例题 01 写字与行走中的摩擦 知识清单例题
题目
用钢笔写字时,笔尖与纸面之间的摩擦为____摩擦;人走路时,鞋底与地面之间的摩擦是____摩擦;用圆珠笔写字时,笔尖的小钢珠与纸面之间的摩擦为____摩擦。(均选填“滑动”“滚动”或“静”)
答案与解析
解析
钢笔笔尖相对纸滑动,填滑动;正常行走且鞋底不打滑时,接触处相对静止而有滑动趋势,填静;圆珠笔小钢珠主要滚动,按题目分类填滚动。
本题结论
滑动;静;滚动。
约 5316 字大约 18 分钟
“摩擦阻碍运动”少了关键的“相对”二字。鞋底受到的摩擦可以使人向前,叠放且一起匀速的两个物体之间却可能没有摩擦力。
摩擦产生于接触面,阻碍两接触物体之间的相对运动或相对运动趋势。判断时要同时考虑接触、挤压、接触面性质和相对运动情况。
| 类型 | 接触处的情况 | 例子 |
|---|---|---|
| 滑动摩擦 | 接触面发生相对滑动 | 钢笔笔尖在纸面上滑动 |
| 静摩擦 | 尚未相对滑动,但有滑动趋势 | 正常行走时没有打滑的鞋底与地面 |
| 滚动摩擦 | 物体在另一表面滚动时受到的阻碍 | 圆珠笔尖小钢珠滚动 |
正常前进时,脚向后蹬地,有相对地面向后滑动的趋势,地面对脚的静摩擦向前。摩擦不一定与物体相对地面的运动方向相反。
在本章常用的干燥接触简化模型及实验范围内:
这些不是关于所有材料、所有速度与润滑条件的无条件结论。尤其不要将“滑动摩擦近似不变”套到静摩擦上:静摩擦要根据阻止滑动的需要和受力状态判断。

图甲、乙保持压力相同,换接触表面;图甲、丙保持接触表面相同,在木块上加物体以改变压力。
| 想研究的因素 | 只改变什么 | 还须保持什么 |
|---|---|---|
| 压力 | 加减上方重物 | 接触面材料、粗糙情况等 |
| 粗糙程度 | 更换接触表面 | 压力等 |
| 表观接触面积 | 同一木块换面放置,或等总重的叠放与并排 | 总压力、接触材料等 |
| 滑动速度 | 改变匀速拉动速度 | 压力、接触表面等 |
水平匀速拉动木块时,拉力与滑动摩擦平衡,因此测力计示数可以用来比较摩擦;若木块加速,不能直接把拉力当摩擦。

也可固定测力计,让木块保持静止,拉动下方木板。木块与木板仍相对滑动,木块所受拉力和摩擦平衡,示数反映木块—木板间摩擦;木板不必匀速。图中木板向左拉,题目也可能改成向右拉,应按实际相对运动判断方向。
| 目的 | 常用方法 | 例子 |
|---|---|---|
| 增大摩擦 | 增大压力 | 用力捏自行车闸 |
| 增大摩擦 | 增强接触面的防滑作用 | 鞋底纹路、车把花纹 |
| 减小摩擦 | 减小压力或改善接触面 | 减轻雪橇载重、磨光针的表面 |
| 减小摩擦 | 变滑动为滚动 | 滚动轴承、轮滑鞋 |
| 减小摩擦 | 减少直接固体接触 | 润滑、气垫、磁悬浮 |
摩擦并非越小越好:行走、抓握、制动需要一定摩擦。粉末也不能一概叫润滑剂,要看它在该场景中用于防滑还是减小摩擦。
先指定哪两个物体接触,再看接触处是滑动、滚动还是有趋势却未滑动。人整体向前走,不代表鞋底一定在地面上滑动。
题目
用钢笔写字时,笔尖与纸面之间的摩擦为____摩擦;人走路时,鞋底与地面之间的摩擦是____摩擦;用圆珠笔写字时,笔尖的小钢珠与纸面之间的摩擦为____摩擦。(均选填“滑动”“滚动”或“静”)
解析
钢笔笔尖相对纸滑动,填滑动;正常行走且鞋底不打滑时,接触处相对静止而有滑动趋势,填静;圆珠笔小钢珠主要滚动,按题目分类填滚动。
本题结论
滑动;静;滚动。
不要只凭“自行车”“运动鞋”等物品名称判断。对每个选项依次问:这个设计想防打滑还是让运动顺畅?是改变压力、表面,还是改变运动方式?
题目
下列关于自行车的实例,为了减小摩擦的是()
A.车把上套了有花纹的橡胶套
B.遇到紧急情况时用力捏刹车闸
C. 自行车轮胎上刻有花纹
D.车轮的轴承中装有滚珠
解析
车把花纹便于抓握,轮胎花纹有利防滑,用力捏闸增加接触压力,这三者都为了增大摩擦;轴承滚珠使主要接触运动由滑动变为滚动,通常可减小摩擦。
本题结论
D。
题目
以下四种实例中,可以减小摩擦的是.( )

