初中物理人教版八年级下册12.1 杠杆优秀学案设计

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知识点一、摩擦力：
1.现象探究分析：
（1）现象：手用力按在桌面上向前搓，感到桌面对手掌有阻碍作用，很吃力；在水平地面上推木箱，木箱较难推动，很费力；毛刷在水平面上运动刷毛向后倾斜，需要用力，毛刷才能前进。
（2）分析：两个相互接触的物体，当它们相对滑动时，在接触面上有阻碍相对运动的力。
（3）归纳总结：相互接触的两个物体，表面不光滑，在压力作用下，凹凸不平的部位就会相互啮合，当二者做相对运动时，啮合部位就会彼此阻碍，产生阻碍相对运动的力。
2.摩擦力
（1）概念：两个相互接触的物体，当它们有相对运动或相对运动趋势时，在接触表面产生一种阻碍相对运动的力，这种力叫摩擦力。
（2）产生条件：
①两个物体相互接触；②挤压发生弹性形变；③接触表面粗糙；④有相对运动或相对运动趋势。
（3）分类：
①静摩擦力：一个物体在另一个物体的表面上有相对运动趋势时，在接触表面上产生的阻碍相对运动趋势的力。
②滑动摩擦力：一个物体在另一个物体的表面上相对滑动时，在接触表面上产生的阻碍相对滑动的力。
③滚动摩擦力：一个物体在另一个物体的表面上相对滚动时，在接触表面上产生的阻碍相对滚动的力。
（4）摩擦力的三要素：
①大小：可用弹簧测力计进行测量
②方向：与相对运动或相对运动趋势的方向相反，可能与物体的运动相同，可能与物体运动的方向相反，也可能与物体运动的方向不在一条直线上。
③作用点：两个物体的接触面上。
（5）作用效果：总是阻碍物体间的相对运动或相对运动趋势，可以作为动力（如物体做加速运动），也可作为阻力（如物体做减速运动），还可以改变物体的运动方向（如物体转弯）。
基础自测：
1．关于重力、弹力和摩擦力，下列说法中正确的是（ ）
A．因为物体本身就有重力，所以重力没有施力物体
B．物体受到的重力方向总是垂直向下
C．物体间如果有相互作用的弹力，就一定存在摩擦力
D．支持力和压力都属于弹力
2．如图所示，物块A、B叠放在水平地面上，现用大小为15N的水平向左拉力F拉B，A、B以相同的速度向左匀速运动，对此分析正确的是（ ）
A．B对A的摩擦力为0
B．A对B的摩擦力大小为15N，方向水平向右
C．地面对B的摩擦力大小为15N，方向水平向左
D．B对地面的摩擦力大小为15N，方向水平向右
3．如图所示，把重100N的一袋米静止放到水平传送带上，米袋先在传送带上滑动，稍后与传送带一起匀速运动。若米袋滑动时受到的滑动摩擦力大小是重力的0.6倍，则米袋在滑动过程中受到的滑动摩擦力方向为 ___________（选填“向右”或“向左”），随传送带一起匀速运动时米袋受到的摩擦力大小为 ___________N。
4．2月7日，在北京冬奥会短道速滑男子1000米决赛中，中国选手任子威以1分26秒78的成绩夺得冠军。如图所示，运动员在滑行过程中，冰刀与冰面之间的摩擦为___________摩擦力（选填“滑动”或“滚动”），若以选手为参照物，观众是___________的（选填“运动”或“静止”）。
5．如图所示是军人爬杆训练，军人在匀速向上爬升的过程中，手和杆之间的摩擦是______（选填“滑动摩擦”“滚动摩擦”或“静摩擦”）。
6．有一物体质量为20kg，放在水平地面上，用15N的水平力向右推它，但没推动，此时，物体受到的摩擦力为 _____N，方向向 _____。
知识点二、研究影响滑动摩擦力大小的因素
【猜想与假设】
在地面上推箱子前行时，箱子越重，推起来越费力，由此可猜想滑动摩擦力大小可能与接触面间的压力有关；地面越粗糙，推起来越费力，由此可猜想滑动摩擦力大小可能与接触面的粗糙程度有关。
【实验设计】
用弹簧测力计水平拉动同一个木块在水平面上做匀速直线运动，每次只改变水平面的粗糙程度或压力的大小，控制其他条件不变，观察记录弹簧测力计的示数。
【实验过程】
(1)木板
用弹簧测力计水平拉动木块在木板上做匀速直线运动，记录弹簧测力计的示数。
(2)木板
用弹簧测力计水平拉动同一个木块和砝码在同一木板上做匀速直线运动、记录弹簧测力计的示数。
(3)棉布
用弹簧测力计水平拉动同一木块在棉布上做匀速直线运动，记录弹簧测力计的示数.
