摩擦力和压强讲义

1 摩擦力 一、摩擦力 1、定义：两个相互接触的物体，当他们做相对运动时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力，这种力就是摩擦力。两个物体保持相对静止时也可能产生摩擦力。 2、摩擦力的方向 与物体运动或物体运动趋势方向相反 . 【例】 如图所示，某同学用 40N 的水平力将一个重 30N 的物体压在竖直的墙壁上使其处于静止状态，则物体与墙壁间的摩擦力是（ ） A 40N B 30N C 10N D 70N 3、摩擦的种类 1）滑动摩擦 ：一个物体在另一个物体表面滑动时产生的摩擦力。方向与物体运动方向相反， (大小与接触面的粗糙程度有关，还与压力大小有关。 ) 2）滚动摩擦： 一个物体在另一个物体表面滚动时产生的摩擦力。方向与物体运动方向相反（在相同条件下比滑动摩擦力小得多。） 3）静摩擦： 一个物体相对于另一个物体有相对运动趋势（即欲动未动）时，产生阻碍物体运动的力。方向与物体相对运动趋势相反。 ( f 静 F) 【例】 用手握住一个 啤酒瓶，静止在手中不动且瓶口向上，以下说法正确的是（ ） A、啤酒瓶能够静止在手中 ,是由于受到静摩擦力作用 B、随着手握瓶的压力增大，瓶子所受摩擦力增大 C、手握瓶的压力增大时，瓶子所受的摩擦力并未增大 D、若啤酒瓶原来是空瓶，那么向瓶内注水的过程中瓶仍静止，即使手握瓶的力大小不变，瓶所受到的摩擦力也将增大。 【例】 将一袋大米放在匀速向右运动的输送带上，开始米袋与输送带间有一段距离的相对滑动，然后米袋随输送带一起匀速运动。当输送带突然制动时，米袋会继续向前滑动一段距离后停下。（回答下列小题请选填以下合 适的字母标号） （ 1）、米袋刚放上输送带的瞬间，米袋在水平方向上受力情况为 (2)、当米袋随输送带一起匀速运动时，米袋在水平方向上受力情况为 (3)、当将输送带突然制动时，米袋在水平方向上受力情况为 【实验】 滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关？ 滑动摩擦力 的大小 压力的大小有关： 接触面 压力大小 摩擦力 (牛 ) 木块与木板 1 个木块 块与木板 木块上加 100 克砝码 块与木板 木块上加 200 克砝码 据表得： 接触面粗糙程度相同时，压力越大，摩擦力越大。 2 滑动摩擦力 大小与接触面的粗糙程度有关： 压力大小 接触面 摩擦力 (牛 ) 木块上加 200 克砝码 木块与木块 块上加 200 克砝码 木块与毛巾 据表可得到： 在压力大小相同时，接触面 越粗糙，摩擦力越大 结论： 滑动摩擦力的大小跟压力的大小以及接触面的粗糙程度有关 相同粗糙程度 ,压力越大摩擦力越大；相同压力 ,接触面越粗糙摩擦力越大。 【注意】滑动摩擦力的大小只与压力的大小和接 触面的粗糙有关。 而与物体运动的速度大小、接触面积的大小、运动方向无关。 【例】 在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的活动中，小黄同学提出了以下猜想： A、滑动摩擦力的大小可能与物体运动的速度有关 B、滑动摩擦力的大小可能与接触面的粗糙程度有关 C、滑动摩擦力的大小可能与压力的大小有关 小黄同学进行了如下图的甲、乙、丙三个实验探究过程： 在实验中，小黄应该沿水平方向用弹簧测力计拉着物体做 _运动 对比图中 _两个探究过程，可以验证猜想 C 在甲探究过程中，小黄正确操作，拉动物体时，测力计示数是 2N，此时摩擦力为 _N，若拉力增大到 