初中物理讲义力学6：摩擦力

力学6：摩擦力

一、摩擦力现象

二、摩擦力

要点诠释：

1.定义：当相互接触且相互挤压的物体之间有相对运动或相对运动趋势时，接触面间产生的阻碍相对运动或相对运动趋势的力，称为摩擦力.固体、液体、气体的接触面上都会有摩擦作用.

2.分类：分为滚动摩擦、滑动摩擦力和静摩擦力

三、滚动摩擦力

一个物体在另一个物体表面滚动时，由于两物体在接触部分受压发生形变而产生的对滚动的阻碍作用，叫做滚动摩擦力。

滚动摩擦力，是物体滚动时，接触面一直在变化着，物体所受的摩擦力。它实质上是静摩擦力。接触面软，形状变化愈大，则滚动摩擦力就愈大。一般情况下，物体之间的滚动摩擦力远小于滑动摩擦力。在交通运输以及机械制造工业上广泛应用滚动轴承，就是为了减少摩擦力。例如，火车的主动轮的摩擦力是推动火车前进的动力。而被动轮所受之静摩擦则是阻碍火车前进的滚动摩擦力。 [1]

四、滑动摩擦力

要点诠释：

1.产生：一个物体在另一个物体表面上相对于另一个物体发生相对滑动时，另一个物体阻碍它相对滑动的力称为滑动摩擦力.

2.产生条件：①相互接触且相互挤压；②有相对运动；③接触面粗糙．

说明：

1)两个物体直接接触、相互挤压有弹力产生.

摩擦力与弹力一样属接触作用力，但两个物体直接接触并不挤压就不会出现摩擦力.挤压的效果是有压力产生.压力就是一个物体对另一个物体表面的垂直作用力，也叫正压力，压力属弹力，可依上一节有关弹力的知识判断有无压力产生.

2)接触面粗糙.当一个物体沿另一物体表面滑动时，接触面粗糙，各凹凸不平的部分互相啮合，形成阻碍相对运动的力，即为摩擦力.凡题中写明“接触面光滑”、“光滑小球”等，统统不考虑摩擦力(“光滑”是一个理想化模型).

3)接触面上发生相对运动.

特别注意：“相对运动”与“物体运动”不是同一概念.“相对运动”是指受力物体相对于施力物体(以施力物体为参照物)的位置发生了改变；而“物体的运动”一般指物体相对地面的位置发生了改变.

3.方向：总与接触面相切，且与相对运动．．．．

方向相反. 这里的“相对”是指相互接触发生摩擦的物体，而不是相对别的物体.滑动摩擦力的方向跟物体的相对运动的方向相反，但并非一定与物体的运动方向相反.

4．大小：滑动摩擦力大小与压力成正比，即：N F f μ=

说明：①压力F N 与重力G 是两种不同性质的力，它们在大小上可以相等，也可以不等，也可以毫无关系，用力将物块压在竖直墙上且让物块沿墙面下滑，物块与墙面间的压力就与物块重力无关，不要一提到压力，就联想到放在水平地面上的物体，认为物体对支承面的压力的大小一定等于物体的重力.

②μ是比例常数，称为动摩擦因数，没有单位，只有大小，数值与相互接触的材料、接触面的粗糙程度有关.在通常情况下，μ<1.

③计算公式表明：滑动摩擦力F 的大小只由μ和F N 共同决定，跟物体的运动情况、接触面的大小等无关.

五、静摩擦力

要点诠释：

1.产生：两个物体满足产生摩擦力的条件，有相对运动趋势时，物体间所产生的阻碍相对运动趋势的力叫静摩擦力.

2.产生条件：

①两物体直接接触、相互挤压有弹力产生；

②接触面粗糙；

③两物体保持相对静止但有相对运动趋势.

所谓“相对运动趋势”，就是说假设没有静摩擦力的存在，物体间就会发生相对运动.比如物体静止在斜面上就是由于有静摩擦力存在；如果接触面光滑．没有静摩擦力，则由于重力的作用，物体会沿斜面下滑.

3. 大小：两物体间实际发生的静摩擦力f 在零和最大静摩擦力max f 之间

4. max

0f f ≤≤ 实际大小可根据二力平衡条件或牛顿定律判断.

4.方向：总跟接触面相切，与相对运动趋势相反

说明：

①所谓“相对运动趋势的方向”，是指假设接触面光滑时，物体将要发生的相对运动的方向.比如物体静止在粗糙斜面上，假设没有摩擦，物体将沿斜面下滑，即物体静止时相对(斜面)运动趋势的方向是沿斜面向下，则物体所受静摩擦力的方向沿斜面向上，与物体相对运动趋势的方向相反.

②判断静摩擦力的方向可用假设法.其操作程序是：

A ．选研究对象：受静摩擦力作用的物体；

B ．选参照物体：与研究对象直接接触且施加静摩擦力的物体；

C ．假设接触面光滑，找出研究对象相对参照物体的运动方向即相对运动趋势的方向

D ．确定静摩擦力的方向：与相对运动趋势的方向相反

③静摩擦力的方向与物体相对运动趋势的方向相反，但并非一定与物体的运动方向相反.

六、最大静摩擦力

要点诠释：

如图所示，水平面上放一静止的物体，当人用水平力F 推时，此物体静止不动，这说明静摩擦力的大小等于F ；当人用水平力2F 推时，物体仍静止不动，此时静摩擦力的大小等于2F.可见，静摩擦力的大小随推力的增大而增大，所以说静摩擦力的大小由外部因素决定.当人的水平推力增大到某一值max f 时，物体就要滑动，此时静摩擦力达到最大值，我们把max f 叫做最大静摩擦力.故静摩擦力的取值范围是：max 0f f ≤≤.

要点诠释：

①静摩擦力大小与正压力无关，但一般情形下，最大静摩擦力的大小与正压力成正比. ②静摩擦力可以是阻力，也可以充当动力，如人跑步时地面给人的静摩擦力就是动力，传送带上物体随传送带一起加速，静摩擦力也是动力.

③最大静摩擦力一般比滑动摩擦力稍大些，但通常认为二者是相等的.

七、 用假设法判断摩擦力

要点诠释：

判断静摩擦力是否存在，要看是否具备静摩擦力产生的条件，但在通常情况下，其它条件是具备的，关键看物体是否有相对运动趋势.要判断是否有相对运动趋势，可用假设法判断，假设法有两种，一种是假设接触面光滑，不存在摩擦力，看是否改变原来的运动状态.另一种是假设摩擦力存在，看是否改变原来的运动状态.

第一种假设往往用来判断做变速运动的物体的静摩擦力和有其它外力存在但物体处于平衡状态时的静摩擦力.第二种假设往往用来判断物体不受其它外力，物体处于平衡状态时的静摩擦力.

假设法只是判断摩擦力的一种方法，有时还可以根据力的作用效果判断，已知物体A 做匀加速运动，说明物体A 的运动状态发生了改变，因此，物体A 一定受到静摩擦力作用。

八、摩擦力的利用与防止

1、增大有益摩擦的方法

（1）增大物体接触面的粗糙程度；

（2）增大压力；

（3）变滚动摩擦为滑动摩擦等。

2、减小有害摩擦的方式

（1）变滑动摩擦为滚动摩擦；

（2）使接触面分离；

（3）减小压力；

（4）减小物体接触面的粗糙程度等。