【实验记录】
【实验分析】
(1)比较分析第1、2次实验记录，木块均在木板上水平匀速滑行，但压力大小不同，木块受到的滑动摩擦力大小不同，压力越大，滑动摩擦力越大，即滑动摩擦力的大小跟接触面所受的压力有关。
(2)比较分析第1、3次实验记录，木块所受的压力大小相同，但接触面的粗糙程度不同，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大，即滑动摩擦力的大小还跟接触面的粗糙程度有关。
【实验结论】滑动摩擦力的大小跟接触面所受的压力有关，接触面受到的压力越大滑动摩擦力越大。滑动摩擦力的大小还跟接触面的粗糙程度有关，触面越粗糙，滑动摩擦力越大。
【实验改进】
方法：如图乙，拉动木块下面的长木板运动，保持弹簧测力计不动。
改进后优点：拉动长木板时，即使长木板没有匀速运动，对实验也没有影响，实验更容易操作；而且弹簧测力计相对于实验操作者静止，可使读数更准确。
基础自测
7．如图所示是“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验，有关此实验的说法中正确的是（ ）
A．分析实验甲、乙可得，滑动摩擦力的大小跟接触面所受的压力有关
B．分析实验甲、丁可得，滑动摩擦力的大小跟接触面的受力面积有关
C．实验乙、丙探究滑动摩擦力的大小跟接触面的粗糙程度是否有关
D．实验乙、丁探究滑动摩擦力的大小跟接触面的受力面积是否有关
8．如图所示，在玻璃杯内装满米，将竹筷竖直插入米中，用手抓住竹筷并沿竖直方向慢慢提起，最终使玻璃杯静止在空中。若玻璃杯与米的总质量是1kg，则筷子对米的摩擦力是__________N，此摩擦力的方向__________；若加大手对筷子的压力，筷子与手间的摩擦力__________（选填“变大”“变小”或“不变”）。（g取10N/kg）
9．如图所示，在“研究影响滑动摩擦力大小的因素”实验中：
（1）如图甲所示，①②为相同的水平木板，③在水平木板上铺了一层粗布。实验过程中弹簧测力计必须沿______方向拉木块；如果3次实验所用拉力分别为F1=0.4N、F2=0.5N、F3=1.5N时，恰能拉着木块沿水平方向做匀速运动，则分析比较______（选填实验编号①②③）两组数据可得出结论：在压力一定时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；
（2）在完成实验后，小明将毛巾铺在水平木板上，重复①的实验过程，探究木块在毛巾表面的运动情况；根据实验数据，小明得出拉力F与时间t的关系如图乙，木块运动速度v与时间t的关系如图丙。由图可知，在1~2s内木块沿毛巾表面做______（选填“加速”、“匀速”或“减速”）运动，木块受到的摩擦力f＝______N；
（3）实验前使用天平对木块和砝码进行测量，并测得质量分别为400g和100g。研究表明，滑动摩擦力f与压力N满足关系f＝μN，μ是一个与接触面有关的比例常数，叫做动摩擦因数。根据前面所测得的有关数据，可求得木块与毛巾表面之间的动摩擦因数μ＝______。
10．小阳小组的同学在探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关的实验中，组装了如图所示的实验装置，他们的主要实验步骤如下：
（1）竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使木块在水平力作用下沿水平木板做匀速直线运动，根据______的知识，可知弹簧测力计对木块的拉力与木块受到的滑动摩擦力的大小相等，读出弹簧测力计的示数并记录。
（2）取一个砝码放在木块上，仿照步骤（1）再做一次实验，读出弹簧测力计的示数并记录。
（3）此实验探究的是滑动摩擦力的大小与______是否有关，在此实验过程中，控制不变的量是______。
