把水平推力由5N增大为6N后，则小车受到的摩擦力大小将________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。【答案】

5

不变【解析】[1]小车在水平方向上作匀速直线运动，所以小车在处于平衡状态，则在水平方向上受的力是平衡力，即摩擦力和推力大小相等，所以摩擦力大小等于推力的大小，为5N。[2]当水平推力由5N增大为6N后，由于接触面的粗糙程度以及小车对地面的压力大小都不变，所以小车受到的摩擦力大小将不变。13．（2022·湖北十堰·八年级期中）用60N的压力F把一个重力为20N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________。【答案】

20

20

竖直向上【解析】[1]物体处于静止状态，则此时物体所受的摩擦力与物体的重力大小相等，大小相等，所以此时物体所受的摩擦力为20N。[2][3]当压力减小为30N时，物体沿竖直墙壁匀速下滑，物体所受的滑动摩擦力与物体的重力大小相等，大小相等，方向相反，所以此时物体所受的摩擦力为20N，重力方向竖直向下，摩擦力方向竖直向上。14．（2022·吉林松原·八年级期中）如图所示，瓶子和水的总重力为3N，用手握住瓶子，瓶子静止不动，此时手对瓶子的摩擦力的方向是______。当增大手对瓶子的握力时，摩擦力的大小是______N。【答案】

竖直向上

3【解析】[1][2]用手握住瓶子，瓶子静止不动，瓶子受力平衡，受到重力和静摩擦力，静摩擦力的方向与重力的方向相反，即竖直向上，当增大手对瓶子的握力时，瓶子依然保持静止，受力平衡，摩擦力等于瓶子的重力为3N。15．（2022·河南平顶山·八年级期中）如图甲所示，放在水平地面上的物体，受到水平向右的拉力F的作用，F的大小与时间t的关系如图乙所示，物体运动速度v与时间t的关系如图丙所示，由图象可知，当t＝1.2s时，物体受到摩擦力为_____N；若t＝2.4s与t＝4.8s两个时刻，物体受到的摩擦力分别是f1、f2，则f1_____f2（选填“>”、“<”或“＝”）。【答案】

2

＝【解析】[1]由图象知，当t＝1.2s时，物体的速度为0，处于静止状态，此时推力F＝2N，推力和摩擦力是平衡力，由二力平衡条件得到物体受到的摩擦力也为2N。[2]由图丙可知，在4到6s间，物体做匀速直线运动，所以此时推力和摩擦力大小相等，由F﹣t图象知，此时推力为4N，所以摩擦力也等于4N，故t＝4.8s时，物体受到的摩擦力f2＝4N；由图丙可知，t＝2.4s时，物体做加速运动，由于物体对水平地面的压力不变，接触面的粗糙程度不变，受到的摩擦力不变，即f1＝4N；故物体受到的摩擦力f1＝f2。三、作图与简答题16．（2022·湖南岳阳·八年级期末）滑雪运动是北京冬奥会比赛项目之一。如图甲所示，是一名滑雪运动员沿斜面下滑时的场景，如图乙是其简化图、其中O为滑雪爱好者的重心，请你在如图乙中画出运动员受到的重力和摩擦力的示意图。【答案】【解析】滑雪运动员受到的重力竖直向下，沿斜面下滑时，受到的摩擦力平行于斜面向上，从运动员重心开始，分别沿各力的方向画一条有向线段，并分别用和表示，如图所示17．（2022·福建龙岩·八年级期末）劳动最光荣！如图所示是小龙同学在家用搓衣板洗贴身衣物的情景，请你用所学的物理知识说明：（1）搓衣板的搓面设计成波浪形凹槽的道理；（2）用力搓衣服，衣服洗得更干净的道理。【答案】见解析【解析】（1）搓衣板的搓面设计成波浪形凹槽，是在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力，从而使衣服洗得更干净。（2）用力搓衣服，是在接触面的粗糙程度一定时，通过增大压力来增大摩擦力，从而使衣服洗得更干净。四、实验题18．（2022·山东泰安·八年级期中）完成“探究影响滑动摩擦力的因素”实验中有关任务。（1）如图，应在水平方向拉着长方体木块做________运动，滑动摩擦力大小等于拉力大小，即等于弹簧测力计示数；（2）实验记录的数据如下表：序号木块放置情况接触面压力/N弹簧测力计示数/N1平放木板41.22平放木板61.83平放木板82.44侧放木板82.45平放木板上铺棉布62.66平放木板上铺毛巾63.2①分析2、5、6三组实验数据，可得滑动摩擦力大小与_______________有关，下列实例利用该结论增大摩擦力的是__________；（选填字母代号）A．用力压黑板擦擦去黑板上的粉笔字

