摩擦力

2024-05-29

摩擦力（共12篇）

摩擦力篇1

在我们日常生活中，摩擦力是一种常见的现象，拿在手中的毛笔、筷子不会滑落，就是摩擦力作用的结果。皮带运输机是靠货物与传送皮带之间的静摩擦力，把货物送往别的地方。行驶的汽车遇到情况采取措施急刹车，也是靠摩擦力的作用。摩擦力是高中物理力学部分的一个重要概念，也是学习中的难点。下面通过几个例子简析与摩擦力有关的知识。

（一）摩擦力产生的条件

1. 摩擦力产生的条件：(1)两物体接触;(2)接触面粗糙;(3)两物体相互挤压(即两物体间存在弹力);(4)两物体有相对运动或相对运动的趋势。

2. 如何判断有无摩擦力作用

方法一：根据摩擦力产生条件判断，四个条件必须同时具备才能有摩擦力产生。

方法二：一般是假设没有摩擦力，正确分析物体所受到的其它力，依据物体所处的运动状态，观察物体是否满足牛顿第二运动定律，若能满足，则表示假设正确，反之，则有摩擦力产生。

例1.物体A在水平外力F的作用下，与竖直的粗糙墙壁保持静止不动，如图1.物体是否受到摩擦力的作用?当F撤去后，物体A下落是否受到摩擦力的作用?(不计空气阻力)

分析：物体被压在墙壁上静止不动，物体与墙壁间有弹力，物体有向下运动趋势，依据摩擦力的四个产生条件可知，此时A受到竖直向上的静摩擦力作用。当F撤去后，虽物体与墙壁接触且具有相对运动，但两只之间没有相互挤压，不满足摩擦力产生的四个条件，因此物体不受到摩擦力作用。

例2.如图2，在粗糙水平面上有一个三角形木块，在它的两个粗糙面上分别放两个质量为M1和M2的木块，且M1>M2，已知M1和M2均沿粗糙斜面匀速下滑，三角形木块始终保持静止在地面上，粗糙水平面对三角形木块是否有摩擦力所用?

分析：M1、M2沿三角形木块两个斜面匀速下滑，处于平衡状态，因此，可将它们视为一个整体。这个整体放在水平地面上，除受到竖直方向的重力与支持力外，水平方向上并不受力，因此，水平地面上与三角形木块之间不存在摩擦力。

（二）摩擦力大小的计算

在计算摩擦力大小之前，必须先分析物体受到的是静摩擦力还是滑动摩擦力。如果A物与B物之间存在摩擦力，A、B两物相对运动，则摩擦力为滑动摩擦力。若A、B两物有相对运动趋势，则摩擦力为静摩擦力。

1. 对于滑动摩擦力，其大小根据公式F=μFN进行计算，式中μ叫动摩擦因数，其数值与互相接触的两个物体的材料、接触面的粗糙度等因素有关。两物间的正压力一定时，接触面越粗糙，摩擦力越大。FN是两物体间的正压力，接触面粗糙程度一定时，正压力越大，摩擦力越大。滑动摩擦力的大小跟物体的运动速度及接触面积的大小无关。

2. 对于静摩擦力，由于受力或运动情况不同，其大小具有不确定性，一般应根据物体的运动情况利用平衡条件或动力学方程求解。静摩擦力的大小与外加动力的大小有关，其数值在0～Fmax之间(Fmax为最大静摩擦力，出现在物体由静到动的一瞬间，Fmax略大于滑动摩擦力，滑动摩擦力F在要求不太高时，可以认为Fmax=F)。

例3.如图3.物体A和B叠放在一起，用水平力F使整个系统一起向右加速运动。物体A虽然运动，但它相对B静止，有向左运动的趋势，它受到向右的静摩擦力。

例4.如图4.物体A和B接触面粗糙，在水平力F的作用下A向右运动，B相对地面静止，相对A向左运动，这时物体B受到的摩擦力是向右的滑动摩擦力。

例5.如图5.水平外力F将木块压在竖直粗糙墙上，木块始终保持静止不动，当水平外力增大时，则木块受到摩擦力如何变化?

分析：由于木块受到重力作用，具有向下运动趋势，但受到向上的摩擦力作用而与墙之间保持静止不动，所受到的摩擦力为静摩擦力。静摩擦力与重力达到平衡，而木块的重力不随水平外力F的变化而变化，所以当F增大时，木块受到的静摩擦力不变，大小等于木块受到的重力。

例6. (2006年高考卷)如图6.位于水平桌面上的物体Q由跨过定滑轮的轻绳与物块P相连，从滑轮到P和到Q的两段绳都是水平，已知Q与P之间以及Q与桌面之间的动摩擦因数都是μ，两物块的质量都是m，滑轮的质量、滑轮轴上的摩擦都不计，若用一水平向右的力F拉Q，使Q匀速运动，F应为多大?