知识点三、摩擦的利用和防止
1.增大有益摩擦的方法
(1)通过增大压力来增大摩擦力，如自行车刹车时用力捏车闸，就是在接触面粗糙程度一定时，通过增大压力来增大摩擦力的。
(2)通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力，如鞋底凹凸不平的花纹，就是在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力的。
（3）变滚动摩擦为滑动摩擦，如汽车、摩托车、自行车刹车。
2.减小有害摩擦的方法
(1)通过减小压力来减小摩擦力，如推动沉重的书柜前先将书柜中的书移走。
(2)使接触面更光滑，如冰壶运动中，运动员用冰壶刷不断摩擦冰面使接触面更光滑，从而减小摩擦力。
(3)变滑动摩擦为滚动摩擦，如机器上安装滚动轴承。
(4)使接触面分离，如气垫船利用压缩空气使船体与水面脱离接触，减小了摩擦力。
基础自测
11．如图所示的事例中，目的为了减小摩擦的是（ ）
A． 浴室铺防滑垫
B． 车把上加装橡胶套
C． 给鞋底安装轮子
D． 瓶盖侧表面刻有竖纹
12．2020年12月28日~29日，全县范围内普降瑞雪，为避免因道路结冰，交通不畅，给学生上下学造成不便。根据市局通知精神和我县实际，学校走读生暂定停课两天半。同学们在外出时要穿鞋底都刻有“鞋底凹凸不平的花纹”的鞋子，其主要是为了（ ）
A．增大摩擦B．减小摩擦C．增大压力D．减小弹性
13．日常生活中，人们都避免不了摩擦，有些地方需要增大摩擦力，有些地方需要减小摩擦力。下列摩擦力需要增大的是（ ）
A．人走路时，鞋与地面之间的摩擦力
B．气垫船与水面之间的摩擦力
C．滚动轴承的钢珠与内外圈之间的摩擦力
D．自行车车轮的齿轮间的摩擦力
14．小陶同学骑自行车上学的路上遇事紧急刹车后，自行车由于______还会继续前进一段距离才能停下，在刹车过程中，是通过增大______的方法来增大摩擦力，自行车轮子上的花纹是通过增大______的方法增大摩擦力。
15．某山地自行车的轮胎表面有凹凸不平的花纹，是为了_________（选填“增大”或“减小”）摩擦；若要自行车很快停下来，可以用力捏闸，是通过增大__________的方式来增大摩擦；自行车的轴承中加入润滑油的目的是_________（选填“增大”或“减小”）摩擦。
考点突破
考点1.对摩擦力的理解
方法：关于摩擦力问题需掌握三个方面
(1)摩擦力的产生条件：①接触面粗糙；②物体相互接触且有挤压；③物体间有相对运动或相对运动趋势。三个条件，缺一不可。
(2)摩擦力的大小；物体处于二力平衡状态，如果二力中有一个力是摩擦力，可以利用转换法求解摩擦力，此时摩擦力与另一已知力大小相等、方向相反，这个已知力通常为物体的重力或弹簧测力计的拉力。
（3）判断摩擦力方向的习题有两类：一类是判断滑动摩擦力的方向，另一类是判断静摩擦力的方向。
要判断摩擦力的方向，先得区分运动方向和相对运动（趋势）方向这两个概念。物体的运动方向是相对于地面而言的，而物体的相对（趋势）运动方向是相对于和它接触的物体而言的。
①由摩擦力的概念判断
首先应该明确受力物体和施力物体； 再弄清受力物体相对施力物体的相对运动（趋势）方向（不是受力物体相对地面或其他的参照物），这点非常重要。然后由摩擦力的概念判断出摩擦力的方向与相对运动（趋势）的方向相反。如一人推木箱沿水平面向左运动，则木箱受到的摩擦力方向水平向右。
②由假设的方法来判断
通常用来判断相对静止的物体间所受静摩擦力的方向。首先假设接触面光滑，物体不受摩擦力，再确定研究对象与参照物之间将会出现的相对运动情况，根据相对运动的方向判断物体间的相对运动趋势的方向，从而判断静摩擦力的方向。如一人爬杆向上运动，若人向上爬杆时突然不受摩擦力，则人在重力作用下向下运动，确定人向上爬杆受摩擦力时相对杆的运动趋势是向下，从而判断出人爬杆时受到的摩擦力方向向上。