甲

乙

丙

丁
A. 图甲体操运动员上器械前会在手上涂防滑粉
B.图乙轮滑鞋装有滚轮
C. 图丙自行车刹车时捏紧车闸
D. 图丁运动鞋底有凹凸的花纹
解析
A防滑粉提高抓握防滑能力,C捏紧车闸增大压力,D鞋底花纹有利防滑,均不是为了减小摩擦。B轮滑鞋利用滚轮,将滑动转为滚动,符合减小摩擦的目的。
本题结论
B。
题目提供“动摩擦因数=滑动摩擦力/压力”的新定义时,可依定义求比;这不是本章要求无提示记忆的新公式。
题目
某同学在“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中,提出了如下猜想:
猜想 a: 滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关
猜想 b: 滑动摩擦力的大小与接触面的压力有关
猜想 c: 滑动摩擦力的大小与接触面积有关
为了验证猜想,该同学利用弹簧测力计、两个完全相同的木块、木板、玻璃板、细线等器材进行了如图甲所示的4次操作。玻璃板和木板固定,每次操作均用弹簧测力计沿水平方向以相同的速度匀速向右拉动木块,第1次弹簧测力计的示数为0.3 N,第2次弹簧测力计的示数为0.6 N,第3次和第4次弹簧测力计的示数均为1.2 N。


甲
(1) 比较第 2 次和第 3 次操作, 可验证猜想 ____ 是否正确; 比较第 3 次和第 4 次操作, 可验证猜想 ____ 是否正确 (均填 “a” “b” 或 “c”)。
(2)该同学查阅资料发现,物体受到的滑动摩擦力大小与接触面压力大小的比值反映了接触面的粗糙程度,称为动摩擦因数,则木块与玻璃板间的动摩擦因数跟木块与木板间的动摩擦因数之比为____。
(3) 小明对实验装置进行了改进, 如图乙所示, 木板放在水平桌面上, 木块叠放在木板上, 细线一端连接木块, 另一端连接固定的拉力传感器。向右拉动木板, 水平细线的拉力大小通过拉力传感器的示数显示。

①实验过程中,(填“需要”或“不需要”)匀速拉动木板; ②小明认为拉力传感器的示数反映的是木板与桌面间的滑动摩擦力大小,你认为是否正确,并说明理由:。
解析
(1)第2、3次接触材料和底面积相同,增加上方木块改变压力,验证b。第3、4次总重相同、都接触木板,叠放改并排使总接触面积改变,验证c。
(2)第1、2次压力都等于一个木块的重力G,由题给定义,因数比为 (0.3/G):(0.6/G)=1:2。
(3)固定传感器经细线使木块静止,板从它下面滑过。木块受线的拉力与板给的滑动摩擦平衡,板本身无需匀速;传感器示数反映木块—木板摩擦,不是木板—桌面摩擦。
本题结论
(1)b;c。(2)1∶2。(3)不需要;不正确,反映木块与木板间的滑动摩擦力。
以下为《知识清单》的方法图对照,不是待作答的空白受力图或电路图;有省略或工作状态条件时,紧接图逐项说明。

物块相对斜面向上滑,滑动摩擦沿斜面向下;重力始终竖直向下,支持垂直斜面。这里摩擦与速度相反,是具体相对滑动条件的结果,不是所有摩擦的通用方向口诀。

物块相对斜面向下滑,滑动摩擦沿斜面向上。重力、支持的方向不随滑动方向倒转;未给匀速条件,不能把摩擦大小直接当重力或某个沿面作用的大小。

若没有摩擦,物块有相对斜面下滑趋势,所以静摩擦沿面向上。重力、支持与摩擦共同平衡,不是三力任意两两等大;静摩擦也不一定达到最大值。

本图补明条件:水平带上表面向右,物块刚放上且对地速度小于带速。块相对带向左滑,摩擦向右,使块加速。若物块另有更大的初速度,方向需重新判断,不能仅凭“刚放”二字确定。