分析：对于Q物，受到地面给他的水平向左的滑动摩擦力2μ㎎，绳子给它的水平向左的拉力FT, P物给它的水平向左的滑动摩擦力μ㎎，Q物做匀速运动，受力平衡，即F=FT+μ㎎+2μ㎎。P物匀速向左运动，受到的滑动摩擦力与拉力平衡，所以FT=μ㎎，则F的大小为4μ㎎。

（三）判断摩擦力的方向

摩擦力的方向总是跟接触面相切。根据作用效果得出其方向与物体相对运动方向或相对运动趋势方向相反，跟物体的运动方向没有必然的联系。物体运动方向与摩擦力方向可能相反，也可能相同，也可能不在一条直线上。摩擦力方向与运动方向相同为动力，与物体运动方向相反为阻力。

例7.如图7.水平飞行的子弹，从左边射入静止在平台上的木块，使木块向右运动。木块对子弹的摩擦力向左，与子弹的运动方向相反。子弹对木块的摩擦力向右，与木块运动方向相同。

例8.如图8.物体M, m相对静止。它们共同向右加速运动，这时M与m之间存在静摩擦力，方向是竖直向上，与运动方向不在一条直线上。

摩擦力有利也有弊，通过学习有关摩擦力的知识，在日常生活中，尽可能做到增大有益摩擦，如鞋底，汽车轮胎等表面上凹凸不平的花纹，下雪天在马路上撒些灰渣等。对于有害的摩擦力，想办法减小，如机器的转动部分安装滚动轴承等。利用气垫轴承、气垫船等达到减小摩擦力的目的。试想如果物体间不存在摩擦力，则日常生活中所接触的物体将会是什么样子呢?

参考文献

[1]物理[M].光明日报出版社.

[2]物理[M].人民教育出版社.

[3]许国梁.中学物理教学法[M].高等教育出版社.

摩擦力篇2

游戏开始了，老师拿出两本书页叠在一起的书演示了一遍，但是没有拉开。有些同学不信，一定要自己上台试试，第一个上台的是倪子昂，他费了九牛二虎之力最终还是失败了;第二个上场的是金英、扶禾，虽然他俩合作，但还是没拉开书;第三个上场的人就多了，叶人豪、王箐、付亦丹、徐宇晨，俗话说“人多力量大”，虽然他们四个人一起拉，但是他们几个不还是没把书拉开?只见他们咬着牙、瞪着眼，努力地拉，但结果还是一样失败了。这到底是为什么呢?我们百思不解。

后来老师揭晓了谜底：原来是许多书页叠在一起，产生了巨大的摩擦力，所以书就拉不开了。

接着，夏老师又往书页间吹气，这时书页慢慢蓬松、鼓起，这时只见老师轻轻一拉，书就拉开了。原来因为书页间有了空气，摩擦力减少，书就轻而易举地拉开了。

摩擦力特例分析篇3

例1 如图1所 [ 图1]示，质量为[m]的物体放在水平放置的钢板[C]上，与钢板的动摩擦因数为[μ]. 由于受到相对于地面静止的光滑导槽[A、B]的控制，物体只能沿水平导槽运动. 现使钢板以速度[v1]向右匀速运动，同时用力[F]拉动物体（方向沿导槽方向）使物体以速度[v2]沿导槽匀速运动，求拉力[F]大小.

解析物体相对钢板具有向左的速度分量[v1]和侧向 [ 图2]的速度分量[v2]，故相对钢板的合速度[v]的方向如图2所示，滑动摩擦力的方向与[v]的方向相反. 根据平衡条件，有

[F=fcosθ=μmgv2v21+v22]

从上式可以看出，钢板的速度[v1]越大，拉力[F]越小.

同时看出，在垂直钢板速度[v1]方向上，导槽两侧对物体压力差[ΔN]不为零，[ΔN=fsinθ].

点拨本题很容易误以为滑动摩擦力跟速度[v2]方向相反，得出[F=f=μmg]的错误结论. 其实，滑动摩擦力总是阻碍物体间相对运动的，必须先找出相对滑动方向.