③由二力平衡的性质来判断
根据二力平衡的知识，已对你平衡力一定毒性相等，方向相反，作用在同一直线上，作用在同一物体上，可对物体进行受力分析，从而判断摩擦力的情况。
(4)摩擦力的作用效果：阻碍相对运动或相对运动趋势。摩擦力既可能是动力，也可能是阻力。
例1.（2022·四川攀枝花·中考真题）某实验探究小组用如图所示的装置测量摩擦力的大小，木板水平向右运动过程中，测力计A、B示数稳定时，其示数分别为5.0N、2.8N，此时木块受到的摩擦力大小为（ ）
A．7.8NB．2.2NC．2.8ND．5.0N
例2.（2022·浙江温州·中考真题）跑步是一种健身方式。人沿水平直道跑步，左脚后蹬时，图中箭头表示左脚受到的摩擦力方向正确的是（ ）
A．B．
C．D．
考点2.探究影响滑动摩擦力的因素
方法：探究影响滑动摩擦力大小的因素用到的两种思想方法
(1)控制变量法：在探究压力大小对滑动摩擦力大小的影响时，只改变压力大小，保持接触面的粗糙程度及其他条件不变；在探究接触面的粗糙程度对滑动摩擦力大小的影响时，只改变接触面的粗糙程度，保持压力大小及其他条件不变。
(2)转换法：在测量滑动摩擦力的大小时，水平拉动木块，使其做匀速直线运动，木块处于平衡状态，木块所受的滑动摩擦力与拉力是一对平衡力，弹簧测力计的示数反映了滑动摩擦力的大小。本题中用沙和桶的重力大小反映滑动摩擦力的大小。
例3.（2022·湖南湘潭·中考真题）利用如图所示装置探究影响滑动摩擦力的因素。长方体木块上表面是棉布面，侧面和下表面是面积不同而粗糙程度相同的木板面。实验时，选择不同的接触面，通过增减砝码，改变木块对木板的压力，依次水平向右拉动长木板，将每次测量结果填入下表。
（1）水平向右拉动长木板，当测力计示数稳定时，测力计的拉力与木块受到的滑动摩擦力大小_______（选填“相等”或“不相等”），木块受到的滑动摩擦力是水平向_______；
（2）由实验1、4可知，滑动摩擦力大小与接触面的面积_______（选填“有关”或“无关”）；
（3）由实验1、5可知，其他条件相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越_______；
（4）由实验1、2、_______（填实验序号）可知，其他条件相同时，滑动摩擦力大小与接触面受到的压力成_______比；由此结论可得，实验6空格中的数据是_______N。
考点3.摩擦的利用和防止
方法：增大和减小摩擦的方法
(1)增大摩擦力的方法：增大压力、使接触面更粗糙、变滚动摩擦为滑动摩擦。
(2)减小摩擦的方法：减小压力、使接触面更光滑、变滑动摩擦为滚动摩擦、使接触面分离。
例4.（2022·江苏泰州·中考真题）随着人们生活水平的不断提高，自行车功能正从代步转变为健身其构造中包含许多物理原理，例如：在轮胎上刻花纹来增大摩擦，下列四种改变摩擦力的方法与该例相同的是（ ）
A．自行车刹车时捏紧刹把
B．溜冰时穿旱冰鞋
C．体操运动员在手上涂镁粉
D．运动员击球时用力握球拍
例5.（2022·青海·中考真题）下列实例中为了减小摩擦的是（ ）
A．卫生间地面铺防滑瓷砖
B．下雪天给汽车轮胎加装防滑链
C．给行李箱底部安装滚轮
D．下雪天教学楼门口铺防滑垫
实验序号
实验条件
弹簧测力计示数F/N
压力情况
接触面
1
一个木块
木板
5.0
2
一个木块、一个砝码
木板
7.0
3
一个木块
棉布
6.5
实验序号
木块与木板的接触面
压力
测力计示数
1
下表面与木板面
2.5N
1.2N
2
下表面与木板面
5.0N
2.4N
3
下表面与木板面
7.5N
3.6N
4
侧面与木板面
2.5N
1.2N
5
上表面与木板面
2.5N
1.8N
6
侧面与木板面
5.0N