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  4. 二力平衡的定义及条件影响摩擦力大小的因素

为了探究滑动摩擦力,小明同学利用牙刷做实验,当用力水平匀速拖动牙刷时,刷毛发生了如图所示的弯曲,对这一实验的分析错误的是()A.从刷毛弯曲的方向可以判断牙刷受到摩擦力

一、题文

为了探究滑动摩擦力,小明同学利用牙刷做实验,当用力水平匀速拖动牙刷时,刷毛发生了如图所示的弯曲,对这一实验的分析错误的是(  )
A.从刷毛弯曲的方向可以判断牙刷受到摩擦力的方向向左
B.牙刷受到的摩擦力作用在刷毛上
C.刷毛弯曲越厉害说明牙刷受到的压力越大
D.手的拉力和牙刷受到的摩擦力不平衡

考点提示:二力平衡的定义及条件,影响摩擦力大小的因素

二、答案

A、在摩擦力的作用下,较软的刷毛向左弯曲,说明了摩擦力的方向向左;不符合题意.
B、研究牙刷受到的摩擦力,牙刷一定是受力物体,而且是和接触面接触的部分,所以摩擦力作用在刷毛上; 不符合题意;
C、压力越大、接触面越粗糙,摩擦力越大;而接触面的粗糙程度不变,因此当摩擦力越大时,力的效果越明显,刷毛发生的形变也越明显;不符合题意;
D、因为牙刷匀速直线运动,因此牙刷受到了一对平衡力的作用,即拉力和摩擦力是一对平衡力;符合题意.
故选D.

三、考点梳理

知名教师分析,《为了探究滑动摩擦力,小明同学利用牙刷做实验,当用力水平匀速拖动牙刷时,刷毛发生了如图所示的弯曲,对这一实验的分析错误的是()A.从刷毛弯曲的方向可以判断牙刷受到摩擦力》这道题主要考你对 二力平衡的定义及条件影响摩擦力大小的因素 等知识点的理解。

关于这些知识点的“解析掌握知识”如下:

知识点名称:二力平衡的定义及条件,影响摩擦力大小的因素

考点名称:二力平衡的定义及条件
  • 定义:
    物体在两个力作用下保持静止或匀速直线运动状态,我们就说这两个力平衡.
  • 二力平衡的条件:
    同物:两个力作用在同一物体上
    等值:两个力大小相等
    反向:两个力方向相反
    共线:两个力在同一直线上

    说明:
    ①二力平衡时要求四个条件同时具备,缺一不可。
    ②判断二力是否平衡既可用二力平衡条件来判断,也可根据物体是否处于平衡状态来确定受到的力是否平衡
  • 隐含“二力平衡”的变形题:
        考查二力平衡与平衡状态的试题很多,形式变化多样,有一些条件很直接,而有时具有隐蔽性,但始终遵循平衡力和平衡状态的对应关系,准确把握这一关系,适应多变题型。题型多以填空题、选择题的形式出现。
    例:如图所示,各用4N的水平力沿相反的方向拉弹簧测力计的两端(弹簧测力计自重不计),则下列说法中正确的是(   )

    A.弹簧测力计的示数为4N,弹簧测力计受的合力为4N
    B.弹簧测力计的示数为0N,弹簧测力计受的合力为0N
    C.弹簧测力计的示数为8N,弹簧测力计受的合力为0N
    D.弹簧测力计的示数为4N,弹簧测力计受的合力为0N
    解析:本题考查弹簧测力计的原理,弹簧测力计是利用力产生的效果大小来测量力的大小的。弹簧测力计的构造是弹簧一端固定(与挂环相连的一端),叫做固定端;另一端与挂钩相连,叫做自由端。测量时,使固定端不动,拉力拉挂钩使弹簧伸长,拉力越大,弹簧伸长就越长,弹簧测力计的示数就越大,也就是说,弹簧测力计指针的示数等于作用在挂钩上的拉力的大小,是一端的力的大小,而不是两端的受力之和所以在本题中弹簧测力计的示数是4N。而把弹簧测力计作为研究对象,在一对平衡力作用下,合力是零。
    答案:D