[倾斜状态下的摩擦力分析]

例2 在水平桌面[M]放置一块正方形薄木板[abcd]，在木板的正中点放里一个质量为[m]的木块，如图3所示.先以木板的[ad]边为轴，将木板向上缓慢转动，使木板的[ab]边与桌面的夹角为[θ];再 [ 图3] 接着以木板的[ab]边为轴，将木板向上缓慢转动，使木板的[ad]边与桌面的夹角也为[θ]（[ab]边与桌面的夹角[θ]不变）.在转动过程中木块在木板上没有滑动，则转动之后木块受到的摩擦力大小为（）

A. [22mgsinθ] B. [2mgsinθ]

C. [mgsin2θ] D. [mgsin2θ]

解析若要求出物体受到的静摩擦力， [ 图4] 只需算出薄木板与水平面的夹角[α]（即斜面与水平面[M]的二面角的平面角）. 为此，我们画出立体几何图4，设[bf=x]，[ab=xsinθ]，又[abcd]为正方形，所以，平面[abcd]与平面[M]二面角的平面角的正弦[sinα=x22?xsinθ=2sinθ]，因此重力的下滑分量为[2mgsinθ]，即得摩擦力大小为[2mgsinθ]. 答案选B项.

点拨本题中物体受重力、支持力、静摩擦力三力而平衡，这三力都在竖直面内，仍属于平面力问题，只是情景设置，初看起来很复杂，其实是一个在斜面上静止的问题.

[自锁状态下的摩擦力分析]

例3 机械设计中常用到一种“自锁”原理如图5所示，当连杆与滑块所在平面间的夹角[θ]大于某一值，无论施加多大推力[F]，都不可能使滑块[m]移动，为什么？设滑块与水平面间摩擦因数为[μ].

图5 图6

解析对滑块[m]，受力分析如图6所示，根据平衡条件，有

[N=mg+FsinθFcosθ=f]

这里的实际静摩擦力[f]必须小于或等于可能产生的最大静摩擦力[fm]，即

[f≤fm=μN]

联立解得[F（cosθ-μsinθ）≤μmg]

显然，当[cosθ-μsinθ≤0]时，上述不等式中推力[F]无论多大恒成立，即滑块均保持平衡. 得[cotθ≤μ]，

亦即[θ≥arccotμ]时，无论推力[F]多大，滑块均静止. 其实，这个临界角就是“摩擦角”.

物体与接触面间可能产生的最大静摩擦力[fm]与正压力[N]大小成比例，即[fm=μN]，方向相互垂直，此 [ 图7]时二力合力[R=1+μ2N]，方向是确定的，跟[N]的大小无关.

点拨为描述[R]这个确定方向，有时用[R]与接触面的法线夹角表示，有时用[R]与接触面夹角表示. 这里用[R]与最大静摩擦力[fm]夹角为[θ]表示，如图7所示，则[cotθ=fmN=μ]，[θ]是个定值，取决接触面间的材料性质.

[关联状态下的摩擦力分析]

例4 斜劈[B]放在水平面上，质量为[m]的物体[A]在外力[F1]、[F2]共同作用下，沿斜面向下运动. [F1]水平向右，[F2]沿斜面向下，斜劈[B]静止，受到地面向左的摩擦力. 若撤出某个力，在[A]仍向下运动，斜劈[B]仍静止，则关于[B]受到地面的摩擦力，下列说法正确的是（）

[图8]

A.若只撤力[F1]，[A]仍向下运动，则[B]受到地面的摩擦力仍向左

B.若只撤力[F1]，[A]仍向下运动，则[B]受到地面的摩擦力仍可能向右

C.若只撤力[F2]，[A]仍向下运动，则[B]受到地面的摩擦力可能向右

D.若只撤力[F2]，[A]仍向下运动，则[B]受到地面的摩擦力不变

解析设斜劈[B]原来对[A]的支持力为[N1]，[A]受到的摩擦力为[f1]，有

[N1=mgcosθ+F1sinθ]

[f1=μN1=μ（mgcosθ+F1sinθ）]

题设斜劈[B]静止受到地面向左的摩擦力，故

[N1x=（mgcosθ+F1sinθ）sinθ]>[f1x]

[=μN1cosθ=μ（mgcosθ+F1sinθ）cosθ]

即[μ

只撤[F1]后，[N2=mgcosθ]，[f2=μN2=μmgcosθ]

水平分力[N2x=mgcosθsinθ]

[f2x=μN2cosθ=μmgcosθcosθ][

故地面摩擦力仍向左，但[f地=][（Nx-fx）]差值减小. 只撤[F2]对二者间的压力和摩擦力没有影响. 答案选A、D项.

