摩擦力的几个常见模型
高中物理摩擦力模型归纳
高中物理摩擦力模型归纳摩擦力是高中物理中一个重要的概念，它是指两个物体之间由于接触而产生的相互阻碍相对运动的力。
摩擦力既可以使物体停止运动，也可以使物体加速或减速运动。
在高中物理中，摩擦力模型是一个重要的知识点，通过研究摩擦力模型，我们可以更好地理解摩擦力的作用和性质。
我们来看一下摩擦力的基本概念。
摩擦力是由于物体之间的接触而产生的一种力，它的方向与物体相对运动的方向相反。
摩擦力的大小与物体之间的接触面积以及物体之间的粗糙程度有关。
当物体表面较为光滑时，摩擦力较小；当物体表面较为粗糙时，摩擦力较大。
我们来看一下摩擦力的计算方法。
在高中物理中，常用的计算摩擦力的方法有两种，一种是静摩擦力，另一种是动摩擦力。
静摩擦力是指物体在静止状态下受到的摩擦力，动摩擦力是指物体在运动状态下受到的摩擦力。
对于静摩擦力，它的大小取决于物体之间的接触面积、物体之间的粗糙程度以及物体之间的压力。
静摩擦力的计算方法可以通过以下公式来表示：静摩擦力 = 静摩擦系数× 物体之间的压力其中，静摩擦系数是一个无量纲的常数，它与物体之间的粗糙程度有关。
静摩擦系数越大，物体之间的摩擦力就越大；静摩擦系数越小，物体之间的摩擦力就越小。
对于动摩擦力，它的大小取决于物体之间的接触面积、物体之间的粗糙程度以及物体之间的压力。
动摩擦力的计算方法可以通过以下公式来表示：动摩擦力 = 动摩擦系数× 物体之间的压力其中，动摩擦系数也是一个无量纲的常数，它与物体之间的粗糙程度有关。
动摩擦系数越大，物体之间的摩擦力就越大；动摩擦系数越小，物体之间的摩擦力就越小。
除了计算摩擦力的方法之外，我们还可以通过实验来验证摩擦力的存在。
例如，我们可以利用一个斜面和一个物体，在斜面上放置物体，然后逐渐增加斜面的角度，观察物体开始滑动的角度。
通过实验可以发现，物体开始滑动的角度与斜面的摩擦系数有关，摩擦系数越大，物体开始滑动的角度就越大。
我们来看一下摩擦力的应用。
多体问题中的摩擦力与基本方程求解
多体问题中的摩擦力与基本方程求解多体问题是物理学中重要的研究对象之一，研究多个物体之间的相互作用与运动规律。
在研究多体问题时，摩擦力是一个不可忽略的因素。
本文将从多体问题中的摩擦力入手，探讨其对基本方程求解的影响。
首先，我们对多体问题中的摩擦力进行简要介绍。
摩擦力是由物体表面接触处相对滑动产生的一种阻碍运动的力。
在多体问题中，摩擦力的存在会导致物体之间的相对运动发生改变，进而影响到整个系统的动力学行为。
摩擦力的大小与物体表面的粗糙程度、接触面积以及所受力的大小等因素相关。
常见的摩擦力模型有Coulomb摩擦模型和Viscous摩擦模型。
Coulomb摩擦模型认为摩擦力与物体之间的压力成正比，且存在摩擦系数。
Viscous摩擦模型则假设摩擦力与速度成正比，与Coulomb摩擦模型相比，Viscous摩擦模型更适用于速度较高的情况。
在多体问题的求解中，摩擦力的考虑是必不可少的。
通过考虑摩擦力，我们可以更准确地描述物体之间的相互作用，得到更真实的系统运动规律。
然而，由于摩擦力的非线性和复杂性，基本方程的求解变得更加困难。
在求解多体问题时，通常会采用数值方法。
最常用的数值方法之一是Euler法。
该方法基于牛顿第二定律，通过离散化时间和空间，将连续的物理过程分解为一系列离散的时间步骤，从而得到物体的数值解。
然而，当考虑到摩擦力时，Euler法的精度会受到较大影响。
为了解决摩擦力对基本方程求解的影响，可以采用更高阶的数值方法。
一种常用的方法是改进的Euler法，即改进的欧拉-克罗贝克法（Euler-Cromer method）。
在该方法中，先根据物体当前的速度和加速度，计算下一个时刻的速度，再基于新的速度计算下一个时刻的位置。
通过这种方式，可以更准确地模拟物体的运动轨迹。
除了数值方法，还可以采用20世纪末提出的更高级的算法，如Runge-Kutta法。
利用多个阶段的计算，该方法可以更准确地估计物体的运动状态，从而得到更精确的解。