物块和水平带一起向右做匀速直线运动,没有其他水平作用时,块不需要非零摩擦。重力向下、支持向上;随带运动不等于一定受向前摩擦。

带停止后,块因惯性仍向右运动,相对静止的带面向右滑,滑动摩擦向左,使块减速。惯性是保持运动状态的性质,不是向右的额外力。

块与斜带相对静止,若无摩擦有沿带下滑趋势,故静摩擦沿带向上。重力竖直向下,支持垂直带面,三力共同平衡;摩擦与重力方向不同,不能直接写两者等大。

按图只分析竖直方向,人匀速上攀、匀速下滑或静止时,竖直加速度均为零,杆给人的合计摩擦向上、大小等于重力。接触处还可有水平方向作用;若起步、制动或其他加速阶段,不能沿用f=G。

水平外推向右,块有相对地面向右运动的趋势,静摩擦向左。静止时水平摩擦等于推力;不动不等于无摩擦,也不说明摩擦已经达到最大值。竖直重力与支持平衡。
接触受压不是充分条件。对相对静止的接触面,可先假设没有摩擦,检查其他力是否会导致相对滑动;再结合平衡状态判断是否需要静摩擦。
题目
书法教育是对中小学生进行书法基本技能的培养和书法艺术欣赏,是传承中华优秀传统文化、培养爱国情怀的重要途径。如图所示,在某次书法课上,小明同学在水平桌面上平铺一张白纸,然后在白纸的左侧靠近边缘处放镇纸,防止书写过程中白纸在桌面上打滑。书写“一”字时,在向右行笔的过程中镇纸和白纸都处于静止状态。则 ( )
A.毛笔受到白纸的摩擦力的方向水平向左
B. 镇纸受到白纸的摩擦力的方向水平向右
C. 白纸受到毛笔的摩擦力的方向水平向左
D.白纸只受到向左的摩擦力

解析
笔相对纸向右滑,纸对笔的摩擦向左,A正确。笔对纸的摩擦向右,C错;纸静止,桌面对纸向左的摩擦平衡它,纸同时受到两个相反方向的摩擦,D错。镇纸静止且没有其他水平外力,若纸给它非零摩擦就不能水平平衡,因此此情境镇纸不受水平摩擦,B错。
本题结论
A。
题目
如图所示,物体甲、乙叠放在水平地面上,在 5 N 的水平拉力 F 的作用下一起向右做匀速直线运动,不计空气阻力。下列说法正确的是()
A.甲受到的摩擦力大小为 5 N
B.甲受到的摩擦力方向水平向右
C.乙受到的摩擦力大小为 5 N
D.乙受到的摩擦力方向水平向右

解析
上层甲匀速且没有其他水平外力。若乙给甲非零摩擦,甲就不能保持水平受力平衡,所以甲的摩擦为零,A、B都错。下层乙受向右5 N拉力和地面向左5 N摩擦,两者平衡,C对、D错。如果改成加速运动,甲所需水平力会不同,不能沿用本题零摩擦结论。
本题结论
C。
遇到F—t与v—t图,先用速度图找匀速滑动段,在这个时段用平衡关系求滑动摩擦;再检查其他时段是否仍滑动、压力及接触面是否改变。静止段另算静摩擦,不能把滑动值硬套过去。
题目
如图甲所示,水平地面上的物体,受到水平向右的推力 F 的作用,其 F-t 和 v-t 图像分别如图乙、丙所示。由图像可知:

甲
乙

丙
(1) t=5 s 时,物体受到的摩擦力大小为____N;
(2)6~9 s 内,推力____(选填“大于”“等于”或“小于”)摩擦力;
(3)9~12 s 内, 物体受到的摩擦力大小为 ____ N。
本题将图甲视作滑块运动示意,不考虑图中轮子的滚动;物体与水平地面发生滑动,压力及接触面情况不变。
解析
9~12 s速度保持1 m/s,物体匀速,推力图读60 N,所以滑动摩擦为60 N。3~12 s始终滑动且压力、接触面不变,按本题模型摩擦保持60 N,因此t=5 s也是60 N,而不是此时的推力90 N。6~9 s推力40 N小于摩擦60 N,物体减速。0~3 s静止时,静摩擦平衡30 N推力,不是60 N。
本题结论
(1)60。(2)小于。(3)60。