点拨 [F2]对二者间的压力无影响，故对二者间滑动摩擦力没有影响;只撤力[F2]，[A]仍向下运动，[B]受到地面的摩擦力不变. 由题设条件“[A]沿斜面向下运动”“[F1]水平向右，斜劈[B]静止受到地面向左的摩擦力”，可挖掘出隐含条件[μ

如何理解摩擦力篇4

一、静止的物体可以受动摩擦力，运动的物体可以受静摩擦力

因为摩擦力和相对运动或趋势的方向有关系，所以运动的物体可以和其接触物相对静止。此时，若有摩擦为静摩擦力，而静止的物体可以和其接触物相对运动，此时，若有摩擦为动摩擦力。例如，手拿瓶子运动，此时，瓶子受到静摩擦力。而粗糙的桌子上有物体在桌子上运动时，它们之间相对运动，桌子受的摩擦力为动摩擦力。

二、摩擦力的方向是和相对运动或相对运动趋势的方向相反

相对运动的方向是指把一个物体作为参照物去考察，另一个物体相对与它所做的运动。相对运动趋势的方向是指如果没有摩擦力存在，两物体将要做的相对运动, 因为有摩擦力存在，这个运动被阻止，这种要动没动的情况就叫相当运动趋势。因为有相对两字，相对运动方向可以和运动方向相同、相反，也可以不在一条直线上。所以摩擦力可以和运动方向相反、相同，还可以不在一条直线上。当摩擦力和运动方向相同时，此摩擦力是动力，当摩擦力和运动方向相反时，它是阻力。

例1：水平运动的皮带上轻轻放一小物体，分析它们之间摩擦力的方向？

分析：轻轻放，物体相对地的初速度为零，因为小物体相对皮带向后走，所以它受的摩擦力向前，因为小物体受到合力即摩擦力向前，它向前运动，其摩擦力的方向和其运动方向相同，摩擦力为动力。而皮带因相对物体向前运动，所以受摩擦力向后，其摩擦力的方向和其运动方向相同，其摩擦力为阻力。

例2：如图1所示，质量为M的物体放在水平放置的钢板C上，与钢板的动摩擦因数为μ，由于光滑导轨A、B的控制，物体只能沿水平导轨运动。现使钢板以速度V2向右运动，同时用力F沿导轨方向拉物体使它以速度V1沿导轨运动求摩擦力的方向？

分析：因动摩擦力的方向是和相对运动的方向相反，物体相对钢板有一个向下速度V1，有一个向左的速度V2，所以合速度沿左偏下，如图2。根据摩擦力和相对运动方向相反，摩擦力是右偏上。

当然，静摩擦力因为和相对运动趋势的方向相反，而运动趋势可以和运动方向相同、相反，也可以不在一条直线上，所以静摩擦力可以和运动方向相同、相反，也可以不在一条直线上。例如，手中拿着一物匀速运动，此时物体受静摩擦力和重力是平衡力，为方向向上，此时手可以向上运动，向下运动，水平、倾斜运动，摩擦力始终是竖直向上。

三、关于摩擦力的大小计算

滑动摩擦力公式为f=μN，静摩擦力是根据外力的大小由二力平衡或牛顿定律去求，其大小界于0和最大静摩擦力之间。所以，当我们求摩擦力时，首先要分清是什么摩擦，然后，再根据不同求法去求。

例3：用压力F把木块压在竖直的墙上使其保持静止，在压力不断减少至零的过程中，分析其摩擦力变化情况。

分析：因为一开始是静摩擦力，根据二力平衡，它和重力是平衡力，所以是不变的。但是，随着时间推移，压力减少，最大静摩擦减少，当重力和最大静摩擦相等时，物体以后开始滑动，摩擦力变为滑动摩擦力，由公式f=μN知，压力变小，摩擦力变小，直到压力为零时摩擦力也变为零。

四、关于摩擦力做功

无论哪种摩擦力，均可以做正功，做负功，还可以做零功。因为做功还要看位移，静止物体可受静摩擦力、动摩擦力，此时因没有位移，摩擦力做功为零功。

例4：如图3, A、B叠放在一起，用力推A使两物体以一定加速度一起前进，试分析它们之间摩擦力做功情况。

分析：AB相对静止，B有向后运动趋势，所以受摩擦力。A受摩擦力向前，此摩擦力对它做正功。A受摩擦力向后，此摩擦力对它做负功。这两功在数值上相等，所以静摩擦力对系统不做功。相当于能量从一个物体转移到另一个物体。

我们再看一对滑动摩擦力做功情况，A、B叠放在一起放在光滑地面上，现以一定力推B，在滑动摩擦力作用下，A前进S时，B前进S+L，求滑动摩擦力做功多少？

摩擦力作文篇5

老师举起这两本书说：“谁愿意来把这两本书分开?”这有什么难，我不费吹灰之力就可以把它们分开。同学们争先恐后地举起手来。我也不甘示弱，把手举得老高。张子凝被幸运地叫到了，他微笑地跑上了讲台。他拿起书，轻轻一拉，这两本书一动不动。同学们都瞪大了眼睛。张子凝又用尽了吃奶的力气，使劲地拉，但这两本书好象被粘住了似的，依然纹丝不动。张子凝只好垂头丧气地回到了座位上。