动力学中的摩擦力计算方法
动力学中的摩擦力计算方法摩擦力是物体相对运动时产生的一种阻力，它对于动力学的研究和应用具有重要意义。
在工程和科学领域中，正确计算摩擦力是设计和预测物体运动行为的关键因素之一。
本文将介绍动力学中的摩擦力计算方法。
一、背景介绍在物体相对运动中，摩擦力是由于物体表面间的接触而产生的阻力。
它的大小取决于物体之间的压力和两种物质之间的摩擦系数。
摩擦力的计算方法因系统的不同而异，下面将介绍几种常用的计算方法。
二、静摩擦力计算方法静摩擦力是指当物体处于静止状态时，所需要克服的摩擦力。
静摩擦力的计算可以采用以下公式：F_s = μ_s * N其中，F_s为静摩擦力，μ_s为静摩擦系数，N为物体受力的垂直分量。
三、动摩擦力计算方法动摩擦力是指当物体处于运动状态时，所需要克服的摩擦力。
动摩擦力的计算可以采用以下公式：F_k = μ_k * N其中，F_k为动摩擦力，μ_k为动摩擦系数，N为物体受力的垂直分量。
四、滑动摩擦力计算方法滑动摩擦力是指当物体发生滑动时，所产生的摩擦力。
滑动摩擦力的计算方法相对复杂，需要考虑物体表面的微观特征和相对运动速度。
一种常用的计算方法是库伦模型：F = μ * N * A其中，F为滑动摩擦力，μ为滑动摩擦系数，N为物体受力的垂直分量，A为物体表面的接触面积。
五、应用举例1. 在机械工程领域，摩擦力计算对于设计机械传动系统和运动控制系统至关重要。
通过准确计算摩擦力，可以确保机械设备的运行稳定性和高效性。
2. 在车辆工程领域，摩擦力计算是研究车辆行驶性能和制动系统的关键因素。
通过合理计算摩擦力，可以预测车辆在不同路面条件下的制动距离和牵引力。
3. 在物理学和力学研究中，摩擦力的计算对于解释物体相对运动和粒子间相互作用的规律具有重要意义。
六、总结摩擦力的计算方法是动力学研究和实际应用中不可或缺的一部分。
通过合理选择摩擦力计算方法，可以准确预测物体运动的行为，并为实际工程应用提供参考依据。
然而，摩擦力的计算仍然是一个复杂的问题，需要考虑多种因素的综合影响。
理论力学中的摩擦力模型有哪些？
理论力学中的摩擦力模型有哪些？在理论力学的领域中，摩擦力是一个不可忽视的重要概念。
它在物体的运动和相互作用中扮演着关键角色，对于准确描述和预测物体的行为具有重要意义。
接下来，让我们一起深入探讨理论力学中常见的摩擦力模型。
首先要了解的是静摩擦力模型。
当两个物体相对静止，但有相对运动的趋势时，产生的摩擦力就是静摩擦力。
静摩擦力的大小有一个特点，它会在一定范围内随着外力的增大而增大，以阻止物体的相对运动。
直到外力超过了某个临界值，物体才开始相对运动。
这个临界值被称为最大静摩擦力。
最大静摩擦力通常可以用公式＄f_s ＝＼mu_s N$ 来计算，其中＄f_s$ 表示最大静摩擦力，＄＼mu_s$ 是静摩擦系数，＄N$ 是接触面之间的正压力。
需要注意的是，静摩擦系数的大小取决于接触面的材料和表面状况等因素。
在实际情况中，静摩擦力的大小取决于物体所受到的外力以及物体保持静止的趋势。
比如，当我们试图推动一个放在地面上的沉重箱子时，如果施加的力较小，箱子不会移动，此时静摩擦力的大小就等于我们施加的推力。
随着推力的逐渐增大，静摩擦力也随之增大，直到推力超过最大静摩擦力，箱子才会开始滑动。
接下来是动摩擦力模型。
一旦物体开始相对运动，静摩擦力就转变为动摩擦力。
动摩擦力通常比最大静摩擦力小，并且相对稳定。
动摩擦力可以分为两种：滑动摩擦力和滚动摩擦力。
滑动摩擦力的大小可以用公式＄f_k ＝＼mu_k N$ 来计算，其中＄f_k$ 表示滑动摩擦力，＄＼mu_k$ 是动摩擦系数，＄N$ 同样是接触面之间的正压力。
动摩擦系数一般小于静摩擦系数。
例如，在一个粗糙的平面上滑动一个木块，木块所受到的摩擦力就是滑动摩擦力。
其大小取决于接触面的性质和正压力的大小。
滚动摩擦力则是当物体在接触面上滚动时产生的摩擦力。
相比于滑动摩擦力，滚动摩擦力通常要小得多。
