专题02-摩擦力的分析和计算-(教师版含解析)-2021年中考物理力学提优特训专题.docx

中考力学提优特训专题2：摩擦力的分析和计算

【原题再现】
(2020江苏南京)重100N的木箱放在粗糙程度相同的水平地板上，用水平推力F推木箱。F=15N时，没推动，木箱所受摩擦力为______N；F=30N时，木箱做匀速直线运动；F=50N时，木箱做加速运动；撤去F，木箱做减速运动，它所受摩擦力为______N。
【答案】15  30
【解析】解：
(1)用15N的水平推力推木箱，木箱静止不动，此时推力跟静摩擦力是一对平衡力，二力的大小相等，所以木箱所受的摩擦力f=F=15N；
(2)推力增大至30N时，木箱做匀速直线运动，此时推力跟滑动摩擦力是一对平衡力，其大小相等所以此时木箱所受的摩擦力f滑=F'=30N；推力增大至50N，木箱做加速运动；或撤去F，木箱做减速运动时，木箱对水平地面的压力和接触面的粗糙程度都没有变，所以木箱受到的滑动摩擦力大小不变，仍为30N。
(1)物体处于静止或匀速直线运动时，所受力是平衡的，然后根据二力平衡的条件即可解答；
(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。
本题考查了二力平衡条件的应用及影响滑动摩擦力大小的因素，注意：(1)静止的物体或匀速直线运动的物体受平衡力的作用；(2)滑动摩擦力大小与物体运动的速度无关，只与压力大小和接触面的粗糙程度有关。

【难点突破】
【知识链接】
摩擦力

1.定义：阻碍物体间相对运动或相对运动趋势的力。
2.产生条件：(1)物体间相互接触、挤压；
(2)接触面粗糙；
(3)物体间有相对运动趋势或相对运动。
3.分类：滑动摩擦、滚动摩擦、静摩擦。
4.滑动摩擦
(1)定义：一个物体在另一个物体表面上滑动时产生的摩擦。
(2)方向：与物体相对运动方向相反。
3)影响因素：与物体间接触面的粗糙程度和压力的大小有关。
5.滚动摩擦：一个物体在另一个物体上滚动时产生的摩擦。
6.静摩擦
(1)定义：相对静止的物体之间的摩擦。
(2)大小：与和它方向相反的外力的大小相等。

(3)方向：与物体相对运动趋势方向相反。
7.改变摩擦
(一)增大有益摩擦的方法：
(1)增大接触面的粗糙程度。如汽车、拖拉机、自行车的轮胎上做有四凸不平的花纹是为了增大接触面的粗糙程度，从而増大轮胎与地面的摩擦。
(2)増大压力。如骑自行车刹车时捏闸的力越大，自行车皮与钢圈间摩擦越大，自行车就容易停下来。
(3)除上述两种增大有益摩擦的方法外，还可采用变滚动为滑动的方法来增大有益的摩擦。如火车、汽车在紧急制动时，车轮只滑不滚、车停下来就快。
(二)减小有害摩擦的方法：
(1)使接触面变光滑；
(2)减小压力；
(3)用滚动代替滑动，因为滚动摩擦比滑动摩擦小得多。如轴承的内外之间装有许多光滑的钢珠或钢柱。轮转动时带动外圈转动，钢珠或钢柱就在内外图之间滚动，摩擦就大大减小了。
(4)分离接触面：如①加润滑油。加润滑油可以在摩擦面间形成一层油膜，使摩擦面不接触，运动部件只在油膜上滑过，大大减小了摩擦。②利用压缩气体在摩擦面间形成一层气垫，使摩擦面脱离接触。可以使摩擦变得更小。如气垫船。
【注意】有时为了增大或减小摩擦的效果更明显，可以将多种方法同时使用。例如：自行车的轴承里面有许多小钢珠，用滚动代替滑动减小摩擦，并且还给轴承中加了润滑油。
【技能方法】
一、判断是否受摩擦力
要判断一个物体是否受摩擦力，我们可以从产生摩擦力的条件入手条件是：①两个物体相互接触并挤压，即两个物体之间有弹力②接触面不光滑③物体有相对运动的趋势或发生相对运动。
二、推断摩擦力的大小
对于摩擦力大小问题，初中阶段一般主要研究的是静摩擦力大小和滑动摩擦力的大小，而大多数学生在做题时不能把这两种摩擦力区分开，导致常常把这两种摩擦力的大小搞错。推断摩擦力的大小主要是根据力的平衡求解：①静摩擦力的大小受外力的影响，但要看所加外力是否跟静摩擦力在同一个方向上，若所加外力不与静摩擦力在同一个方向上，则不会影响摩擦力的大小。②滑动摩擦力的大小只与接触面粗糙程度和压力大小有关，只要这两个因素不变，滑动摩擦力的大小就不变。
(1)静摩擦力的大小
例1：如图所示，一个小孩沿水平方向用力推静止在水平地面上的小汽车，但小车仍保持静止，则( )
A.小孩对车的推力大于车受到的阻力
B.小孩对车的推力等于车受到的阻力
C.小孩对车的推力小于车受到的阻力
D.小孩对车的推力与车受到的阻力的大小关系
【答案】B
【解析】解：汽车在水平方向上受推力和静摩擦力，根据平衡力知识：推力和静摩擦力是一对平衡力，所以推力和静摩擦力大小相等，故选B。