“一个不行就两个。”老师说。在同学们的推荐下，老师选了两个我们班的大力士――李栋和卢家玉。只见他们俩各拉住两本书的一头，像拔河比赛一样，把脸涨得通红，但这两本书像两个兄弟一样，你越用力，它们就抱得越紧。“大力士”也无奈地回去了。

老师又问：“哪位同学知道其中的奥妙?”吴浩举起了手，老师问他为什么，他说：“大概是摩擦力的原因，你越用力，它们的摩擦力就越大，就越分不开。”“对，在我们生活中，同学们穿着运动鞋，在地砖上走时，就容易滑倒，而在水泥地上走时，就不容易滑倒是同样的道理。”

《摩擦力》教学设计篇6

【关键词】摩擦力、摩擦力的大小、结合教材和学生的实探究实验

一、教材分析

本节内容选自人教版八年级，是重力、弹力之后研究的第三种常见的力，是受力分析的必不可少的基础。本节课中摩擦力的测量涉及到了二力平衡的具体应用，因而二力平衡知识为此节内容作了铺垫，本节内容也是对其的巩固。摩擦力在生活中无处不在，在本节课中我们要让学生认识到摩擦力的存在并知道摩擦力产生的条件，又要通过探究实验来探究摩擦力的大小与什么因素有关。通过摩擦力的学习，知道在生活中如何知道增大有益摩擦和减小有害摩檫的方法，渗透“从生活走向物理，从物理走向生活”的新课程理念[1]。

二、三维目标

1.知识与技能：知道什么是滑动摩擦力以及滑动摩擦力产生的条件，运用二力平衡原理测量摩擦力的大小，采用控制变量法探究影响摩擦力大小的因素以及在生活中增大有益摩擦和减小有害摩擦的方法。

2.过程与方法：通过科学探究滑动摩擦力与压力、接触面粗糙程度关系的过程，理解在研究多因素问题中怎样运用“变量控制”的方法。

3.情感态度：培养学生的科学探究和他人合作的精神。养成实事求是，尊重自然规律的科学态度，体验用物理知识去解决生活中实际问题的乐趣[2]。

三、教学重点

认识摩擦力，探究影响滑动摩擦力大小的因素，了解增大有益摩擦和减小有害摩擦的方法。

四、教学难点

探究影响滑动摩檫力大小的因素。

五、教学设计

1、创设情境，引入课题

老师展示“筷子提米”的实验，筷子把米提起来了。提出问题：是什么魔力让筷子把米提起来了呢？（学生自由回答）

老师引出课题这就是我们今天要学习的摩擦力。

设计意图：通过实验引入课题能吸引学生的注意力，激发学生的学习兴趣。

2、认识摩擦力

请同学们把手平放在桌面上，手心朝下，一起来做几个动手实验。

（1）手平放在桌面上，用力推或拉，使手在桌面上运动，感受有没有一个阻碍手运动的力；

（2）手平放在桌面上，用力推或拉，但保持手不动，感受有没有一个阻碍手运动的力；

（3）手平放在桌面上，保持手不动，也不用力推或拉，感受有没有一个阻碍手运动的力。

提出问题：摩擦力是一个怎样的力？它的作用点在哪？作用方向在哪？

设计意图：通过学生亲身体验摩檫力得出摩擦力的概念以及其性质，可以加深学生对摩擦力的理解。

通过老师引导，学生总结得出摩擦力的定义以及其性质。

3、探究影响滑动摩檫力大小的因素

（1）进行猜想和假设

师：生活中我们常见的例子越重的物体要用大的力才能推动，（课件展示）

提出问题：同学们猜想一下摩擦力的大小和什么因素有关。

请学生回顾刚才的体验及展示的图根据自己的经验进行合理的猜想。

猜想：滑动摩檫力的大小可能与正压力、表面的粗造程度、接触面积的大小有关。

设计意图：渗透了“从生活走向物理”教学理念，滑动摩擦力大小的影响因素如果让学生无目的的猜，可能会出现很多答案但是不让学生猜想，直接探究就太牵强了。

（2）制定计划与设计实验

师：我们知道在物理中，为了证明我们得猜想最好的办法就是实验。下面就请根据自己老师所提供的实验器材（木板、弹簧测力计、毛巾）来设计实验并自行设计实验表格

4、引入讨论（用课件展示）

a、怎样测量摩擦力？？在测量时要注意些什么？

b、我们猜想摩擦力的大小和两个因素有关，应采取什么方法处理？

c、怎样改变压力，观察摩擦力，怎样改变粗糙程度，观察摩檫力？

5、探究实验

首先，可以运用二力平衡原理用弹簧秤来测量摩擦力：其次，弹簧测量力计应拉着木块在水平桌面上做匀速直线运动；再次，在多因素都有影响的情况下应采用控制变量法对变量进行控制。