这也是为什么在很多情况下，我们会选择使用轮子或滚珠来减少摩擦力，以提高效率和减少能量损耗。
摩擦力 参数辨识模型
摩擦力参数辨识模型标题：摩擦力的参数辨识模型导言：摩擦力是物体相互接触时产生的一种阻力，对于许多工程和科学应用来说都具有重要的意义。
本文将介绍摩擦力的参数辨识模型，通过研究和实验，我们可以准确地推测和计算摩擦力的大小和特性。
1. 摩擦力的定义与分类摩擦力是物体之间相对运动时产生的阻碍力。
根据物体之间的接触方式和性质，摩擦力可以分为静摩擦力和动摩擦力。
静摩擦力是物体相对静止时所受到的阻力，而动摩擦力则是物体相对运动时所受到的阻力。
2. 摩擦力的影响因素摩擦力的大小受到多种因素的影响，包括物体之间的表面粗糙度、压力、接触面积和润滑程度等。
这些因素的变化会导致摩擦力的大小和特性发生变化。
3. 摩擦力的参数辨识模型为了准确地描述和计算摩擦力，研究者提出了参数辨识模型。
这个模型基于实验数据和数学方法，通过建立物体之间的力学模型来推测和计算摩擦力的大小和特性。
参数辨识模型可以帮助我们更好地理解和应用摩擦力。
4. 摩擦力的应用摩擦力在许多领域都有着广泛的应用。
例如，在机械工程中，摩擦力的准确计算可以帮助设计师选择合适的材料和润滑方式。
在交通工程中，摩擦力的研究可以提高车辆的行驶安全性。
此外，摩擦力还在摩擦制动器、摩擦离合器和摩擦传动等系统中发挥重要作用。
结论：摩擦力的参数辨识模型是研究摩擦力的重要工具，通过对物体之间的力学模型的建立和实验数据的分析，我们可以准确地推测和计算摩擦力的大小和特性。
摩擦力的研究对于改进工程设计和提高系统性能具有重要意义，同时也对于我们更好地理解和控制物体之间的相对运动具有重要的启示作用。
通过不断深入研究和实验，我们可以进一步完善摩擦力的参数辨识模型，为实际应用提供更加精确和可靠的参考依据。
摩擦力模型综述
1.引言摩擦是一种复杂的非线性物理现象，产生于具有相对运动的接触面之间。
因此，摩擦发生在所有的机械系统中，并对机械系统的性能有着较大的影响。
由于摩擦的高度非线性特新，摩擦往往会导致系统的稳态偏差，极限环或者降低系统的性能指标。
所以对于控制领域而言了解摩擦是非常有必要的，这样才能明白摩擦对于闭环回路的影响并且设计控制器来降低这种影响。
目前已经建立的摩擦力模型多大几十种，他们各有千秋，充分了解和分析这些模型的结构、机理和使用范围对于解决机械系统与摩擦有关的力学问题和摩擦补偿问题有着重要的意义。
2.摩擦现象摩擦是两个接触表面间产生的切向作用力。
众多试验表明摩擦与许多因素有关，例如相对滑动速度、相对加速度、位移、润滑情况和接触表面状况等。
大量的学者用了无数的实验来揭示摩擦特性，对于摩擦力的精确建模需要对摩擦现象深入的了解。
下面便来介绍接种主要的摩擦现象。
2.1.库伦摩擦库伦摩擦是非零下的摩擦，也称运动摩擦。
库伦摩擦独立于接触面积，预法向载荷成正比，预运动状态方向，而与运动速度的幅值无关。
2.2.粘滞摩擦粘滞摩擦力来源于接触表面间流体润滑层的粘滞性行为，该力与速度呈比例关系，并且当速度为0时，其值也为0。
2.3.静摩擦力静摩擦力是物体从静止开始产生相对运动所需要的力。
静摩擦力的大小不依赖于相对速度，与外力的大小有关。
一般来说，静摩擦力邀大于库伦摩擦力。
2.4.Stribeck摩擦Stribeck摩擦也成为Stribeck效应，用来描述低速区的摩擦力行为。
Stribeck摩擦力是稳态速度的函数。
在相对速度较低的范围内，随着相对速度的增加摩擦力反而下降，如图1所示曲线负斜率部分。
图2.1 Stribeck 效应2.5.预滑动位移两个物体相互接触，当施加的外力小于最大静摩擦力的时候，接触表面上的粗糙峰会产生微小的位移，成为预滑动位移，又称Dahl 效应，在预滑动阶段，粗早峰的变形行为类似于弹簧，摩擦力是位移的函数而不是速度的函数。
“摩擦角”和“摩擦力”
1 Fmin mg tan tan
Fmax mg tan tan
1
静摩擦力达到最大时, 斜面约束力作用线方向 与斜面法线成摩擦角!
