《滑动摩擦力》复习学案

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《滑动摩擦力》复习学案

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《滑动摩擦力》复习学案


  1.滑动摩擦力产生的原因
  通常认为是接触表面凹凸不平产生滑动摩擦,所以为了减小摩擦,总是使接触面光滑些。但是,当物体表面研磨得相当平的时候,滑动摩擦反而增大很多,两个接触面像用胶水粘着似的更难滑动了。这是因为滑动摩擦产生的原因除表面粗糙外,还有物体表面层分子间引力的作用。当接触面比较粗糙时,表面的隆起使物体间只有一些点互相接触,分子间的距离很大,引力小到可以忽略不计。但当接触面光滑到一定程度后,由于凸凹不平而产生的摩擦力变的很小,因接触面积增大,大量分子间的距离缩短,使两物体表面层分子间的引力变的很大,阻碍着表面的相对滑动。所以,使表面光滑而减小摩擦是有一定的限度的。当然,当表面还比较粗糙时,滑动摩擦力的大只跟压力大小、表面的粗糙程度有关。而跟接触面积的大小(从宏观看的"接触面积大小")无关。总之,摩擦产生的原因比较复杂,尚在研究中,目前还没有完整的定论。
  2.滚动摩擦
  一物体在另一物体表面作无滑动得滚动或有滚动得趋势时,由于两物体在接触部分受压力发生形变而产生的对滚动的阻碍作用,叫"滚动摩擦"。滚动摩擦一般用阻力矩来量度,其力的大小与物体的性质、表面的形状以及滚动物体压力有关,滚动摩擦实际上是一种阻碍滚动的力矩。当一个物体在粗糙的平面上滚动时,如果不在受动力或动力矩的作用,它的运动将会逐渐地慢下来,直到静止,这个过程中,滚动的物体除了受到重力、弹力外,一般在接触部分受到静摩擦力。由于物体和平面接触处发生形变,物体受重力作用而陷入支撑面,同时物体本身也受压缩而形变(图5-19)。当物体向前滚动时,接触处前方的支撑面隆起,而使支撑面作用于物体滚动的合弹力的作用点从最低点向前移。正是这个弹力,相对于物体的质心产生一个阻碍物体滚动的力矩,这就是滚动摩擦。对于初中生来说,他们还未掌握力矩的概念,就不要把滚动摩擦讲成一种摩擦力,只能讲滚动摩擦就是一个物体在另一个物体上滚动时所受到的对滚动的阻碍作用。
  3. 静摩擦
  一个物体沿着另一个物体表面有运动的趋势时所产生的摩擦叫静摩擦。这时两物体之间不发生相对运动。但是有相对运动的趋势。一个物体所受的摩擦力的方向总是跟这个物体的相对另一个物体运动趋势的方向相反。生活、生产中存在大量的静摩擦现象,我们能拿住物体,房屋能装配起来并保持牢固,无不是静摩擦起作用。下面再分析几个实例:
  (1)皮带传动
  皮带和皮带轮的接触面之间没有相对运动,但是有相对运动的趋势。假定主动轮在动力作用下逆时针方向转动(图5-20),皮带上某点A相对于主动轮上和它表面来,运动趋势是向上的,所以皮带在这点所受的静摩擦力F1的方向是向下的。皮带上与主动轮接触的其他各点,所受的静摩擦力也可作类似分析。这样,皮带在静摩擦力的作用下被主动轮所带动。皮带能够带动从动轮也是靠静摩擦力。对于从动轮表面的某点B来说,它相对于和它接触的皮带表面的运动趋势,与皮带的运动方向相反,方向是向下的,所以它所受的静摩擦力F2的方向是向上的。这样,从动轮在静摩擦力的作用下沿逆时针转动。
  (2)车辆的驱动轮
  车轮路面(或铁轨)上滚动时,车轮上与路面接触的那一点A(图5-21)相对与路面的B点来说,在一瞬时时没有相对运动的,车轮以车轮以A点作为顺时转动中心而转动。随着车轮的滚动,车轮与路面的接触点不断改变,即车轮在顺势转动中心不断改变,但是不论哪一点作瞬时转动中心,它跟路面的接触点这瞬间都没有相对运动,所以车轮与路面之间的摩擦力是静摩擦。设想没有摩擦,车轮就会:"打滑",在原地转动。由于车轮上A点相对于路面B点是向后运动的,所以A点对B点的相对运动趋势的方向向后,A点所受静摩擦力的方向就是向前的。正是这个静摩擦力形成了车辆的牵引力,使车辆向前运动。此外,车轮滚动时还受到滚动摩擦力,阻碍车辆运动。
  4.干摩擦与湿摩擦
  固体和固体之间的摩擦(包括滑动摩擦、滚动摩擦和静摩擦)都属于干摩擦,用加润滑油的方法去减小摩擦其实质是用湿摩擦去代替干摩擦。
  固体与液体,固体与气体之间的摩擦叫湿摩擦。对于同一个物体来说,湿摩擦力显力小于干摩擦力。而固体与气体间的摩擦又小于固体与液体之间的摩擦力。
  在固体之间涂上一层润滑油,就把干摩擦改变成了湿摩擦,使摩擦力大大减小。
  穿着冰鞋在冰面上溜冰,脚下的摩擦力会变得很小,那是因为冰刀压在冰面上的时候,会使冰面上少量的冰在瞬间化成水,把冰刀和冰水之间的干摩擦变成湿摩擦。你如果穿上冰鞋在水磨石地面上溜滑,即使地面像冰那样平坦、光滑,但是由于干摩擦也变不成湿摩擦,冰刀依然滑动不起来。

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