第 5 章 第 4 节 摩擦力

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摩擦力

冰壶比赛展现动静之美,考验运动员的体力与智慧,是北京冬奥会的比赛项目之一。如图 5–4–1 所示,运动员推动冰壶向前运动,达到一定的速度后释放冰壶,冰壶会继续向前运动一段距离直至停止。什么力阻碍了冰壶的运动,使它逐渐减速?

什么是摩擦力?

冰壶离开运动员后,还能在冰面上滑行较长距离,直至最终停下,这是因为冰壶在冰面上滑行时受到摩擦力(friction force)的作用。人沿着滑梯下滑时,人和滑梯之间也有摩擦力。这类摩擦力是在两个物体发生相对滑动时产生的,叫做滑动摩擦力

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图 5–4–2  手握水瓶

另一类摩擦力叫做静摩擦力。如图 5–4–2 所示,手握水瓶使其静止,松手后,水瓶会因受到重力作用下落。因此水瓶被握住时能保持静止是受到了静摩擦力和重力这一对平衡力的作用。

滑动摩擦力大小与哪些因素有关?

探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关

提出问题

冰壶运动员投出的冰壶,可以在冰面上滑行较长距离,是因为冰壶受到的滑动摩擦力很小吗?根据生活中的现象,猜想滑动摩擦力的大小与哪些因素有关,并说明猜想的依据。

搜集证据

器材

弹簧测力计(或力传感器)、木块、毛巾、棉布、木板、砝码、天平等。本实验中,不需要的器材是__________。

方案

影响滑动摩擦力大小的因素可能有多个,我们可以控制接触面粗糙程度等因素相同,仅改变压力大小,比较滑动摩擦力的大小;也可以控制压力大小等因素相同,仅改变接触面粗糙程度,比较滑动摩擦力的大小。这种思想方法叫做控制变量法。

图 5–4–3  测量滑动摩擦力

① 如图 5–4–3 所示,将木块置于已固定在桌面的木板上,使用弹簧测力计沿_________缓慢拉动木块。记录弹簧测力计的示数,即为_________的大小。

② 在木块上增加砝码从而改变木块对接触面的__________,测出此时滑动摩擦力的大小。

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③ 保持__________相同,改变__________,测出此时滑动摩擦力的大小。

记录

将实验数据填入表 5–4–1中。

表 5–4–1  数据记录表
实验序号 接触面 压力 弹簧测力计示数 F/N 滑动摩擦力大小 Ff /N
1 木板 不放置砝码    
2 放置 1 个砝码    
3 放置 2 个砝码    
4 木板 相同    
5 毛巾    
6 棉布    

作出解释

分析

分析实验序号 1、2 与 3 可得:控制__________不变,__________,滑动摩擦力大小__________。

分析实验序号 4、5 与 6 可得:控制__________不变,改变接触面情况,滑动摩擦力大小__________。

结论

由上述实验可得:_____________________________________________。

交流反思

将本小组的实验数据、结论和其他小组交流、比较。有同学猜想滑动摩擦力大小还与接触面的面积有关。试设计实验方案验证这一猜想。

 

大量实验表明:

 

滑动摩擦力的大小与接触面所受压力有关,压力越大,滑动摩擦力越大。滑动摩擦力的大小还与接触面的粗糙程度有关,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。

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图 5–4–5
冰壶运动中的“刷冰”

生活中哪些现象与摩擦力有关?

生活中处处存在摩擦力。走路时,鞋与地面间存在摩擦力,否则人就会滑倒;用橡皮擦擦字时,橡皮擦与纸面间也要有摩擦力,否则就擦不干净。

通常,人们通过改变接触面所受压力、接触面的粗糙程度来改变摩擦力的大小。如图5–4–4所示,用力捏自行车的刹车把手,能增大刹车片与车轮间的压力,从而增大摩擦力以降低车速;在轮胎上绑一条防滑链,能增加接触面的粗糙程度,从而增大摩擦力,提升汽车在冰雪路面上行驶的安全性。为了减小摩擦的影响,我们可以减小压力,使接触面变光滑,也可以在接触面之间加润滑油,还可以用滚动替代滑动。

(a)自行车的刹车
(b)汽车轮胎防滑链
图 5–4–4  生活中的摩擦力

如图 5–4–5 所示,在冰壶比赛中,运动员要拿着刷子不停地“刷冰”。“刷冰”就是通过冰刷对冰面的摩擦改变冰面条件,改变冰壶受到的摩擦力,从而在一定程度上改变冰壶的行进路线和旋转速度,使冰壶最终停留在预想的位置。

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1.有同学认为用力推一个重物没有推动,是因为推力小于摩擦力,简要分析这个观点是否正确。

2.下列实例中,属于滑动摩擦的是__________。

A.用铅笔写字时,笔尖与纸的摩擦

B.手握瓶子时,手与瓶子之间的摩擦

C.擦黑板时,黑板擦与黑板的摩擦

D.扫地时,扫帚与地面的摩擦

E.写字时,手与笔之间的摩擦

图 5–4–6

3.如图 5–4–6 所示,一辆车在泥地中行驶,车轮陷入泥坑中打滑,简述帮助驾驶员驶出泥坑的方法。

4.一物体所受重力为 30 N,用 10 N 的水平拉力使其在水平桌面上做匀速直线运动,该物体所受的滑动摩擦力大小为_______N;其他条件不变,改用 20 N 的水平拉力使物体做直线运动时,物体受到的滑动摩擦力大小为_______N。

5.冰壶比赛中,运动员向右推动冰壶后释放,冰壶继续向右运动。试在图 5–4–7 中,用力的示意图画出此时冰壶所受的力。

图 5–4–7

发布时间:2026/2/25 下午7:30:17  阅读次数:18

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