實验设计表格：

猜想因素不变因素变化因素摩擦力实验结论

压力的大小

接触面粗糙程度

运动速度

接触面积的大小

进行实验、分析数据，得出结论

让同学们分组实验将结果填人表格，学生按照所设计的方法进行实验，教师巡视指导，引导学生交流实验数据，分析实验结论。

结论：滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度及压力大小有关，当接触面的粗糙程度一定时，压力越大，滑动摩檫力就越大；当压力一定时，接触面的粗糙程度越大，滑动摩檫力就越大。

设计意图：影响摩擦力大小的因素及大小关系是本节知识的重点，在学生观察实验和分析数据的过程中培养学生的实验操作技能、合作的意识、分析和归纳总结的能力。

6、增大和减小摩擦

摩擦就在我们身边，课件展示生活中的摩擦（走路时鞋与地面、汽车在公路上行驶）

提出问题：生活中是不是摩擦越大越好。

学生总结：生活中不是摩擦力越大越好，摩擦力对人们的生产生活有利有弊.

师：摩擦力对我们的生活有利有弊，那我们怎样来增大有利的摩擦？怎样减小有害摩擦？

设计意图：增大或减小摩擦的方法，体现了新课标从物理走向生活的教学理念，让学生学以致用。

六、教学反思

本节课中我们学习了摩擦力，知道摩擦力产生的条件、作用点和方向，测量了滑动摩擦力的大小，分析了影响滑动摩擦力的因素。知道了摩擦在生活中有利有弊掌握了一些增大减小摩擦的方法。

通过前面的学习，学生基本掌握力学的一些基础性的内容。本节课以探究滑动摩擦力与哪些因素有关为主线，让学生猜想、设计实验、实验探究、合作交流等教学过程，学生经历探讨滑动摩擦力与压力、接触面粗糙程度关系的过程，并知道了在研究多个变量时应采用控制变量法[3]。“从生活走向物理，从物理走向生活”的教学理念，也深深的融入了整个教学过程中。教师多以设疑的方式引导学生自主思考并合作探究出结论，学生课堂参与度较高，效果较为理想。

【参考文献】

[1] 雷洪主编.新课程理念下的创新教学设计·初中物理[M].长春：东北师范大学出版社.2002.

[2] 张大昌主编.新课程理念与初中物理课程改革[CM].长春：东北师范大学出版.2002.（责任编辑易志毅）

摩擦力相关考点分析篇7

一、摩擦力有无及方向的判定

1. 根据摩擦力的产生条件进行判定。

摩擦力的产生条件有以下三个,而且这三个条件缺一不可。

a.两物体的接触面不光滑。

b.两物体相互接触且相互间存在弹力。

c.两个物体的接触面存在相对运动(或相对运动趋势)。

确定存在摩擦力后,再根据摩擦力总是与物体相对接触面的运动方向(或者相对接触面的运动趋势的方向)相反,确定摩擦力的方向。

例1.(2013年上海卷)如图,质量mA>mB的两物体A、B叠放在一起,靠着竖直墙面。让它们由静止释放,在沿粗糙墙面下落过程中,物体B的受力示意图是()

解析:由于两物体在沿粗糙墙壁下滑的过程中不能产生与墙壁之间的压力,因此两物体与墙壁之间不存在摩擦力,C、D错误。二者一起做自由落体运动,处于完全失重状态,AB之间没有弹力,B错误。选择A项。

2. 根据物体的运动状态进行判定。

有的情况下是否满足摩擦力产生的条件不好判断,特别是物体间是否存在相对运动趋势及其方向的判定。这种情况下需要结合运动状态及假设的方法判断静摩擦力的有无及其方向。

例2.卡车上装着一只始终与它相对静止的集装箱,不计空气阻力,下列说法正确的是()

A.当卡车开始运动时,卡车对集装箱的静摩擦力使集装箱随卡车一起运动

B.当卡车匀速运动时,卡车对集装箱的静摩擦力使集装箱随卡车一起运动

C.当卡车匀速运动时,卡车对集装箱的静摩擦力等于零

D.当卡车制动时,卡车对集装箱的静摩擦力等于零

解析:集装箱随卡车一起由静止加速运动时,假设二者的接触面是光滑的,则卡车加速时,集装箱由于惯性要保持原有的静止状态,因此它将相对于卡车向后滑动,实际上集装箱没有滑动,说明只有相对卡车向后滑的趋势,因此集装箱受到向前的静摩擦力。故A对;集装箱随卡车一起匀速运动时,二者无相对滑动,假设集装箱受水平向右的摩擦力,则其受力如图所示,跟木箱接触的物体只有卡车,卡车最多对它施加两个力(支持力F1和摩擦力F2),由二力平衡条件知:F1与G抵消,但没有力与F2抵消,力是改变物体运动状态的原因,木箱在F2的作用下,速度将发生变化,不能做匀速直线运动,这与题意矛盾,故B错C对;卡车刹车时,速度减小,假设木箱与卡车的接触面是光滑的,则集装箱相对卡车将向前滑动,而实际没动,说明集装箱受到向后的摩擦力。故D错。综上选AC。