3擦力为 _N 实验探究中，小黄采用的实验探究方法是（ _） A、类比法 B、科学推理法 C、控制变量法 【例】 探究“摩擦力的大小与什么因素有关”的三次实验如图所示实验时让木块在水平木板（或棉布）上做匀速直线运动下 列说法正确的是（ ） A比较（ a）、（ b）两图的实验情景，可知摩擦力的大小跟作用在物体表面的压力无关 B比较（ b）、（ c）两图的实验情景，可知摩擦力的大小跟作用在物体表面的压力有关 C比较（ a）、（ c）两图的实验情景，可知摩擦力的大小跟接触面的粗糙程度有关 D比较（ b）、（ c）两图的实验情景，可知摩擦 力的大小只跟接触面的粗糙程度有关 二、增大或减小摩擦力的方法 3 1、增大有益摩擦的方法 增大压力。 增大接触面的粗糙程度。 变滚动摩擦为滑动摩擦 2、减小有害摩擦的方法 减小压力 减小接触面的粗糙程度 变滑动摩擦为滚动摩擦 【例】 在日常生产和生活中，下面哪个措施的目的是减小摩擦（ ） A、 在机器的转动部分加润滑油 B、 自行车紧急刹车时用力捏闸 C、 汽车轮胎上有很多花纹 D、 北方下雪时，常在道路上洒些灰渣 【例】 小柯做了一个如图所示的“魔力转椅”实验，他坐在普通转椅上用力扇动手中的扇子，椅子不转；在普通转椅的立柱和底座金属筒之间装上滚动轴承和钢珠后，用力扇动手中的扇子，“魔力转椅”随即转动 （ 1）“魔力转椅”是采用 _的方法减小摩擦力的， （ 2）扇子能扇转“魔力转椅”是利用了 _原理 【例】 在下列事例中，属于有害摩擦的是（ ） A 夹取食物时筷子与食物的摩擦 ； B机器转动时转轴受到的摩擦 C走路时鞋子与地面的摩擦 ； D爬竿时手与竿的摩擦 【练习】 1、 下列实例中，目的是为了减小摩擦的是（ ） A 自行车轮胎上制有凹凸的花纹； B用橡胶制作自行车的闸皮 B 自行车轴承中装有滚珠； D骑自行车的人刹车时用力捏闸 2、下列实例中，属于增大摩擦的是（ ） A在拉杆式旅行箱上安装轮子； B在机器的轴上安装滚动轴 承 C在结冰的路面上撒上煤渣； D在气垫船底和水面之间充一层空气垫 3、 某物理小组在一一次探究活动中测量滑块与木板之间的滑动摩擦力实验装置如图所示，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，木板上的滑块通过轻绳绕过定滑轮，绳的另一端悬挂托盘实验时，在托盘中放入适量的砝码，使滑块做匀速直线运动回答下列问题： （ 1）为 了测量滑块的滑动摩擦力，需要测量的物理量是 _（填选项前的编号） 木板的质量 滑块的质量 砝码的质量 托盘和砝码的总质量 4 （ 2）滑块的滑动摩擦力表达式为 f=_（用已知或测量的物理量符号表示） （ 3）该实验的理论依据是： _ （ 4）该实验存在一些不足之处，请你写出其中的一点： _ 4、 如图所示是“探究滑动摩擦力大小与什么因素有关”的实验 （ 1）实验过程中，必须用弹簧测力计沿水平方向拉着物块 A 做 _运动，这样做便于测量滑动摩擦力的大小 （ 2）分析图甲、乙可知，在接触面粗糙程度相同时， _越大，滑动摩擦力越大 （ 3）分析图甲和丙，发现弹簧测力计的示数 明：压力一定时， _，滑动摩擦力越大 上述实验得到的结论是：滑动摩擦力 的大小跟压力的大小和接触面的粗糙程度有关 人们通过大量实验进一步证明：接触面粗糙程度一定时，滑动摩擦力的大小与压力的大小成正比 （ 4）如图丁所示，在图丙中物块 ，用弹簧测力计拉着物块 A，使物块 一起做匀速直线运动弹簧测力计示数为 _；此运动过程中，物块 _N 