F约 F约
Fmin m Fmax
tan-1
tan-1
mg
sin cos sin cos mg F mg cos sin cos sin
F0
（1）F3与“摩擦线”垂直。显然，在所有令木块 F m gsin mg 匀速运动的拉力中F3最小。即有： 1 见《3+2》P33例1 （2）当拉力F与重力的夹角小于等于“摩擦角” 时（如F0），无论取多大，约束力与支持力的夹角 α都不可能等于θ。由情景1知，此时木块恒静止。 这种现象称为“自锁”。
问题思考：
• 如果拉力大小确定，则其方向如何时物体受到的 合力最大？（也即有最大的加速度？）
FR mg C F O
F合
例1 如图所示，用绳通过定滑轮牵引物块，使物块在水平面 上从图示位置开始沿地面做匀速直线运动，若物块与地面间的 动摩擦因数μ＜1，滑轮的质量及摩擦不计，则在物块运动过程 中，以下判断正确的是 Ａ. 绳子拉力将保持不变 B. 绳子拉力将不断增大 C. 地面对物块的摩擦力不断减小 D. 物块对地面的压力不断减小
“摩擦角”和摩擦力
1、有关摩擦力的性质和“三角形定则”
FN f F f FR FN
F
G
G
• 基本模型：地面对木块有支持力和摩擦力作用， 把支持力和摩擦力的合力FR叫做地面对物体的 全约束反力，简称约束力（也有叫“全反 力”）。 如果木块在F作用下运动或恰好达到最大静摩擦 FN f f F 力 tan ，θ 称 N ，θ 满足：
专题11：滑动摩擦力做功“Q=fs相对”模型
摩擦生热的“Q=f ·s 相对”模型模型建构：摩擦力属于“耗散力”，做功与路径有关，如果考虑摩擦力做功的过程中与产生热能关系时，很多学生就会对之束手无策,从近几年的高考命题中,这类问题是重点也是难点问题,以下就针对摩擦力做功与产生热能的关系作一总结的分析.【模型】一个物体在另一个物体上相对滑动, 摩擦产生的热量“Q=f ·s 相对”【特点】①只有滑动摩擦力才能产生内能,静摩擦力不会产生内能；②摩擦产生的内能等于滑动摩擦力与相对路程的乘积；③一般要结合动量守恒定律解题；④两物体速度相同时，发热产生的内能最大。
【模型1】如图1所示，在光滑水平面上放一质量为M 的长木板，质量为m 的小物体从木板左侧以初速度v 0滑上木板，物体与木板之间的滑动摩擦系数为μ，求⑴最终两者的速度 ⑵系统发热产生的内能〖解析〗⑴物体滑上木板后受摩擦阻力作用做减速运动，而木板受摩擦动力作用做加速运动，当两者速度相同时，无相对运动，滑动摩擦力消失，以后系统以共同的速度匀速运动 根据动量定理：m v 0=（m+M ）v 解得：0v mM mv +=⑵如图9所示，设物体对地的位移为s 1，木板对地的位移为s 2 根据动能定理：对m ：20212121mv mv mgs -=-μ对M ： 2221Mv mgs =μ 解得：)2121(21)(222021Mv mv mv s s mg +-=-μ=mM M mv 2120+•可见：系统机械能的减少量全部转变成了内能。
发热损失的能量Q=μmgs 相对 模型典案：【典案1】如图11所示，质量为M=1kg 的平板车左端放一质量为m=2kg 的物体与车的摩擦系数μ=0.5。
开始车与物体同以v 0=6m/s 的速度向右在光滑水平面上运动，并使车与墙发生正碰。
设车与墙碰撞时间极短，且碰后车的速率与碰前相等，车身足够长。
求：⑴物体相对车的位移⑵小车第一次与墙碰撞以后，小车运动的位移。
关于机械系统中摩擦模型的研究进展分析
关于机械系统中摩擦模型的研究进展分析摘要：本文主要介绍的就是对机械系统中摩擦模型进行了有效的分析和研究，并且对其进行相应的展望。
关键词：机械系统；摩擦模型；研究进展引言针对摩擦而言，它属于一种相对比较复杂的非线性物理现象，在一定程度上产生于相对运动过程中的接触面积。
而机械控制领域中比较常用的一种方法就是摩擦模型补偿技术。
目前摩擦模型已经达成了十几种，充分的对模型的工程机理以及适用范围进行有效的了解，对解决机械系统和摩擦力学问题具有着重要的意义。
