初二物理竞赛第8讲摩擦力教师版

8摩擦力漫画释义15知识导航种类静摩擦力、滑动摩擦力、滚动摩擦力定义两个相互接触的物体, 当它们要发生或已经发生相对运动时, 就会在接触面上产 生阻碍相对运动趋势或相对运动的力, 这种力叫做摩擦力产生条件 直接接触 有挤压（接触面的弹性形变） 接触面粗糙 有相对运动或者相对运动趋势方向与相对运动或者相对运动趋势相反微观上理 解摩擦力1.两表面交界时小毛刺和小毛刺的交错, 发生切向的宏观错移（滑动摩擦）或微观错移（静摩擦）时导致的毛刺变形所产生的弹力即为摩擦力. 毛刺的变形量、 毛刺之间交错的深度和广度都会影响到摩擦力的大小. 下图分别是 A、B 两物 体间的摩擦力为零（甲）、最大静摩擦（乙）和滑动摩擦（丙）的情况.2.静摩擦力的大小由受力分析确定, 最大静摩擦力受毛刺的最大变形量决定, 如（乙图角 1）所示, 毛刺的变形量已经很大了.3.一般认为滑动摩擦力和最大静摩擦力大小相同, 但实际上是小于最大静摩擦力, （编者认为）由于发生了宏观移动, 如图丙所示, 微观上圈出的两毛刺亲 密接触时间有限, 毛刺还没有达到最大变形量就分离了, 从而导致滑动摩擦 中毛刺无法达到最大变形量（角 2【例13】如下图所示, 水平地面上放有一个箱子, 当人用水平向右 F1 = 10N 的力推箱子时, 没有 推动, 此时箱子所受摩擦力大小为 N; 当人用 F2 = 15N 的力推箱子时, 仍然没 有推动, 此时箱子所受摩擦力大小为 N; 当人用 F3 = 18N 的力推箱子时, 箱子恰 好以1m/s 的速度向右做匀速直线运动, 此时箱子所受摩擦力大小为 N; 当人用 F4 = 20N的力推箱子时, 箱子此时所受摩擦力大小为 N.【答案】10151818【例14】一个木块在水平地面上做匀速直线运动, 此时它受到的水平拉力为 0.5N , 若把拉力增 大到 0.8N , 仍使木块在该平面上运动, 这时木块受到的合力为 ( )A1.3NB 0.8NC 0.3ND 0N【答案】C【例15】水平地面上放有一个小木箱, 人用 F = 20N 的力水平向右拉动它, 使它向右做匀速直线 运动. 如图甲所示; 突然将向右的拉力 F 改为向左的推力, 且大小不变, 如图乙所示. 则物块将 （填“立即静止”、“向右减速运动” 或 “立即向左运动”）; 停下来之 前, 物块所受合力大小为 N, 方向 .【答案】向右减速运动40水平向左【例16】(多选) 如图所示, 一个重为 200N 的物体 A 放在水平地面上, 当物体 A 在水平方向受向右的拉力 F1、向左的拉力 F2 及摩擦力 f 的作用时, 物体 A 做匀速直 线运动. 若 Fl30N, F220N, 则下列说法正确的是 ( )F2F1AA. f10N, 方向水平向右B. 物体 A 所受力的合力大小为 0NC. F2 与 f 合力的大小是 30N, 方向水平向左D. 若再增加一个沿水平方向向右的拉力 F3, f 将增大【答案】BC【例17】 (2012 西城一模) 将物体甲放在水平桌面上匀速向右推动时, 所用水平推力为 F1, 地面 对物体甲的摩擦力为 f1. 现将物体乙叠放在物体甲上, 如图所示, 用水平拉力 F2 使物体 甲向右匀速移动过程中, 物体乙被左边墙上固定的细绳拉住且保持静止, 地面对物体甲 的摩擦力为 f2, 物体乙对物体甲的摩擦力为 f3, 细绳对物体乙的水平拉力为 T. 下列判断正 确的是 ( )T乙F2甲A. f1F1,f1 的方向水平向左B. f2F1,f2 的方向水平向左C. f2F2,f2 和 F2 是一对平衡力D. f3T, f3 和 T 是一对相互作用力【答案】B【例18】水平向右的拉力 F 作用在物体上, 拉力 F 和物体的速度随时间变化图像如图所示, 请分 析第 1 秒时物体所受摩擦力大小为 N; 第 3 秒时物体所受摩擦力大小为 N;第 5 秒时物体所受摩擦力大小为 N【答案】366模块四：反向运动问题【例19】某运动员竖直上抛一个篮球, 上升过程中篮球所受的合力大小为 F1 , 下落过程中篮球所受合力大小为 F2 , 假设全过程中篮球所受到的空气 阻力大小不变, 则 F1 F2 . (填 “”、“=”或“【例20】如图所示, GB=6N, A 恰好匀速向右运动, 若要 A 匀速向左运动, 需要给 A 施加一个水平 向左的多大的力?