三、摩擦力　例題選講

【方法展示，探究規律】

分析物體受力的步驟

在力學范疇內，物體所受的力可分為三大類：重力、彈力（包括推、拉、擠、壓、支持力等）、摩擦力。分析物體受力時可按以下步驟進行：（1）一個物體受一個重力，作用于重心，方向豎直向下；（2）研究對象與幾個物體接觸并與之有拉、擠、壓時就受幾個彈力，方向垂直于接觸表面（或沿著拉線方向）；（3）研究對象與幾個物體接觸并有相對運動（或相對運動趨勢），就受幾個摩擦力，方向與相對運動（或相對運動趨勢）方向相反。

注意：（1）當物體質量非常?。ɑ蝾}中有“輕小物體”）字樣時可視為重力忽略不計；（2）若接觸面 “光滑”可認為無摩擦。

在初中物理范疇內，當物體靜止或勻速直線運動時，物體必受平衡力作用，在豎直方向上二力平衡，在水平方向運動時前后方向的力必相等。

例題1　如圖13.3－2所示，水平面上疊放著A、B兩物體,在水平方向力F₁和F₂的作用下以共同的速度一起向右勻速運動，已知F₁＝5N，F₂＝3N，那么物體B上下表面所受摩擦力的大小分別為（ ）

A．5N 2N　　B．3N 0N 　C．0N 2N　　D．5N 8N

【解析】以A為研究對象，A在水平向右的力F₁的作用下，勻速向右運動，由力的平衡條件可知，它受到B上表面對它水平向左的摩擦力f₁的作用，其大小為5N，因為力的作用是相互的，故B的上表面受到的摩擦力為5N，方向向右。再把A、B看成是一個整體，它在水平方向上受三個力的作用，即水平向右的力F₁，水平向左的力F₂和桌面對整體向左的摩擦力f₁，這三個力相互平衡，則有：f₂＝F₁－F₂＝2N。該題答案為A。

【點評】對于求解力的大小問題，通常采用的方法是先進行物體的受力分析，再利用力的合成知識和二力的平衡條件進行解答?！　　　　　　?/P>

例2　下列關于摩擦力的說法正確的是（ ）

A．相互接觸的物體之間已發生相對運動時，就一定會產生摩擦力

B．摩擦力總是阻礙物體運動

C．摩擦力方向總是和物體運動方向相反

D．摩擦力一定是阻礙物體相對運動的力

【解析】　相互接觸的物體之間發生相對運動，但如果不互相擠壓或者接觸面是光滑的，物體之間就不會產生摩擦力。A的說法是錯誤的。摩擦力不一定是阻礙物體運動的力，它也可能是動力。如果是動力時，它的方向就和物體運動方向相同。例如人走路時，人腳向后蹬地，腳相對于地面有向后運動的趨勢，腳受到地面向前的摩擦力，人就前進。所以B、C的說法是錯誤的。根據摩擦力的定義，兩個相互接觸的物體，當它們要發生或已發生相對運動時，就會在接觸面上產生阻礙相對運動的摩擦力。所以D的說法是正確的。該題答案為D。

【剖析】　正確理解摩擦力的概念，弄清摩擦力的三要素是解決本題的關鍵。

【拓展】關于摩擦力，下列說法正確的是（?。?/P>

A．摩擦力無益，總是有害的

B．摩擦力的方向有時與物體的運動方向相同

C．兩個物體互相接觸時，它們之間才可能有摩擦力

D．車輪與地面之間的摩擦是有害的，輪胎和地面都是越光滑越好

（答案選B、C）

例3　下列做法中，為了減小摩擦的是（ ）

A．鞋底和輪胎制成有凹凸不平的花紋）

B．自行車剎車時，剎車皮緊壓在鋼圈上

C．在機器的轉動部分安裝滾動軸承并加潤滑油

D．為了防止傳動皮帶打滑，需要把到帶張緊些

【解析】A、B、D項中都是為了增大有益摩擦，題中A項是采用使接觸面粗糙來增大有益摩擦；B、D項都是采用增大壓力的方法來增大有益摩擦的。只有C項中給機器的轉動部分安裝滾動軸承并加潤滑油是為了減小有害摩擦。該題答案為C。

【剖析】　正確理解影響摩擦力大小的因素是解決增大減小摩擦力的基本方法。

【拓展】將一張凳子放在地面上推動，如圖13.3－3所示，兩種推法，凳子所受摩擦力的大小為（?。?/P>

A．兩種推法摩擦力一樣大　　B．甲推法摩擦力小　　C．乙推法摩擦力小　　D．無法比較

（答案：選A）

例4　滑動摩擦力在研究相關物體運動情況時起著重要的作用．通過實驗探究已經知道滑動摩擦力與接觸面的粗糙程度有關，也與接觸面之間的壓力有關．有些同學猜想滑動摩擦力可能還與接觸面的大小有關．請你從以下器材中選出某部分器材，設計一個實驗對此猜想進行檢驗．

