影响滑动摩擦力大小的因素有哪些?
◇学生提问
滑板运动已经成为年轻人最流行、最持久的时尚运动。它由板面、滑板支架(滑板桥)和四个滑板轮等部分组成,板面上表面粗糙,如图所示。则( )
A.滑板上表面粗糙是为了减小人与板之间的摩擦
B.滑板上表面粗糙是为了增大人与板之间的摩擦
C.滑板轮表面光滑是为了减小板轮与地面间的摩擦
D.滑板轮表面光滑是为了增大板轮与地面间的摩擦
老师,这个题目我看主要是分析接触面的粗糙或光滑程度对磨擦力的影响,到底影响滑动摩擦力的因素有哪些?
◇问题探究
滑动摩擦力的大小与压力的大小有关(重要性:★★★)
老师:你先想一想,滑动摩擦力是怎样产生的?
学生:课本上说,滑动摩擦力是相互接触的两个物体在发生相对运动时产生的,阻碍物体运动的力。滑动摩擦力的产生应该满足相互接触和发生相对运动两个条件。
老师:嗯,影响滑动摩擦力的因素我们可以从生活现象中寻找!只要你细心肯定能找到真理!
想想看,汽车的轮胎有什么特点?你穿的鞋底有什么特征?你穿鞋时有什么感受?
学生:汽车的轮胎与鞋底类似,都有凹凸不平的花纹!新轮胎和新鞋一样,花纹很深!我穿着新鞋走路很舒服、不会打滑,打篮球时身手很敏捷;但穿得时间长了,鞋底的花纹就慢慢磨平了,穿这样的鞋打篮球经常滑倒,摔得我“唉哟唉哟”直叫呢!
哦,
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我知道了:轮胎、鞋底的花纹深,与地面接触时表面就凹凸不平,也就是很粗糙吧!这样地面产生的摩擦力就很大,人不会滑倒,车轮也不会在路面上打滑空转。看来滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关!
我说的对不对?老师?
老师:你说得很有道理,这一规律我们可通过实验进一步验证归纳。
如图A、B所示,用弹簧测力计沿水平表面匀速拉动同一木块,A图是在较光滑的木板表面上运动;B图是在较粗糙的棉布表面上运动。你看两测力计的示数一样大吗?
学生:哈哈!木块在较粗糙的棉布表面上滑动时,弹簧测力计的示数大。木块与两个表面之间只有粗糙程度不同,这有力说明我的认识是正确的!
我知道了,潍坊中考题的答案应该选BC
老师:很好!你还能举出几个通过使接触面粗糙来增大滑动摩擦力的例子吗?
学生:这难不倒我!我天天打扫卫生,早就注意到了,笤帚、黑板擦以及牙刷、鞋刷的毛发很粗糙,是为了增大滑动摩擦力的。
老师:非常好!你真聪明!
滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关(重要性:★★★)
老师:嗯,那你再想一想,滑冰场上,小孩与大人都在冰面上滑动,当一个物体在不同的表面上滑动时,会有什么不同之处呢?
学生:我想想,同一物体如果在不同的表面上滑动,接触面的粗糙程度可能就不相同!
老师:很好,生活中有很多这样的例子:滑冰运动员在冰面上滑动时接触面很光滑;
老师:嗯,咱们看一个例子:如图所示,滑冰场上,男女花样滑冰运动员
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都在冰面上滑动,他们与冰面之间什么不同之处呢?
学生:我想想,男花样滑冰运动员的质量比女运动员的质量大,不同之处应该是对冰面的压力大小不同!男的对冰面的压力大,女的对冰面的压力小!
老师,压力的大小是不是影响滑动摩擦力呀?
老师:你的这一猜想我们也可以通过实验来验证一下。请看下图,用弹簧测力计拉着一木块在水平木板表面上做匀速直线运动,乙图与甲图的不同之处是什么?弹簧测力计的大小是否相同?这说明了什么?
学生:甲、乙两图显示只有木板受到的压力不同,甲图中压力小,弹簧测力计的示数小;乙图中压力大,弹簧测力计的示数也大!说明滑动摩擦力的大小与压力大小有关。哈哈,我的猜想是正确的!
老师:对!生活中我们经常通过增大压力来增大滑动摩擦力,你能举个例子吗?