【答案】12N由于滑动摩擦力大小不变, 方向改变属于反向运动问题【例21】教室装有磁性黑板, 由于磁体之间有吸引力, 所以内部装有磁 铁的黑板擦就可以被吸在黑板上的任何位置而不会掉下来若 已知黑板擦的重力为 2.5N, 黑板擦和黑板之间的吸引力恒为 5N 不变当对黑板擦施加方向竖直向下、大小为 0.5N 的推力 时, 黑板擦恰能沿黑板表面匀速下滑若要这个黑板擦沿着黑 板表面竖直向上匀速滑动, 则需要施加方向竖直向上的力, 这个力的大小为 ()A. 3.5NB. 4.5NC. 5ND. 5.5N【答案】D上题的变式练习模块五：思考题【例22】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的？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 1 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 2 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方向向前, 后轮受到的摩擦力方向向前 D. 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后【答案】A【例23】请问骑自行车、推自行车时，地面对前、后轮的摩擦力方向一样吗？【答案】骑车时前轮所受摩擦力向后、后轮所受摩擦力向前; 推车时前、后轮所受摩擦力均向后. 教师拓展题目:（2012 年全国应用物理知识竞赛初赛）早晨, 小明骑着自行车沿平直的 公路驶向学校, 强劲的北风迎面吹来, 此时地面对车前轮的摩擦力为 f1, 对车后轮的摩擦力为 f2. 则下列说法中正确的是 ( )Af1 与前进方向相反, f1f2Cf1 与前进方向相同, f1f2【答案】A【例24】你是否注意到这种现象, 无论是锯木头的锯子还是锯钢铁的锯子, 它们的锯齿都是东倒 西歪不在一个平面上, 这是因为 ()A. 这样能使锯齿更锋利B. 这样使锯条更耐受撞击C. 锯条用的太久, 锯齿被撞歪了D. 可以使锯口变宽, 减小材料对锯条的摩擦力锯齿放大图【答案】 D超市的扶梯: 购物车为什么在扶梯上很难推得动？原因是 A面的 滚动摩擦加上 B 面的滑动摩擦就很大了. 如右图所示.教师分享:有两本厚薄相同的书, 你能否想办法把这两本书连在一起, 拉也 拉不开, 如图所示. 不能借助任何其它工具, 也不能使书有折痕. 并说明其中道理.答案: 把两本书每页都交叉叠放, 这样大大增大了摩擦力.【例25】以下实验, 发现能拉住绳端所需的拉力越来越小, 说明什么问题呢? 想一想生活中哪些 地方利用了此种原理? 讨论一下吧.图 1图 2图 3图 4【答案】 缠绕的圈数越多, 摩擦力就越大 船靠岸时, 将缆绳在缆柱上绕圈; 系鞋带;拴马桩; 两段电线拧在一起要相互缠绕; 扎布袋口时绳子多绕几圈.