巩固训练:如图所示,物体A靠在竖直墙面上,在力F作用下,A、B保持静止。物体A的受力个数为()

A.2 B.3 C.4 D.5

二、摩擦力相关的几个错误观点的辨析

1. 不能说摩擦力的方向一定与物体的运动方向相反。

摩擦力的方向总是与接触面相切,静摩擦力的方向与物体相对接触面的运动趋势的方向相反;滑动摩擦力的方向与物体相对接触面的运动方向相反。而不是与物体的运动方向相反,因为物体的运动方向一般是相对地面来说的,而地面不一定是接触面。所以,我们只能说摩擦力的方向与物体的相对运动方向相反。

例3.如图所示,A为长木板,在水平面上以速度v1向右运动,物块B在木板A的上面以速度v2向右运动,下列判断正确的是()

A.若是v1=v2,A、B之间无摩擦力

B.若是v1>v2,B受到了A所施加的向右的滑动摩擦力

C.若是v1<v2,B受到了A所施加的向右的滑动摩擦力

D.若是v1>v2,B受到了A所施加的向左的滑动摩擦力

解析:若v1=v2,则A、B相对静止,即A、B之间没有相对滑动趋势,没有摩擦力。故A项正确;若v1>v2,则B相对A向左运动,故A对B施加向右的滑动摩擦力,其方向与B物体的运动方向相同。故B项正确,D项错误;若v1<v2,则B相对A向右运动,故A对B施加向左的滑动摩擦力,其方向与B物体的运动方向相反。故C项错。综上,选A、B项。通过这道题目可以得出:滑动摩擦力的方向一定与物体相对接触面的运动方向相反,但是滑动摩擦力的方向可以与物体的运动方向相同,也可以与物体的运动方向相反。另外,通过本文例2中所描述的情景的分析可以得出:静摩擦力的方向一定与物体相对接触面的运动趋势方向相反,但是静摩擦力的方向可以与物体的运动方向相同,也可以与物体的运动方向相反。

2. 不能说摩擦力一定阻碍物体的运动,一定是阻力。

3. 不能说静摩擦力一定不做功,滑动摩擦力一定做负功。

通过对例2的分析可以看出,汽车启动时集装箱所受静摩擦力就是其随汽车加速运动的动力,静摩擦力做正功。通过对例3的分析可以看出,当v1>v2,B受到的向右的滑动摩擦力就是B加速向右运动的动力,滑动摩擦力做正功。所以,不能说摩擦力一定阻碍物体的运动,一定是阻力。

4. 不能说摩擦力的方向一定与物体的运动方向共线。

摩擦力的方向可能与物体的运动方向相同,可能与物体的运动的方向相反,还可能与物体运动方向成一夹角。

例4.如图所示,物体A静止在匀速转动的圆盘上,试判断A所受静摩擦力的方向。

解析:对A进行受力分析:受竖直向下的重力和竖直向上支持力,A又随圆盘一起做匀速圆周运动,需要的向心力就只有圆盘对A的静摩擦力提供,方向指向圆心。摩擦力的方向与物体的运动方向成90°角。因此,摩擦力的方向可以和运动的方向成一定的角度,不一定与运动方向在一条直线上。

5. 不能说静止的物体受到的摩擦力必定是静摩擦力,运动的物体受到的摩擦力必定是滑动摩擦力。

例5.如图所示,B置于光滑的水平面上,A置于B的上面,且A、B接触面粗糙。在(1)图中A、B在水平力F作用下,一起向右做加速运动,在(2)图中A用轻绳水平拉住,B在F的作用下,向右运动。试分析A、B之间的摩擦力。

解析:在(1)中A、B一起向右做加速运动,但A与B保持相对静止,A向右做加速运动,必受到向右的力的作用,这个力就是B给A的向右的静摩擦力。即:运动的物体受到静摩擦的作用。在(2)中,B相对于A向右运动,A相对地面静止不动,A、B之间的摩擦力是滑动摩擦力,B给A的向右的滑动摩擦力。即静止的物体受到滑动摩擦力的作用。总之,受静摩擦力作用的物体相对接触面一定是静止的,相对地面可以是运动的。受滑动摩擦力作用的物体相接触面一定是运动的,相对地面可以是静止的。