1.机械系统中的摩擦模型1.1静态摩擦模型1.1.1库伦+黏性模型在十九世纪，由于流体动力学的不断发展，人们发现液体在一定程度上存在着黏性，这样就进一步的导致了线形黏性，导致线形黏性摩擦模型出现，将其描述为F（υ）=fυυ （1）其中，fυ表示的是黏性摩擦系数，在一些情况下，为了能够和实验数据进行相拟合，可以在一定程度上建立起相对滑动速度成非线性关系的黏性摩擦模型（2）线性黏性摩擦模型在一般情况下，和库伦摩擦模型组合进行使用，让其进一步的法阵成为另一种相对简单的库伦+黏性模型。
如图1所示。
（3）图1为Coulomb+黏性1.1.2静摩擦+库伦+黏性摩擦模型Morin在一定程度上引入了静止时的静摩擦力和外力相互作用思想，试验发现能够在一定程度上让系统从零速进一步的到达稳态速度力所需的力，并且要大于稳态速度所需的力，因此，静态摩擦力f和外力fe之间有着一定的关系，并且有着以下函数关系：（4）在公式中，fs代表的是最大的静摩擦力，当υ=0时，摩擦力在一定程度上属于外力函数，不是速度函数，因此应用的传统方式在一定程度上主要是以速度为主要输入、力为输出对摩擦进行描述不是全部都是正确的，当υ不等于零时，摩擦力可以在一定程度上表示为如（3）式，如图2所示。
1.1.3Stribeck 摩擦模型模型中的滑动摩擦力在一定程度上都是速度线性函数，并且静摩擦和动摩擦这两者之间的转换在一定程度上都是离散的，但是Stribeck 在一九零二年进行观察：摩擦力在对静摩擦力进行克服后出现不断的连续下降，是在低速度下由于速度的增加而见效的，并且进一步的呈现出速度连续函数。
力学中的滑动摩擦力计算方法
力学中的滑动摩擦力计算方法滑动摩擦力是力学中的一个重要概念，在物体之间存在相对运动或趋向相对运动时产生。
对于许多工程和物理学应用来说，准确计算滑动摩擦力是必要的。
本文将介绍三种常用的滑动摩擦力计算方法：经验公式法、物理模型法和计算机模拟法。
一、经验公式法经验公式法基于经验公式，通过测量物体表面的粗糙度和外力的大小，估计滑动摩擦力的大小。
对于平滑的表面，按照Coulomb摩擦定律可以得到滑动摩擦力的计算公式：F = μN其中，F为滑动摩擦力，μ为摩擦系数，N为物体间的正压力。
摩擦系数是由实验测定得到的一个常数，它与两个相互接触的物体的性质有关。
根据实验数据和经验，可以选择合适的摩擦系数用于计算滑动摩擦力。
二、物理模型法物理模型法通过建立物理模型，利用牛顿力学定律来计算滑动摩擦力。
在这种方法中，需要考虑到物体的质量、加速度和惯性等因素。
通过建立合适的模型和方程，可以准确计算滑动摩擦力。
例如，在斜面上放置一个物体，如果斜面无摩擦力，则物体将会下滑。
在考虑斜面上存在摩擦力的情况下，可以建立一个动力学方程来描述物体的运动。
根据牛顿第二定律，可以得到：F - μN = ma其中，F为斜面上的外力，μ为滑动摩擦系数，N为物体在斜面上的正压力，m为物体的质量，a为物体在斜面上的加速度。
通过解上述方程，可以计算出滑动摩擦力的大小。
三、计算机模拟法计算机模拟法是一种基于数学模型和计算机软件的方法，通过模拟物体间的相互作用和运动过程，计算出滑动摩擦力。
这种方法通常适用于复杂或无法通过实验直接测量滑动摩擦力的情况。
在计算机模拟中，需要建立合适的物理模型和相应的数学方程，并利用数值计算方法求解这些方程。
通过模拟物体的力学行为，可以得到滑动摩擦力的准确计算结果。
总结：滑动摩擦力的计算方法主要包括经验公式法、物理模型法和计算机模拟法。
经验公式法是一种快速估计滑动摩擦力的方法，适用于简单的情况；物理模型法可以更准确地计算滑动摩擦力，但需要考虑更多的因素；计算机模拟法是一种利用计算机软件求解物理方程的方法，适用于复杂或无法通过实验直接测量滑动摩擦力的情况。
物体的摩擦力与滑动摩擦的数学计算
滑动摩擦力与 加速度的关系 在实际生活中 的应用：例如 汽车启动、刹
车等场景
PART 05
滑动摩擦力在生 活中的应用
车辆制动系统
滑动摩擦力在车辆制动系统中的应用
制动器：利用滑动摩擦力使车轮减速
制动盘：与制动器配合，产生滑动摩 擦力
制动片：与制动盘接触，产生滑动摩 擦力
制动液：传递制动力，使制动器产生 滑动摩擦力
物体的摩擦力与 滑动Leabharlann 擦的数学 计算汇报人：XX