器材：a．斜面b．帶鉤的正方體木塊c．帶鉤的長方體木塊d．表面平整的長木板e．幾條毛巾f．直尺g．彈簧測力計h．硬紙板

（l）你所需要的實驗器材（用器材前面的字母表示）

（2）簡述主要的實驗步驟．

【解析】　我們已經知道滑動摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度和物體間的壓力有關，要研究滑動摩擦力是否與接觸面的大小有關，必須采用控制變量法，即實驗時，要保證物體間接觸面的粗糙程度和壓力不變，改變物體間的接觸面積，讓物體做勻速直線運動，通過彈簧測力計的讀數求出每次實驗時物體受到的摩擦力，比較摩擦力的大小從而得出結論因此，所需器材為長方體木塊、長木板、彈簧測力計．

答案：（1）c、d、g?。?/SPAN>2）實驗步驟：①將長方體木塊平放在長木板上，用彈簧測力計拉著它勻速前進，觀察并記錄此時彈簧測力計的示數；②將長方體木塊側放在長木板上，用彈簧測力計拉著它勻速前進，觀察并記錄這時彈簧測力計的示數；③比較兩次彈簧測力計的示數，即可初步檢驗上述猜想；④重復幾次上述3個步驟．

【點評】此題是一道實驗探究題，主要考查設計實驗進行探究的能力．在設計實驗時，需特別注意一定要用彈簧測力計拉著物體做勻速直線運動，因為只有這樣摩擦力與拉力才是一對平衡力，摩擦力的大小與拉力的大小才相等，彈簧測力計的示數才能表示出摩擦力的大?。?/P>

【拓展】在奧運會上，“體操王子”——李寧在上單杠之前，總是要在手上抹些鎂粉，而在杠上做回環動作時，手握杠又不能太緊。他這樣做的目的（?。?/P>

A．前者是增大摩擦，后者是減小摩擦　　B．前者是減小摩擦，后者是增大摩擦

C．兩者都是增大摩擦　　　　　　　　　D．兩者都是減小摩擦

（答案：A）

例5　小明在學習摩擦力一節時，為了探究滑動摩擦力跟壓力的關系，設計了如圖13.3－4（甲）實驗裝置，實驗器材有：木塊、長木板、砂和砂桶、測力計，20g砝碼若干個、細線等。

（1）實驗方法：將木塊用測力計水平拉住，測力計另一端固定在桌上的一側，細線一端和砂桶連接，另一端跨過定滑輪和長木板相連，實驗時在砂桶中加砂，使長木板運動，當木塊達到穩定時，測力計示數等于和長木塊之間的摩擦力大??；請問木板的運動是否一定要做勻速直線運動_____（填“一定”或“不一定”）

（2）在木塊上加上砝碼就可以改變木塊對長木板的壓力，改變砂桶中砂的質量，使長木板運動，讀出測力計的讀數，小明做了四次實驗，得到下表四組數據，其中第3次實驗時，測力計如圖13.3－4（乙）所示，請你幫小明讀出測力計的讀數，并填入表內相應的位置。

（3）對上表格中壓力大小和測力計讀數分析，你能得出結論是___________

【解析】　當木塊達到穩定時，測力計給木塊的拉力（即測力計示數）與木板給木塊的摩擦力是一對平衡力，而當木塊受到的正壓力大小為一定時，不管木板作什么樣的運動，摩擦力的大小一定，故木板不一定作勻速直線運動。從表中所給的信息可以發現，滑動摩擦力與正壓力成正比，即，由此可得，當正壓力N₃＝4.70N時，摩擦力。答案：（1）不一定（2）1.90或1.9（3）正壓力越大，滑動摩擦力越大或滑動摩擦力與正壓力成正比

【剖析】　會對實驗數據進行簡單的處理是初中物理必須達到的水平。通常需要運用數學中學到的歸納法和解析法進行解決。

拓展　如圖13.3－5所示，有兩本完全相同的書A、B，書重均為5N，若將兩本書等分成若干份后，交叉地疊放在一起置于光滑桌面上，并將書A固定不動，用水平向右的力F把書B抽出，現測得一組數據如下：

根據以上數據，試求：

①若將書分成32份，力F應為多大？

②該書的頁數；

③如果我們把紙與紙接觸面間的滑動摩擦力f和壓力N的比值叫做動摩擦因數u，即u＝f/N，且兩本書任意兩張紙之間的動摩擦因數u相等，則u為多少？

（答案：①94.5　②64　③u＝0.3）