例2：小明用力F=40N,按住一重10N的木块，如图所示，当木块相对竖直墙壁静止不动时，木块受到的摩擦力的大小( )
A.30N B.40N C.50N D.10N

【答案】D
【解析】解：木块在竖直方向上受重力和静摩擦力，根据平衡力的知识：重力和静摩擦力是一对平衡力，所以重力和静摩擦力大小相等，故选D。

例3：如图所示，用手握着一个瓶子悬在空中不动，当手握瓶子的力増大时，瓶子受到手的摩擦力将________(选填“不变”、“变大”或“变小”)，若在手握瓶子的力增大时往瓶中加水，瓶子仍然悬在空中不动，则瓶子受到手的摩擦力将___________(选填“不变”、“变大”或变小”)。
【答案】不变 变大
【解析】解：瓶子始终处于静止状态，根据平衡力的知识：瓶子受到手的静摩擦力和瓶子自身的重力是一对平衡力。当瓶子自身重力发生改变时，受到静摩擦力的大小随之改変所以本题的答案依次为“不变”、“变大”。

(2)滑动摩擦力的大小
例4：用弹簧秤在水平方向上拉动一个置于地面的物体，使它做匀速直线运动时，弹簧秤示数5N.当弹簧秤示数为6N时，物体运动时受到的摩擦力大小是( )
A. 6N B. 5N C. IN D. 11N

【答案】B
【解析】解：因为物体是运动的，所以在水平方向上受到拉力和滑动摩擦力。又因为物体开始做是匀速直线运动，所以拉力和滑动摩擦力是一对平衡力。当拉力由5N变为6N时，物体所受到摩擦力仍为滑动摩擦力，而物体所受滑动摩擦力的大小只与接触面粗糙程度和压力大小有关，只要这两因素不变，滑动摩擦力的大小就不变。故选B。

【提优训练】
1. (2020福建)以下措施中，为了减小摩擦的是(　　)
A. 浴室铺防滑垫
B. 缝衣针表面做得光滑
C. 车把上加装橡胶套
D. 瓶盖侧表面刻有竖纹
【答案】 B　
2. (2020盐城)下列实例中，通过增大压力的方法来增大摩擦的是(　　)

