影响摩擦力大小的因素

影响摩擦力大小的因素

开题报告

课题组成员：2002级9班游顺勇、陈佳友

课题组长：游顺勇主导课程：物理

一、选题背景

在当代，工、农业生产活动中应用了大量机器。机器的广泛应用，使摩擦力的影响越来越突出，如何利用有益摩擦及避免有害摩擦是节省能源的重要途径，而摩擦力又以各种方式影响人们的日常生活。摩擦力对人类生产、生活的巨大影响引起了我们的兴趣，因此我们选择此课题进行研究。

二、研究的目的和意义

以日常生活中摩擦力的作用为切入点，运用中学物理所学的有关摩擦力的知识，研究分析摩擦力受何种因素影响，力求得到一些课本所没有的知识，拓宽知识面，从而加深理解和掌握教材中的有关力学知识。

本课题有较强的实践性，通过组员实验，研究分析生活实例，能提高自身的动手能力和逻辑思维能力。同时通过写论文还能提高我们的文字表达能力，而组员间的配合也是对我们的合作精神和组织协调能力的考验。

三、研究的主要内容

1、验证滑动摩擦力受正压力及动摩擦力因素影响，并探索其它影响滑动摩擦力的因素。

2、研究影响静摩擦力的因素。

3、定性研究物体在流体中的运动时所受的摩擦力。

四、研究的主要方法

1、文献研究法从新浪网、课外书籍中采集资料进行分析研究。

2、实验研究法通过动手做实验进行定量研究。

五、研究计划

[一]研究步骤

（第一阶段）：此阶段为理论分析阶段。明确研究的目的和意义，为接下来

的实验验证阶段确定研究方向。本阶段计划用七周，分以下几个步骤进行：

1、确定研究课题

2、查阅文献资料

3、设计研究方案，撰写开题报告

（第二阶段）：此阶段为实验验证阶段。通过一系列实验，结合组员间的讨论定下论文初稿，再通过指导老师的指导，进行补充修改。最后形成正式的研究报告、论文。本阶段计划用十三周时间，分以下几个步骤进行：

1、进行实验研究，取得实验数据。

2、整理、总结研究结果。

3、撰写论文。

4、成果展示。

[二]任务分工

1、查阅资料：陈佳友

2、准备开题报告：游顺勇

3、撰写论文：游顺勇、陈佳友

4、成果展示：全体组员

六、可行性分析

1、课题本身是一个常见的问题。与日常生活密切相关，多种书籍都曾进行探讨，有较充分的资料来源，且涉及的力学知识与中学物理教材紧密相连，使我们具备了一定的理论基础，具有现实性和合理性。

2、可利用每周学校研究性学习时间，周末及寒假进行研究活动，时间充足。

3、活动所需经费不多，活动工具简单，都能由组员自行解决。

4、全体组员对课题有浓厚的兴趣以及信心把研究做好。

七、预期成果：论文

八、成果表达形式：文字

影响摩擦力大小的因素

在人类生活、生产中，摩擦力无处不在。摩擦力按其性质可分为滑动摩擦力、静摩擦力和滚动摩擦力三种。不同性质的摩擦力，影响其大小的因素亦不相同。我们组选择了滑动摩擦力和静摩擦力进行研究，并粗略研究物体在流体中运动时受到的摩擦力。研究至今，已取得一些成果。

首先对于滑动摩擦力，从课本中知道它与正压力成正比。我们组员采取控制变量法，通过实验准确验证了在动摩擦因数一定时，滑动摩擦力与正压力成正比这一结论。但因为动摩擦因数较难控制，只粗略验证了在正压力一定时，滑动摩擦力与动摩擦力系数成正比这一结论。由此，我们仍可得出ｆ＝μN 这一公式。

那么动摩擦因数由什么决定呢？我们知道动摩擦因数反映物体表面的粗糙程度，反过来说就是物体表面的粗糙程度决定了动摩擦因数，而动摩擦力是两个有不光滑接触，有相对运动的物体间的相互作用，因此动摩擦因数也不是单独由某一物体表面粗糙程度决定的，而是由两个有相互作用摩擦力的物体的接触面粗糙程度决定的。

假如我们拿一支笔，一段小绳，把绳子缠绕在笔上，我们会发现绳子缠绕的圈数越多越难拉动，如果绳子之间有重叠的话，则更是难以拉动。这中间是否存在其它影响摩擦力的因素呢？我们分析得到：绳子在笔上每绕一圈，绳子与笔之间就多了一圈（无数多个）接触点，两者之间的相互作用就多了无数处，即有更多的地方产生摩擦力，所有的摩擦力叠加在一起，便使合力增大了。若绳子中有重叠，则不止绳子与笔之间，连绳子与绳子之间也会有相互作用，阻碍对方运动。且这时绳子与笔的压力除直接与笔接触的绳子的压力外，也包括绳子与绳子之间的压力，这样摩擦力便急剧增大，以致难拉动绳子。生活中，船靠岸时总是用绳子绑住岸上的桩，也是采用多绕几圈绳子的办法来增大摩擦力的。但这里面并不包括除正压力及动摩擦因数以外的其它影响摩擦力大小的因素。

对于静摩擦力，其产生原因是因为物体间有相对运动的趋势。而相对运动趋势产生的原因是有外力作用，因此，产生静摩擦力的条件不仅包括接触面不光滑、有正压力，还需要有外力作用。在不超出最大静摩擦力的范围时，外力越大，静摩擦力越大。一旦超出最大静摩擦力的范围，物体便开始运动，静摩擦力变为滑动摩擦力。那么最大静摩擦力与什么有关呢？经过实验可知f max =μN 即最大静摩擦力与静摩擦因数和正压力成正比，其中静摩擦因数比动摩擦因数稍大，因为当外力等于动摩擦力时，物体受力还是平衡的，要使物体运动，就必须增大外力。

至于物体在流体中运动时，主要是受到排开流体时流体产生的阻力，但物体侧面受到流体的摩擦力也是不可忽略的。对于排开流体时所受的阻力，可采用把运动物体改造成流线型等方法来减小，也可采用相反的方法来增大。对于物体运动时侧面所受摩擦力，我们知道，物体运动时会带动附近流体随之运动，而稍远处的流体仍是静止的，这样，根据伯努利方程 “gh v 2

1p 2ρ+ρ+=常量”可知，静止的流体会对物体有压力，加之物体与流体间的接触不光滑，便会产生摩擦力。而且隨着速度的增加，运动的流体的压强减小，而静止的流体压强不变，所以压强差与压力都增大，摩擦力也就增大；经过类似的分析可得隨着深度的增加，摩擦力也是增加的。

影响摩擦力大小的因素是固定的，较少的，但其表现形式却十分多样化、复杂化、只有充分了解、控制这些因素，才能充分利用有益摩擦，避免有害摩擦，最大程度地改进生产，改善生活。

高二（9）班 游顺勇 陈佳友