竞技大力士马蒂夫马蒂斯桑多尔夫这部小说使读者印象最深的, 大概是大力士马蒂夫用手拉住一条正在 下水的船“特拉波科罗”号这件事关于这件事, 小说的作者是这样告诉我们的:移去了在两旁撑住船身的支持物, 船准备下水了只要把缆索解开, 船就会滑下去已 经有五六个木工在船的龙骨底下忙着观众满怀着好奇心注视着这件工作这时候, 却有一只快 艇出现在人们的眼前突然听到一声惊呼, “特拉波科罗”号正当快艇的右舷对着它的时候, 开始 摇摆着滑下去了两条船就要相撞了, 已经没有时间、没有方法能够防止这场惨祸了突然出 现了一个人, 他抓住了挂在“特拉波科罗”号前部的缆索, 用力地拉, 几乎把身子弯得接近了地 面不到 1 分钟, 他已经把缆索绕在打在地里的铁桩上他冒着被摔死的危险, 用超人的气力, 用 手拉住缆索大约有 40 秒钟最后, 缆索断了可是这 40 秒钟时间已经很足够: “特拉波科罗”号 进水以后, 只轻微地擦了一下快艇, 就向前驶了开去快艇已经脱了险至于这个使这件发生得 很快的意外事件没有造成惨祸的人当时甚至别人来不及帮助他就是马蒂夫力学告诉我们, 缠在桩上的绳索, 在滑动的时候, 摩擦力可以达到极大的程度绳索绕的圈 数越多, 摩擦力也就越大摩擦力增长的规律是: 如果因数按照算术级数加多, 摩擦力就按照几 何级数增长18 世纪, 著名数学家欧拉曾经确定了摩擦力跟绳索绕在桩子上的圈数之间的关 系我现在把欧拉的有用的公式引在下面, 给那些不怕简洁的代数语言的读者参考: Ffeka古时候用来系船的是麻绳和木桩, 在这两种东西之间, 摩擦系数 k 的数值更大, 所以所需要 的力简直小得可笑只要绳索够牢, 吃得住拉力, 就是力气小的孩子, 把它套在桩上绕三四圈以 后, 也能同样立下这个儒勒凡尔纳小说里的大力士所立的功劳, 或者还能胜过他哩实战演练【练1】 体操、投掷、攀岩等体育运动都不能缺少的“镁粉”, 它的学名是碳酸镁. 体操运动员在上杠前都要在手上涂擦“镁粉”, 其目的是 ( )A. 仅仅是为了利用“镁粉”吸汗的作用, 增加手和器械表面的摩擦而防止打滑B. 仅仅是为了利用手握着器械并急剧转动时, “镁粉”能起到衬垫作用, 相当于在中间 添加了一层“小球”做“滚动摩擦”C. 仅仅是为了利用“镁粉”填平手掌的褶皱和纹路, 使手掌与器械的接触面增大, 将握 力变得更加实在和均匀D. 上述各种功能都具有【答案】D【练2】 (多选) 放在水平地面上重 80N 的小车, 受到15N 的水平向东的拉力, 向东做匀速直线 运动, 当拉力增大到 20N 时, 下列说法正确的是 ( )A. 小车受到的摩擦力为 80NB. 当拉力为15N 时, 小车受到的合力大小为 0N C. 当拉力为 20N 时, 小车受到的摩擦力也为 20N D. 当拉力为 20N 时, 小车受到的合力大小为 5N【答案】BD【练3】载有货物的气球总重为 1800N. 气球所受的浮力（竖直向上托的力） 为 1600N 时, 刚好在空中沿竖直方向匀速下降. 如果空气浮力和阻力的大小保持不变, 要使气球沿竖直方向匀速上升, 则应从气球的吊篮中取出重为 N 的货物.【答案】400【练4】风洞实验室中可以产生方向水平、速度大小可调节的风, 用来研究 处在流动气体中物体的受力情况将一个套有木球的细直杆放入风洞实验室, 球受到的 重力为 G, 球在杆上运动时, 球与杆之间的滑动摩擦力跟它们之间的压力成正比, 比例 系数是 k. 如图甲所示, 将杆沿平行风速的方向固定, 调节风速的大小, 使球恰能沿杆 匀速运动再将杆沿竖直方向固定, 如图乙所示, 将球从杆的上端由静止释放, 保持球 下滑过程中所受风力与杆处于水平方向时受到的风力大小相同, 则球下滑过程中受到 的滑动摩擦力为 风O v风O 甲乙【答案】 k 2G受力分析, 练习列力的平衡方程拔河比赛只是比力气大小吗拔河比赛比的是什么？很多人会说：当然是比哪一队的力气大喽！实际上, 这个问题并不 那么简单.根据牛顿第三定律（即当物体甲给物体乙一个作用力时, 物体乙必然同时给物体甲一个反 作用力, 作用力与反作用力大小相等, 方向相反, 且在同一直线上）, 对于拔河的两个队, 甲对 乙施加了多大拉力, 乙对甲也同时产生一样大小的拉力. 可见, 双方之间的拉力并不是决定胜 负的因素.对拔河的两队进行受力分析就可以知道, 只要所受的拉力小于与地面的最大静摩擦力, 就 不