【答案】 B　
3.(2020四川自贡)明明用水平推力推静止在地面上的桌子，但没有推动，此时( )
A. 水平推力小于桌子的重力B. 水平推力小于桌子受到的摩擦力
C. 水平推力等于桌子的重力D. 水平推力等于桌子受到的摩擦力
【答案】D
【解析】解：桌子在水平方向上受推力F与摩擦力f作用而静止，桌子处于平衡状态，所受合力为零，则F=f；
推力F与桌子的重力G无关。
故选：D。
(1)对桌子受力分析，桌子在水平方向上受推力F与摩擦力f作用；
(2)桌子静止，处于平衡状态，根据物体的平衡条件可求出推力与摩擦力的关系。
知道桌子在水平方向受推力与摩擦力作用而静止，根据平衡条件可求出推力与摩擦力的关系。
4.(2020北京市)人用水平方向的力推物体，使物体在粗糙程度相同的水平面上做匀速直线运动，下列说法正确的是( )
A. 人对物体的推力大于水平面对物体的摩擦力
B. 若增大推力，物体所受摩擦力也将增大，物体仍做匀速直线运动
C. 若撤去推力，物体在继续运动过程中所受摩擦力大小不变
D. 若撤去推力，物体的运动状态不会发生改变
【答案】C
【解析】解：
A、用水平方向的力推在水平地面上的物体做匀速直线运动，物体处于平衡状态，则在水平方向上受的力是平衡力，摩擦力和推力的大小相等，故A错误；
BC、滑动摩擦力大小跟压力大小和接触面粗糙程度有关，与物体的运动速度无关，在压力和接触面粗糙程度不变时，滑动摩擦力大小不变，故B错误，C正确；
D、撤去推力后物体慢慢停下来，是因为受到了阻力的作用，是阻力改变了它的运动状态，故D错误。
故选：C。
5.(2020贵州铜仁)如图所示，重力10N的物体，在外力F作用下被紧按在竖直墙面上保持静止不动，已知F大小为20N，方向水平且垂直于墙面；则物体所受的摩擦力为______N，逐渐减小外力F，物体将紧贴墙面下滑，此时物体所受的摩擦力方向为______。
【答案】10  竖直向上
【解析】解：(1)重力10N的物体，在外力F作用下被紧按在竖直墙面上保持静止不动，物体受到重力、摩擦力、压力和支持力作用，物体竖直方向上受到竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力，这两个力是平衡力，大小相等，所以摩擦力大小为10N。
(2)逐渐减小外力F，物体将紧贴墙面下滑，物体相对墙竖直向下运动，摩擦力的方向和物体相对运动方向相反，所以物体受到的摩擦力方向竖直向上。
故答案为：10；竖直向上。

6.(2020湖南长沙)如图所示，在足够长的水平面上，小杰用30N的水平推力推着箱子做匀速直线运动，6s内运动的路程为3m，箱子的运动速度是______m/s：将水平推力增大到35N时，箱子受到的摩擦力大小是______N.(不考虑空气阻力)
【答案】0.5  30
【解析】解：箱子的运动速度为：v=st=3m6s=0.5m/s；
当水平推力为30N时，箱子恰好做匀速直线运动，处于平衡状态，则摩擦力与推力大小相等，此时箱子受到的摩擦力为30N；当水平推力增大到35N时，箱子做加速直线运动，而此时压力和接触面的粗糙程度没有变，则箱子受到的摩擦力不变，仍为30N。
故答案为：0.530。

7.如图所示，放在水平地面上的木箱，在水平拉力F的作用下，木箱的速度ν随时间t的变化关系如图乙所示，关于木箱的受力分析正确的是 ( )

A.0~1s,不受摩擦力
B.1~3s,所受摩擦力逐渐増大
C.3~5s,所受摩擦力的大小等于拉力的大
D.5~6s,在木箱上増加一个砝码，则所受摩擦力逐渐减小

【答案】C
【解析】解：(1)静止状态，此时的摩擦力为静摩擦力，只能用二力平衡知识求静摩擦力的大小，其大小与压力、接触面的粗糙程度无直接关系。(2)运动状态，此时的摩擦力为滑动摩擦力，物体只要所受压力和接触面粗糙程度不変，不管是匀速、加速还是减速状态，其滑动摩擦力的大小都等于物体做匀速直线运动受到的摩擦力大小；当所受压力増大时，滑动摩擦力増大，反之亦然。
0~1s，处于静止状态，拉力不为零，物体受静摩擦カ作用，A错误；1~3s,处于加速运动状态，受滑动摩擦力作用，且所受压力及接触面粗糙程度不变，摩擦力不变，B错误；3~5s,处于匀速直线运动状态(处于平衡状态)，所受摩擦力的大小等拉力的大小，C正确；5~6S,处于减速运动状态，由于在木箱上增加了一个砝码，所受压カ增大，滑动摩擦力增大，D错误。故选C。

8. (2019泸州)一遥控小电动车在平直的路面上做直线运动，其速度v随时间t变化的图像如图所示．已知在4 s～8 s内小车受到的牵引力恒为10 N，则在4 s～8 s内小车受到的合力为________N，运动的路程为________m; 在0～4 s内小车受到的摩擦力______10 N(选填“大于”“等于”或“小于”)．

【答案】0   16   等于
【解析】解：(1)由图象可知，在4s～8s内小车做匀速直线运动，处于平衡状态，因此受到的合力为0N；其速度为4m/s，其运动的路程为：s=vt=4m/s×4s=16m；
(2)由于在4s～8s内做匀速直线运动，其牵引力与摩擦力相等，故摩擦力为10N；在0～4s内小车做加速运动，但其压力和接触面均不变，所以摩擦力也不变，为10N。
故答案为：0；16；等于。
9. (2020随州)如图所示．在体育课上小明从被竖直的绳子吊着的爬杆上匀速下滑，请画出此时爬杆在竖直方向的受力示意图．