5、小明在探究“滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中： （ 1）把木块平放在长木板上（如图甲），用弹簧测力计在水平方向上 _拉动木块；若拉力大小为 2N，则滑动摩擦力大小为 _N；若在木块上放一重物（如图乙），重复上面的实验，拉力大小为 较甲、乙；两图得到的结论是 _ （ 2）将木块沿竖直方向截取一半后，仍平放在长木板上，测得剩余木块所受的滑动摩擦力变为原来一半他由此得出：滑动摩擦力的大 小随接触面积的减小而减小你认为他的探究过程中存在的问题是 _ （ 3）小明又猜想：滑动摩擦力大小是否会与物体运动速度的大小有关呢？请你利用图中已有器材验证小明的猜想 进行实验的主要步骤是 _ 分析论证： _ 压力 互挤压 而产生的。 压力的特点是 :力作用在受力物体的 表面上 ，力的 方向与受力物体的 表面 垂直。压力的作用点在 被压 物体上。 (1)联系 :只有当物体孤立静止地放在水平的支撑面上时，它对支撑面的压力大小才和重力相等。 (性质不同 )(2)区别 :如下表。 产生原因 方向 大小 作用点 重力 地球的吸引 竖直向下 G 心 5 【例】在图中，正确表示压力的是（ ） A B C D 【例】关于压力，下列说法正确的是（ ） A压力是由于物体的重力产生的，所以压力的方向总与重力的方向相同 B压力的大小总等于物重 C压力的大小有时等于物重 D竖直作用在物体表面上的力叫压力 【例】关于压力，以下说法中正确的是（ ） A只要两个物体接触就一定有压力 B压力的大小一定等于物体受到的重力 C压力的方向一定垂直于接触面 D压力的方向一定竖直向下 【例】关于压力，下面说法正确的是（ ） A压力的方向总是竖直向下的 B压力的大小等于物体所受的重力 C压力的作用点在受压物 体上 D静止在水平面上的物体，压力和重力大小相等、方向相同，因此压力就是重力 在此实验中： (a)和 (b)中控制的变量是 受力面积相同 ，得出的结论是 在受力面积相同的情况下，压力越大，压力的作用效果越明显 ； (b)和 (c)中控制的变量是 压力大小相同 ，得出的结论是 在压力相同的情况下，受力面积越小，压力的作用效果越明显 。 从这一实验中可以得出与压力产生的效果有关的因素是 : 压力大小 ； 受力面积的大小 。 【例】某同学在探究压力的作用效果时做了如图所示的三个实验，通过观察泡沫塑料压 痕的深浅比较压力的作用效果，比较 _两图，说明受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越明显则压力的作用效果和 _有关比较 _两图，说明压力相同时，受力面积越小，压力作用效果越明显则压力的作用效果和 _有关 【例】 如图所示平放在水平地面上的砖，沿竖直方向 (见图中虚线 )截去一半，则剩下的半块砖与原来整块砖相比 ( ) A. 对地面的压强不变 B. 对地面的压力不变 C. 砖 的密度减小一半 D. 砖受到地面的支持力不变 【例】 如图 ,物体 把物体 不落地 ),压力 接触且有挤压 垂直接触面指向受力物 由施力物决定 受力物表面 6 则物体 ) 压强变大 压强不变 . 【例】 甲、乙两个正方体放在水平地面上 ,它们对地面的压强相等 ,甲、乙密度之比是 1 2,则甲、乙的底面积之比是 ( ) 2 1 4 1 【例】 将一个质量为 2底面积为 平桌面的面积为 长方体对水平桌面的压强为 (取 g=10N ) a a a 例】 在探究压力的作用效果与哪些因素有关时，某同学作了如图所示的三个实验，通过观察三次实验时泡沫塑料 _ _ ，显示压力作用的效果。