    二力平衡的判断方法:
        判断一对力是否是平衡力,有两种方法。一种是根据二力平衡条件判断,只要两个力“同体、等大、反向、共线”,那么,这两个力就是一对平衡力。另一种是根据物体的运动状态是否改变判断,如果物体在某一方向上受到一对力而运动状态保持不变,那么这一对力就是平衡力,反之,就不是平衡力。
    例1一本物理书静止在水平桌面七,下列各对力中属于平衡力的是()
    A.书对地球的引力和地球对书的引力
    B.书受到的重力和桌面对书的支持力
    C.书对桌面的压力和书受到的重力
    D.书对桌面的压力和桌面对书的支持力
    解析:互为平衡力的两个力应满足:受力物体相同,大小相等,方向相反,作用在同一条直线上。A 项中的两个力的受力物体不同,是一对相互作用力;B 项重力和支持力四个条件都符合,是平衡力;C项中的两个力不满足受力物体相同和方向相反的条件,不是平衡力;D项中的两个力的受力物体不同,施力物体和受力物体刚好相反,是一对相互作用力。
    答案:B
  • 二力平衡的意义:
        二力平衡是力的分析的最简单、最基本的情况,若一物体处于二力平衡状态,我们了解了其中一个力,对另一个力也就了如指掌。如图所示,一物体放在水平桌面上,它将受到重力和桌面对它的支持力,物体处于平衡状态。我们知道了物体的重力,根据等大、反向、共线的关系,也就知道了支持力,的大小、方向及作用点。

    二力平衡的作用效果:
        二力平衡的效果不仅使物体保持平衡状态,还使物体发生了形变(只不过有时效果不明显,但形变还是有的,如静止在地面上的物体受重力和地面支持力的作用,发生了微小形变)。因此,两个力并不是完全抵消而没有产生任何力的作用效果。

    补充:
    (1)物体在两平衡力作用下处于平衡状态,若再加一对或多对平衡力,物体将仍然处于平衡状态。
    (2)平衡力可以通过受力图形象地描绘出来。

    二力平衡的应用:
    (1)用弹簧测力计测量物体所受重力时,就是利用二力平衡条件。
    (2)放在桌面上的花瓶受到竖直向下的重力和桌面对他竖直向上的支持力,二力平衡。
    (3)悬挂着的吊灯,受到竖直向下的重力和吊线对它竖直向上的拉力,二力平衡。
    (4)在水平道路上匀速直线运动的汽车,水平方向受到向前的牵引力和向后的阻力,二力平衡。
    (5)在竖直方向,汽车受到向下的重力和路面对它向上的支持力,二力平衡。
考点名称:影响摩擦力大小的因素
  • 影响摩擦力大小的因素:
    摩擦力的大小跟相互接触物体表面的粗糙程度有关,和物体问的正压力有关。
  • 探究影响摩擦力大小的因素:

    提出问题:摩擦力的大小与什么因素有关?

    猜想与假设:
    A:可能与接触面所受的压力有关
    B:可能与接触面的粗糙程度有关
    C:可能与接触的面积大小有关

    设计实验:
    器材:木板、木块、弹簧测力计、砝码、棉布
    原理:二力平衡的条件

    步骤:
    1、把木块放在木板上,用弹簧测力计拉木块匀速运动,读出这时的拉力F1

    2、在木块上放砝码,用弹簧测力计拉木块匀速运动,读出这时的拉力F2

    3、在木板上固定好毛巾,放上木块,用弹簧测力计拉木块匀速运动,读出这时的拉力F3



    结论:
    结论一:接触面的粗糙程度一定时,压力越大摩擦力越大;
    结论二:压力一定时,接触面越粗糙,摩擦力就越大。
  • 如何解决摩擦力实验探究中测力计示数不稳定的问题:
        在测量木块与长木板之间的摩擦力时只有当木块做匀速直线运动时,弹簧测力计的示数才等于摩擦力的大小,实际操作过程中,木块的运动状态不稳定,弹簧测力计的示数就不稳定,很难读数。当拉动长木板时,木块处于静止状态,较好地解决了这个问题。
    例:在探究摩擦力的大小与什么因素有关的实验中,选用的器材有:正方体木块,读数准确的弹簧测力计,粗糙程度均匀的长术板等。
    (1)采用如图甲所示的实验装置测量小块与长木板之间的摩擦力时,发现弹簧测力计示数不稳定,很难读数,其原因是____。
    (2)为解决上述问题,小娟对实验装置进行了改进,用图乙所示的装置进行实验,解决了上述问题,这是因为____。

    解析:甲图中,只有当木块做匀速直线运动时,弹簧测力计的示数才等于摩擦力的大小,当木块的运动状态不稳定时,弹簧测力计的示数也不稳定,很难读数。乙图中,无论长木板怎样向左运动,木块在水平方向上受弹簧测力计向右的拉力和向左的摩擦力,二力平衡,始终静止不动,弹簧测力计的示数等于摩擦力的大小。
    答案:(1)很难保持木块做匀速直线运动 (2)无论长木板怎样运动,木块都处于静止状态,便于读数

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