目 录
01 摩 擦 力 的 定 义
03
物体间的摩擦力 计算
05
滑动摩擦力在生 活中的应用
02
滑动摩擦的数学 模型
04
滑动摩擦力与运 动状态的关系
PART 01 摩擦力的定义
摩擦力的概念
摩擦力：两个物体接触 时，由于接触面的粗糙 度和压力等因素，产生 的阻碍相对运动的力。
滑动摩擦系数的 应用：在工程设 计中，滑动摩擦 系数的计算可以 帮助我们更好地 理解和优化物体 的运动和受力情 况。
滑动摩擦系数的物理意义
滑动摩擦系数是衡量物体之间滑 动摩擦力大小的参数
滑动摩擦系数是物理学中的一个 重要概念，用于描述物体之间的 滑动摩擦行为
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滑动摩擦系数与物体表面的粗糙 度和接触压力有关
静摩擦力的方向： 与物体相对运动趋 势相反，总是阻碍 物体的相对运动
动摩擦力的计算
定义：两个接触面间存在相对运动时产生的阻力 公式：f=μN，其中f为动摩擦力，μ为动摩擦系数，N为正压力 影响因素：动摩擦系数与接触面的材料、粗糙度有关，正压力与接触面间的压力有关 应用场景：在工程、物理学等领域中广泛应用的物理概念
具有摩擦的机械系统的动力学建模
具有摩擦的机械系统的动力学建模摩擦是我们日常生活中常见的现象，它不仅存在于我们的生活中，也广泛应用于各种机械系统中。
对于具有摩擦的机械系统，了解其动力学行为对于设计和优化系统至关重要。
因此，动力学建模成为研究和分析这些系统的重要工具。
在机械系统中，摩擦力是由两个物体之间的接触表面之间的相互作用引起的。
摩擦力的大小与接触表面的性质、物体的质量以及相对运动速度有关。
通常，我们可以将摩擦力分为静摩擦力和动摩擦力。
静摩擦力是当物体相对静止时作用的摩擦力，而动摩擦力则是当物体相对运动时作用的摩擦力。
为了建立具有摩擦的机械系统的动力学模型，我们需要考虑摩擦力对系统的影响。
在建模过程中，我们通常使用拉格朗日方程来描述系统的运动。
拉格朗日方程是一种基于能量的方法，它能够将系统的动力学行为与系统的势能和动能联系起来。
在具有摩擦的机械系统中，我们需要引入摩擦力的模型来描述其影响。
常见的摩擦力模型包括Coulomb摩擦模型和Viscous摩擦模型。
Coulomb摩擦模型是一种常见的模型，它将摩擦力定义为与物体之间的接触力成比例的力。
这种模型适用于描述物体之间的相对运动速度较低的情况。
Viscous摩擦模型则是另一种常见的模型，它将摩擦力定义为与物体之间的相对速度成比例的力。
这种模型适用于描述物体之间的相对运动速度较高的情况。
Viscous摩擦模型还可以进一步分为线性Viscous摩擦模型和非线性Viscous摩擦模型。
线性Viscous摩擦模型假设摩擦力与物体之间的相对速度成正比，而非线性Viscous摩擦模型则假设摩擦力与物体之间的相对速度的平方成正比。
在建立动力学模型时，我们还需要考虑系统的其他因素，如惯性、弹性和阻尼等。
这些因素对系统的运动和稳定性也有重要影响。
通过综合考虑这些因素，我们可以建立一个更加准确和全面的动力学模型，以便进行系统的分析和优化。
除了建立动力学模型，我们还可以使用数值方法来模拟和分析具有摩擦的机械系统。
2025年高考物理总复习专题05 摩擦力的突变问题(附答案解析)
第1页（共18页）2025年高考物理总复习专题05摩擦
力的突变问题
模型归纳1．摩擦力的突变问题
四类突变图例分析“静—静”
突变
在水平力F 作用下物体静止于斜面上，F 突然增大时物体仍保持静止，则物体所受静摩擦力的大小或方向将“突变”“静—动”突变物体放在粗糙水平面上，作用在物体上的水平力F 从零逐渐增大，当物体开始滑动时，物体受水平面的摩擦力由静摩擦力“突
变”为滑动摩擦力
“动—静”
突变
滑块以v 0冲上斜面做减速运动，当到达某位置时速度减为零而后静止在斜面上，滑动摩擦力“突变”为静摩擦力。
动力学摩擦力的分析与计算
动力学摩擦力的分析与计算摩擦力作为一种阻碍物体相对运动的力量，是物体接触面间粗糙程度和压力的结果。
在动力学过程中，摩擦力对物体的运动产生重要影响。