【答案】如答图所示

【解析】小明从被竖直的绳子吊着的爬杆上匀速下滑，小明受到竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力作用，故爬杆也受到小明对它的向下的摩擦力f，其次爬杆还受竖直向下的重力G和绳子对它向上的拉力F，三个力的合力为0，过爬杆的重心分别向上和向下画出三个力，如答图所示。
10. (2020 襄阳)如图甲所示，完全相同的木块A和B紧靠着平放在粗糙程度相同的水平桌面上，在12 N的水平推力F1作用下，A、B一起做匀速直线运动．若将A、B叠放到该桌面上，用水平力F2拉着B使它们一起匀速运动(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】 12　0　
【解析】将A、B紧靠着放在水平桌面上，在推力F1的作用下A、B一起作匀速直线运动，处于平衡状态，受到的推力和摩擦力是平衡力，所以摩擦力大小等于推力，即f＝F1＝12 N．将A、B叠放到该桌面上，用水平力F2拉着B使它们一起匀速运动，接触面的粗糙程度不变，对桌面的压力也不变，因此B受到的摩擦力也不变，仍为12 N，即f＝12 N，AB整体处于平衡状态，拉力和摩擦力是平衡力，所以拉力F2＝f＝12 N；A、B一起作匀速直线运动，因此，A、B都受平衡力，木块A在水平方向不受拉力，AB之间没有相对运动趋势，因此A所受的摩擦力为0 N.

11. (2020贺州)如图所示，是小张设计“研究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验：

(1)实验过程中，弹簧测力计必须沿________方向拉着物块A做匀速直线运动，此时，滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数．
(2)在四次实验中，滑动摩擦力最大的是________(选填“甲”“乙”“丙”或“丁”)．
(3)比较________(选填“甲、 乙”“甲、丙”或“乙、丙”)实验，是为了研究滑动摩擦力大小与压力的关系；比较________(选填“甲、乙”“甲、丙”或“乙、丙”)实验，是为了研究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系．
(4)比较甲、丁两次实验，发现甲实验中弹簧测力计的示数________(选填“大于”“等于”或“小于”)丁实验中弹簧测力计的示数，小张由此得出“滑动摩擦力的大小与接触面积的大小有关”，你认为这个观点是________(选填“正确”或“错误”)的．

戊
(5)如图戊所示，是小张改进后的实验装置，对实验的完成效果较好．实验时，小张______(选填“一定”或“不一定”)要匀速拉动长木板．
【答案】 (1)水平　(2)丙　(3)甲、乙　乙、丙　(4)大于　 错误　(5)不一定
【解析】(1)实验过程中，弹簧测力计必须沿水平方向拉着物块做匀速直线运动，此时物块处于平衡状态，由二力平衡条件可知，滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数；(2)由图示四次实验可知，在实验甲、乙中，接触面粗糙程度相同，乙中物块A对木板的压力较大，乙受到的滑动摩擦力较大．在实验乙、丙中，压力相同，丙中接触面粗糙程度较大，丙中物块A受到的滑动摩擦力较大．在实验甲、丁中，接触面的粗糙程度相同，竖直切去一半后，压力减半，滑动摩擦力减半，所以在四次实验中，滑动摩擦力最大的是丙实验；(3)由图甲、乙所示实验可知，接触面的粗糙程度相同而物块A对木板的压力不同，可以应用甲、乙所示实验探究滑动摩擦力大小与压力的关系；由图乙、丙所示实验可知，物块A的压力相等而接触面的粗糙程度不同，乙、丙所示实验可以探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系；(4)比较甲、丁两次实验可知，甲、丁接触面粗糙程度相同，甲对木板的压力大于丁对木板的压力，所以甲中物块受到的摩擦力大，由二力平衡可知，甲实验中弹簧测力计的示数大于丁实验中弹簧测力计的示数；因为小张在探究“滑动摩擦力的大小与接触面积的大小有关”时，没有控制物体间的压力相同，所以他的结论是错误的；(5)由图戊所示实验可知，拉动长木板时物块A保持不动，物块A处于平衡状态，物块A所受的滑动摩擦力等于测力计的拉力，故实验时不一定要匀速拉动长木板．