学生:汗!还真不好想!我上体育课玩爬杆时,经常爬一半就滑下来,有时是用力握紧爬杆,才不致于滑下来,最后爬上去了。这算不算啊?
老师:勉强算吧,因为你这个例子还涉及到静摩擦力的知识!
学生:晕!以我学生的见多识广,还能难住了!我再想想……有了:用铅笔写字时得用力按,否则字不清楚,我擦黑板时也得用力按住黑板擦,才能擦干净,这些是不是呢?
老师:呵呵,学生就是学生,理论联系实际的能力真强!
◇学生笔记
滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关,还与压力的大小有关。接触面越粗糙、压力越大,滑动摩擦力就越大。
◇要点训练
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1.冰雪天的交通事故相对要多一些,原因是汽车行驶在结了冰的路面上时,所受到的____小,容易打滑;防止这类交通事故的措施之一是:__________________________。
答案:摩擦力; 在路面上撒沙子(煤渣)等。
解析:滑动摩擦力的大小与压力的大小和接触面的粗糙程度都有关,结了冰的路面非常光滑,所以摩擦力大大减小;而增大冰面上摩擦力的方法一般是使接触面变粗糙,如汽车轮上缠防滑链、冰面上撒沙、撒煤渣等。
2.自行车把手上刻有凹凸不平的花纹,是为了_________摩擦;自行车刹车时,是通过增大刹车皮与车圈之间的_________来增大摩擦。
答案:增大; 压力
解析::滑动摩擦力的大小与压力的大小和接触面的粗糙程度都有关,自行车把手上刻有凹凸不平的花纹,是通过使接触面粗糙来增大滑动摩擦力的;自行车刹车时,是通过增大刹车皮与车圈之间的压力这一因素来增大摩擦的。
3.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)上做匀速运动。下列说法正确的是( )
A.比较甲、乙两图实验情景,可知摩擦力的大小跟作用在物体表面的压力无关
B.比较乙、丙两图实验情景,可知摩擦力的大小只跟作用在物体表面的压力有关
C.比较甲、丙两图实验情景,可知摩擦力的大小跟接触面的粗糙程度有关
D.比较乙、丙两图实验情景,可知摩擦力的大小只跟接触面的粗糙程度有关
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答案:C
解析:解答该题,从控制变量法的角度去分析:甲、乙两图中的定量是接触面的粗糙程度,变量是压力,结果是摩擦力不同,所以结论是接触面的粗糙程度一定时,压力越大,摩擦力越大;甲、丙两图中的定量是压力、变量是粗糙程度,结果是摩擦力不同,所以结论是压力一定时,接触面越粗糙,摩擦力越大;而乙、丙两图中存在两个变量,所以不能比较。因此影响摩擦力大小的因素有两个。
4.如图所示的四个实例中,目的是为了减小摩擦的是( )
答案:A
解析:分析每个选项中是否采用了减小摩擦力的几个方法:变滑动为滚动、使接触面分离、减小压力或使接触面变光滑等。
5.日常生活中,摩擦有利也有弊。以下属于有害摩擦并需要减小的( )
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A.叉提蛋糕时,叉与蛋糕间的摩擦
B.手拿起杯子时,手与杯子间的摩擦
C.人爬杆时,人与杆的摩擦
D.轴转动时,钢珠与轴承之间的摩擦
答案:D
解析:叉提蛋糕时,叉与蛋糕间的摩擦;手拿起杯子时,手与杯子间的摩擦;人爬杆时,人与杆的摩擦都是利用摩擦力使物体移动的情景,属于有利的事例。轴转动时,钢珠与轴承之间的摩擦会损耗能量,磨损零件,故属于有害摩擦。
5.汶川地震中,一男子右脚踝关节处被预制板死死卡住无法移开,生命危在旦夕,最后采用注射麻药并在被压处涂抹食用油,强行拔出。涂抹食用油是为了___ 摩擦(选填“增大”或“减小”):与上述现象中的物理原理同的实例有___________________。(只举一例)
答案:减小; 自行车车链要经常加润滑油
解析:滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度都有关,涂抹食用油使该男子右脚踝与预制板之间的接触面变得光滑了许多,所以滑动摩擦力大大减小,最大程度的保护了该男子的右脚踝。
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