本文将对动力学摩擦力进行分析与计算，并探讨其在物理学中的应用。
一、摩擦力的定义与分类摩擦力是指两个物体之间的接触面上存在的阻碍相对运动的力。
根据是否使物体相对运动开始或停止来分类，摩擦力可分为静摩擦力和动摩擦力。
静摩擦力是指在两个物体接触面上，当力的作用尚未超过摩擦力的最大值时，物体之间静止不动的力。
动摩擦力是指当力的作用超过静摩擦力的最大值时，物体之间相对运动时产生的力。
二、动力学摩擦力的原理根据物体接触表面特性的不同，动力学摩擦力可以使用不同的计算模型。
其中最常用的是库仑摩擦力模型和阻尼摩擦力模型。
库仑摩擦力模型适用于干燥的表面，并且基于库仑定律，即动摩擦力正比于物体之间的压力，比例系数为摩擦系数μ。
动摩擦力的计算公式如下：F = μN其中，F为动摩擦力，μ为摩擦系数，N为垂直于接触面的力，也称法向力或压力。
阻尼摩擦力模型适用于润滑的表面，并且考虑了物体之间的相对速度。
阻尼摩擦力的计算公式如下：F = -bv其中，F为动摩擦力，b为阻尼系数，v为物体之间的相对速度。
三、动力学摩擦力的应用动力学摩擦力在物理学中有广泛的应用，下面将介绍其中的几个例子：1. 车辆运动：摩擦力在车辆运动中起着重要作用。
例如，车辆行驶时的轮胎与道路之间的摩擦力保证了车辆的正常行驶和转弯。
2. 机械工程：在机械工程中，动力学摩擦力需要考虑到机械零件之间的摩擦，以确保机械设备的正常运行。
3. 物体滑动：在滑雪、溜冰等活动中，动力学摩擦力对于保持平衡和控制速度起着至关重要的作用。
4. 飞机起降：在飞机起降的过程中，动力学摩擦力是飞机在地面上行驶或制动时的关键因素。
总结：动力学摩擦力是阻碍物体相对运动的力量，根据不同的接触表面特性可以使用不同的计算模型。
库仑摩擦力模型和阻尼摩擦力模型是常用的计算方法。
摩擦力的数学模型及计算方法摩擦力经典试题与讲解
摩擦力的数学模型及计算方法摩擦力经典试题与讲解摩擦力是我们生活中非常重要的一种力，它影响着许多我们生活中涉及到的东西，例如滑雪、车辆行驶以及机器等。
本文将介绍一些摩擦力的数学模型与计算方法，并对一些摩擦力经典试题进行解析。
1. 摩擦力的数学模型首先，我们需要了解在无外力作用下，物体间存在两种不同的摩擦力，分别是静摩擦力和动摩擦力。
当物体在静止时，外力作用于物体的方向与摩擦力方向相反，并等于外力的大小。
而当物体处于运动状态时，摩擦力的大小与方向依赖于物体间的相对速度。
在静摩擦力的模型中，我们可以使用以下公式来计算两个物体间的最大静摩擦力：F_s<=u_s*F_n其中，F_s为静摩擦力最大值，u_s为静摩擦系数，F_n为两个物体间的法向力。
而在动摩擦力的模型中，我们可以使用以下公式来计算两个物体间的摩擦力：F_d=u_d*F_n其中，F_d为动摩擦力的大小，u_d为动摩擦系数，F_n为两个物体间的法向力。
2. 摩擦力的计算方法在实际应用中，我们需要根据具体的情况来计算摩擦力。
例如，我们可以通过以下步骤来计算一个斜面上物体的摩擦力：步骤1：计算物体在斜面上受到的力的分量力分解是一个非常常见的计算手段，在这个例子中，我们需要计算物体所受的重力在斜面上的分量，以及静摩擦力与动摩擦力在斜面上的分量。
步骤2：根据静摩擦力和动摩擦力的大小来确定实际摩擦力根据上述数学模型，我们可以计算出静摩擦力和动摩擦力的大小，这可以帮助我们确定物体在斜面上的实际摩擦力。
步骤3：计算物体在斜面上的加速度最后，我们可以使用牛顿第二定律来计算物体在斜面上的加速度，即：a=(F_g*sinθ-F_s)/m其中，F_g为物体所受到的重力，θ为斜面的角度，F_s为物体所受到的摩擦力，m为物体的质量。
3. 摩擦力经典试题的解析下面我们将介绍两个常见的摩擦力经典试题及其解析。
试题1：一个质量为m的物块放置在一个光滑的斜面上，斜面的倾角为θ，已知物块受到的外力F作用于斜面上，求当F逐渐增大时，物块开始向下滑动的外力大小。
系统内的滑动摩擦力生热的几种模型
于光滑的水平面上，一质量为m、速
度在为 木v块0的中子与弹木水块平一射起入以木速块度且V最运终留
v
动．已知子弹从刚射中木块到子弹相
对木块静止时，木块前进的距离为X， 子弹进入木块的深度为d,设木块对子
