对摩擦力的认识总结资料

对 摩 擦 力 的 认 识 总 结

摩擦力专题材料

整理人 陈 浩

摩擦力是力学研究中经常遇到的一种力，它是在互相接触并且接触面不光滑的两个物体之间产生的。当一个物体在另一个物体的表面上有相对运动或有相对运动的趋势时，就会受到另一个物体阻碍它相对运动或相对运动趋势的力，这个阻碍它相对运动或相对运动趋势的力就是摩擦力。摩擦力的产生必须同时具备以下三个条件：①两物体直接接触且有相互作用的弹力；②两接触面均粗糙；③物体间有相对运动或相对运动趋势。下面结合一些典型模型作一剖析，期望对摩擦力有比较全面的认识！

一、有外力作用时才会有摩擦力产生吗？

如图1所示，用水平力F 拉放在地面上的物块，

但未拉动，是因为物块受到水平向左的静摩擦力的作用，但以此认为沿接触面的外力是产生摩擦力的前提条件却是片面的、不科学的。

如图2所示，放置在水平传送带上并与传送带

保持相对静止的货物，在传送带加速或减速时，也会受到静摩擦力

图1图2

的作用，其原因并不是货物在水平方向上受除静摩擦力以外的其他外力作用，而是因为货物与传送带间存在相对运动的趋势。可见，相互接触的物体要产生静摩擦力，物体间必须具有相对运动的趋势，而这种“相对运动的趋势”既可由外力产生，也可以是因为运动状态的改变而产生。

如图3所示，汽车刹车后在水平方向上只

受滑动摩擦力作用，汽车是靠自身的惯性相对

地面向前滑动，而不是其他外力的作用。

二、摩擦力的方向一定和物体的运动方向相反吗？(即摩擦力一定是阻力吗？)

摩擦力尽管阻碍物体间的相对运动或相对运动趋势，但物体的运动一般是以地面为参照物，因此，摩擦力的方向和物体对地的运动方向之间并无必然的联系，即摩擦力不一定阻碍物体的运动，摩擦力可能是阻力，也可能是动力,也可能既不充当阻力也不充当动力！

如图2所示，当货物随传送带一起向右加速运动时，货物相对传送带有向左运动的趋势，所受的静摩擦力向右，与货物的运动方向相同，对货物的运动而言为动力；当货物随传送带一起向右减速运动时，货物相对传送带有向右运动的趋势，所受的静摩擦力向左，

图3

与货物的运动方向相反，对货物的运动而言为动力。当货物与传送带之间有相对滑动时，以上摩擦力就变为滑动摩擦力，也是既可充当动力也可充当阻力的。

又如人在加速跑动时，车辆加速前进时，由于人的脚或车轮（主动轮）与地面接触时相对静止且有向后运动的趋势，故地面给人的脚或车轮一个向前的静摩擦力，这个静摩擦力是使人或车加速前进的动力。可以设想一下，若人或车在光滑的水平面上时，能加速运动吗？

在如图4所示的情景中，物体匀速转动时相对转盘有向外运动的趋势，受到的静摩擦力指向圆心，与运动方向垂直！

在如图5所示的情景中，当人随电梯向上或向下加速时，受到的静摩擦力和运动方向成一夹角——不共线！

三、受静摩擦力作用的物体一定静止，受滑动摩擦力作用的物体一定运动吗？

N v

f

(a) (b)

图3、 N v a f f mg mg (a) (b) (c) 图3、

图5 图4

通常的物体运动或静止是以地球为参照物，而摩擦力分类中的“静”和“动”是以两个相互接触的物体为参照物。静摩擦力中的“静”是指两个相互接触的物体相对静止，滑动摩擦力中的“动”是指两个相互接触的物体相对运动，对地球则不一定。

如图2中，当货物随传送带一起向右加速或减速运动时，货物受到的摩擦力为静摩擦力。如图4中，物体随圆盘转动，受到的摩擦力为静摩擦力。

如图6所示，B物体被抽出的过程中，A物体和地面都静止不动，但却都受到向右的滑动摩擦力。

四、摩擦力的大小与正压力成正比吗？

正压力是静摩擦力产生不可缺少的条件之一，但静摩擦力的大小与正压力并没有比例关系，但最大静摩擦力却与物体的正压力有关。静摩擦力的大小应根据物体的实际受力情况和实际运动状态，利用平衡条件来确定。例如：用手握紧瓶子，使其在空中处于静止状态，即使逐渐增大手对瓶子的压力，但对瓶子的静摩擦力大小总是等于物体重力的大小，所以与手对所握物体压力大小无关。

如图7所示，A物体静止在墙面上，无论F是增大

还是减小，只要不为零，受到墙面的静摩擦力的大小均F

等于物体的重力。但是，当力F 增大时，物体和墙之间的正压力会增大，要使物体向上或向下移动就更困难，即最大静摩擦力变大。由以上分析知，求静摩擦力的大小时，常需将物体的状态和其他受力情况结合起来分析。

滑动摩擦力的大小N f μ=，正比于接触面之间的正压力。所以，不能将两种摩擦力大小的确定方法混淆。如下面的一个问题：

如图8所示，物体ｍ放在木板上，木板与桌

面间的夹角θ从0Ｏ逐渐增大到90Ｏ的过程中（缓

慢绕支点O 转动），木块受到的摩擦力将怎样变

化？ 分析：夹角θ从0Ｏ增加到90Ｏ 的过程可分两个阶段：在θ 较小时，物体相对木板静止，受到的静摩擦力f=ｍｇsin θ，θ增大时，静摩擦力f 也不断增大；当θ增大到一定程度时，物体开始滑动，静摩擦力也“突变”为滑动摩擦力，且由公式得：f=μｍｇcos θ，其中μ为滑动摩擦因数；当θ再增大时，滑动摩擦力f 不断减小。综上可知，木块受到的摩擦力将先变大后变小。

五、接触面积越大，滑动摩擦力越大？

滑动摩擦力只与两个因素有关，即接触面的粗糙程度和物体对

接触面的压力大小，而与物体运动状态和物体接触面积大小无关。图8

O

滑动摩擦力的大小与接触面的面积无关是因为接触面积的大小并不能改变接触面的粗糙程度和两个物体间的压力F N，故两物体间的滑动摩擦力大小不随接触面积的大小而改变。

例．如图6，长方体物体在F作用下沿水平地面匀速直线运动，此时物体受到的摩擦力大小是多少？若将物体侧放，使物体仍然在F的作用下在地面上匀速直线运动，物体受到的摩擦力大小又是多少牛顿？

分析：在两种情况下物体都在水平面上匀速直线运动，因此根据二力平衡条件，两种情况均是f=F=9N，与物体与地面的接触面积大小无关。

六、摩擦力一定越小越好吗？

摩擦力有不利的一面，例如一些转动装置，总是希望摩擦力越小越好，为此我们将这些部分做得很光滑，同时加上一些轴承以减少摩擦，由于静摩擦力的存在，鞋子磨破，自行车轮胎的花纹也磨平了等等。似乎，摩擦力越小越好，实际未必尽然，摩擦力也有有