比较 a 明 ；比较 a 明 。 二、压强 压力产生的效果越明显，单位面积上所受的压力就越大。这样我们可以用单位面积上所受的压力的大小来比较压力产生的效果。 单位面积上受到的压力 叫做压强。压强可以定量地描述 压力的作用效果 。 由压强的定义可得压强的计算公式为 : 压强 =受力面积 压力或 p=的单位是 牛 ，受力面积 5的单位是 米 2，压强 米 2 ，它的专门名称为 帕斯卡 ，简称 帕 ，单位符号为 1帕 1 牛米 2。 常用的压强单位还有百帕、千帕、兆帕。 帕斯卡是一个很小的单位， 1帕约等于 对折的报纸对桌面 的压强。一块砖平放在水平地面上对地面的压强约 1000 多 帕， 100帕表示的意思是 每平方米面积上受到的压力是 100 牛 。 利用压强公式进行计算时应注意以下三点 : (1)公式中的 F 是压力而不是重力。当物体放在水 平支承面上静止不动时，物体对支承面的压力在数值上正好等于物体受到的重力。这时应写明 F G，再用公式计算。 (2)公式中的 S 是受力面积，而不是物体的表面积。当两个物体相互接触产生压强时，应以小的且是实际接触的面积作为受力面积。 (3)计算时，还应注意单位的统一。力的单位一定要是牛顿，受力面积的单位必须是米 2。如果不是米 2，一定要先换算成米 2。 典型例题解析 例 1 关于压力的概念中，下列说法正确的是 ( ) 压力的方向总是竖直向下的 和方向总跟重力有关 7 例 2 两块完全相 同的砖块，如图 1 5；所示叠放在水平地面上，砖块的长、宽、高之比为 4:2:1，若砖块 A，压强为 块 B 对地面的压力是 强为 B和 pA: ( A ) 2:1 1:2 1:1 1:1 【例】一只底面积为 当放在面积为 2箱子对桌面的压强为 P；当放在面积为 S/2的水平凳面 上时 (凳面被箱子全部盖住 ),箱子对凳面的压强是 ( ) 帽面积为 ，钉尖面积为 ，现用 20牛的力按图钉帽，则钉帽对手的压强和钉尖对墙的压强各为多大 ? 课外同步训练 基础过关 ( ) 力面积越大，压强越小 力越大，压强越大 受力面积成反比 力面积 越小，压强越大 静止在水平桌面上，如图 1 7 所示，如果把物体 不落地 )，则物体 ( ) 强变大 强不变 们的质量之比是 1:2，与地面接触面积之比是 2:1，那么地 8 面所受的压强之比是 ( ) D.4:l 的重力为 12 牛， 图 1 8所示， 牛 ，请用力的图示法作出重力 。 量约为 5 104千克，每条履带的着地面积为 ，求坦克对地面的压强。 深化提高 同学用若干个同种材料制成的不同物体在同一水平面上进行了三组实验，并记录有关数据，分别如表一、表二、表三所示。实验时，他仔细观察沙面的凹陷程度，并通过比较，发现每一组沙面的凹陷程度都不同，第一组凹陷程度最大，第二组其次，第三组最小。 表一 实验序号 压力 (牛 ) 受力面积 (厘米 2) 1 0 2 5 3 12 20 表二 实验序号 压力 (牛 ) 受力面积 (厘米 2) 4 0 5 5 6 0 表三 实验序号 压力 (牛 ) 受力面积 (厘米 2) 7 0 8 0 9 0 (1)分析比较序号 1 与 4(或 2 与 5， 3 与 6)及观察到的现象，可初步得出结论是 ； (2)分析比较 及观察到的现象，可得出的初步结论是 :当压力相同时 ，受力面积越小，压力的作用效果越显著。 p，对地面的压力为 F，若使长、宽和高都增大为原来的 2倍，则墙对地面的压力为 ，压强为 。 9 8、 冬天北方的河面结冰，某同学在结