X结论：
1.滑动摩擦力做功：W=fX. x为物体对地位移。 2.摩擦生热：Q=fL相对 . L相对为相对路程，当物体做 往复运动，L相对为相对运动的总路程。
A．此时物块的动能为 F(x＋L) B．此时小车的动能为 f(x＋L) C．这一过程中，物块和小车增加的机械能为 F(x＋L)－fL D．这一过程中，物块和小车因摩擦而产生的热量为 fL
3.传送带模型 水平传送带 倾斜传送带
传送带模型中的功能问题 例 1 (多选)如图所示，水平传送带由电动机 带动，并始终保持以速度 v 匀速运动，现将质量 为 m 的某物块由静止释放在传送带上的左端，过一会儿物块能 保持与传送带相对静止，设物块与传送带间的动摩擦因数为 μ， 对于这一过程，下列说法正确的是( ) A．摩擦力对物块做的功为 0.5mv2 B．物块对传送带做功为 0.5mv2 C．系统摩擦生热为 0.5mv2 D．电动机因传送物块多做的功为 mv2
合力做功 重力做功 弹力做功
动能的变化 重力势能的变化 弹性势能的变化
电场力做功
电势能的变化
除重力和系统内弹力之外其它力做功
一对相互作用的滑动摩擦力的总功
机械能的变化
思考： 一对相互作用的滑动摩擦力的总功
三.功能关系题型中常见几种模型：
1.子弹击木块：
模型描述 ：
vo
如图所示，质量为M的木块静止
一.能量守恒定律
1.内容：能量既不会创生，也不会消失，只会从一种形式转 化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化 和转移的过程中，能量的总量保持不变。
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有关摩擦力的几个常见模型 1、斜面模型。
通用条件：物体的质量为m ，与斜面的动摩擦因数为μ，斜面的倾角为θ。
重点：根据牛顿第二定律，加速度的方向与合外力的方向一致。
方法：受力分析→正交分解→写出加速度表达式 （1）斜面相对于地面静止，物体相对斜面下滑。
（2）斜面相对地面静止，物体相对斜面上滑。
【注意：物体上滑可能是具有向上的初速度，所以存在关系，与摩擦力的方向无关，根据物体相对运动（趋势）的方向来判断摩擦力的方向。
】
（3）斜面和物体都静止
【注：因为加速度向右，所以合外力向右，重力和支持力的合力向左，所以一定有沿斜面向右的摩擦力与其对应，
使得合外力向右。
】
（4）斜面和物体都静止
此时加速度方向向左，N 与G 的合力有可能向左，若
只有这两个力，则应满足下列平衡方程： N ·cosθ=mg ① N ·sinθ=ma ② ②÷①得：a=g ·tan θ
因为a 具有不确定性，所以进行如下分类讨论：
1、a=g ·tan θ
2、a ＞g ·tan θ
3、a ＜g ·tan θ 不存在摩擦力 存在向下摩擦力f 1 存在向上的摩擦力f 2
a
v
a
v a
v
a
v
（5）斜面和物体都相对静止。
（同情况三） （6）斜面和物体相对静止。
（同情况四）
2、杆与绳
绳子产生的弹力必定沿着绳子，杆产生的弹力不一定沿着杆。
悬线与垂直方向夹角为θ，球与车相对静止。
求车的加速度。
将拉力T 正交分解，竖直、水平方向分别列方程： T ·cosθ=mg ① T ·sinθ=ma ②
综合①、②两式，得到a=g ·tan θ 3、滑轮与绳结
穿过光滑的滑轮，绳子上的弹力处处相等。
绳结两侧应该视为不同的绳子，大小不一定相等。
同一条绳子，弯折处右摩擦力，两侧的弹力也不一定相等。
（1）物体的质量为m ，倾斜绳与水平杆的夹角为θ，求BA 对A 的拉力、OA 对A 的支持力，绳子上A 点对OA 的压力。
O 是光滑铰链。
∵A 处是转轴且在水平方向静止，∴OA 对A 点的作用力只能是水平向左。
根据牛顿第三定律，所以OA 对A 点的支持力是水平向右的。
然后对点A 进行受力分析，得到A 点在N 、T 、G 三个力的作用下平衡，然后正交分解。
T ·cosθ=N ① T ·sinθ=mg ②
结合①、②两式，可以得到T=mg
sinθ，N=mg
tanθ
θ
a
v a
v。