B．汽车轮胎上有凹凸不平的花纹②分析3、4两组数据，可得滑动摩擦力大小与__________无关；③分析1、2、3三组实验数据，可以写出滑动摩擦力f与压力F的关系式为f=_________；（3）交流评估时，某实验小组提出：实验过程中，弹簧测力计的示数不容易稳定，可能的原因是________。（选填字母代号）A．木板的长度太长

B．木板的粗糙程度不均匀C．弹簧测力计的分度值太大

D．木块与木板的接触面积太大【答案】

匀速直线

接触面粗糙程度

B

接触面的面积

0.3F

B【解析】（1）[1][2]长方体木块做匀速直线运动时，长方体木块受到的拉力等于其受到的摩擦力，所以滑动摩擦力大小等于弹簧测力计示数。（2）①[3]分析2、5、6三组实验发现，3次实验木块都是平放，木块的压力都是6N，3次实验接触面分别为木板、棉布、毛巾，造成木块受到的摩擦力不同，所以可得滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度有关。[4]A．用力压黑板擦擦去黑板上的粉笔字，通过增大压力来增大摩擦力，故A不符合题意；B．汽车轮胎上有凹凸不平的花纹，通过增大接触面粗糙程度来增大摩擦力，故B符合题意。故选B。②[5]分析3、4两组实验发现，除木块放置情况不同，造成接触面积不同，其他条件和结果都相同，说明滑动摩擦力大小与接触面的面积无关。③[6]分析1、2、3三组实验数据发现，滑动摩擦力f均是压力F的0.3倍，所以可得f=0.3F（3）[7]实验过程中，滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度和压力大小有关，实验时压力大小相同，所以影响弹簧测力计的示数不容易稳定的原因可能是接触面粗糙程度不同，故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。19．（2022·辽宁鞍山·中考真题）小明在做“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验时，使用的器材有弹簧测力计、两个相同的铁块、长木板。（1）将铁块放在长木板上，用弹簧测力计拉着铁块沿水平方向做匀速直线运动，弹簧测力计示数如图甲所示，则铁块受到滑动摩擦力的大小等于_______N；（2）如图乙所示，将两个铁块叠放在一起，重复上面的操作。比较甲、乙两次实验，可以得出：在接触面的粗糙程度相同时，_______越大，滑动摩擦力越_______；（3）小明又将两个铁块按照图丙所示的方式放在长木板上进行实验。比较乙、丙两次实验，可探究滑动摩擦力的大小与_______的关系；（4）实验后小明和同学交流讨论时发现：在实验中很难使铁块做匀速直线运动。于是小明设计了丁图所示的实验装置，该装置_______（选填“需要”或“不需要”）长木板做匀速直线运动。当长木板的运动速度增大时，弹簧测力计的示数_______（选填“增大”、“减小”或“不变”）。【答案】

1.2

压力

大

接触面积大小

不需要

不变【解析】（1）[1]由图甲可知，弹簧测力计1N之间有5小格，每小格代表0.2N，故测力计分度值为0.2N，示数为1.2N；弹簧测力计水平拉动铁块进行匀速直线运动时，水平方向上铁块受到拉力和滑动摩擦力作用，滑动摩擦力大小等于拉力大小，拉力大小即为测力计的示数，故铁块