三、摩擦力大小的计算

1. 静摩擦力的大小、方向都与产生相对运动趋势的外力密切相关,但与接触面相互间压力FN无直接关系(接触面间的压力FN的大小只影响最大静摩擦力)。静摩擦力具有大小、方向的可变性,变化性强是它的特点,其大小只能依据物体的运动状态进行计算,若为平衡态,则静摩擦力将由平衡条件建立方程求解;若为非平衡态,则可由牛顿第二定律列方程求解。

2. 滑动摩擦力的大小用公式f=μFN计算,应用此公式时要注意以下几点:

(1)μ为动摩擦因数,其大小与接触面的材料、表面的粗糙程度有关;FN为两接触面间的正压力,其大小不一定等于物体的重力。

(2)滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关,与接触面的大小也无关。

由于静摩擦力和滑动摩擦力的计算方法和决定因素不同,因此计算摩擦力之前一定要注意区分摩擦力的种类。

例6.(2011年天津卷)如图所示,A、B两物块叠放在一起,在粗糙的水平面上保持相对静止地向右做匀减速直线运动,运动过程中B受到的摩擦力()

A.方向向左,大小不变

B.方向向左,逐渐减小

C.方向向右,大小不变

D.方向向右,逐渐减小

解析:设物块A与水平面间的摩擦因数为μ,A、B一起做匀减速运动的加速度为a。取A、B系统整体受力分析,由牛顿第二定律有:f=μ(mA+mB)g=(mA+mB)a,可解:a=μg。由于B与A一起水平向右匀减速运动,因此B物体一定受到水平向左的力,这个力就是A对B水平向左的静摩擦力。取B为研究对象,由牛顿第二定律有:fAB=mBa=μmBg=定值。故选择A项。

例7.如图所示,物体与墙之间的动摩擦因数μ=0.4。若用外力F=50N水平压在重24N的物体上时,物体沿墙面下滑,物体与墙之间的摩擦力为____;若用外力F=100N水平压在该物体上,恰好使物体静止,物体与墙之间的摩擦力为____。

解析:当外力F=50N时,物体沿墙面下滑,物体与墙之间的摩擦力为滑动摩擦,只能用公式f=μFN计算。物体对墙的压力为FN=F=50N,物体与墙之间的摩擦力f=μFN=0.4×50N=20N。

当F=100N时,物体恰好处于静止,物体与墙之间的摩擦力为静摩擦,由于物体受到的静摩擦力与重力平衡,因此f=24N。

巩固训练:如图所示,质量为m的物体受到与水平方向成θ的拉力F的作用,物体与水平面间的动摩擦因数为μ。物体所受的摩擦力的大小为()

A.FcosθB.μmg

《摩擦力》教学设计篇8

【教材分析】

本节可包括以下三部分的内容:

(1) 通过常见事例或实验, 了解摩擦力; (2) 决定滑动摩擦力大小的因素; (3) 增大、减小摩擦的方法。在讲述摩擦力时, 为了不使问题复杂化, 教材中没有提出静摩擦的问题, 而是统称为摩擦。教材对滚动摩擦也没有单独讲述, 而是作为减小摩擦的方法来介绍的。教材中没有具体讲述摩擦力产生的原因, 教学中使学生有所了解即可, 不必引申。教材首先通过分析一些事例使学生认识摩擦力的存在, 并在此基础上说明摩擦力是阻碍物体相对运动的;随后研究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关。摩擦在生活和生产中都有重要的意义, 教材最后用较大篇幅讲述了增大摩擦和减小摩擦的方法。

虽然教学的重点在于应用摩擦知识解释实际现象, 学会根据不同条件选择增大或减小摩擦的方法, 但这些应用都基于对影响摩擦力大小因素的理解, 因此, 应充分重视研究影响摩擦力大小因素的实验。

【教学目标】

1.知识与技能。

(1) 知道滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度、接触面之间压力的大小有关;

(2) 知道摩擦在实际中的意义及增大和减小摩擦的方法, 并能在日常生活中应用这些知识;

(3) 进一步熟悉弹簧测力计的使用方法;

(4) 培养学生逻辑思维能力、培养学生利用知识解决实际问题的能力。

2.过程与方法。

经历探究滑动摩擦力与压力、接触面粗糙程度关系的过程, 体会怎样进行科学的猜想, 理解在研究多因素问题中怎样运用“变量控制”的方法。

3.情感态度与价值观。

培养学生探究勇气、实事求是地进行实验的科学态度以及与他人交流与合作的精神。

【教学重点难点】

本节教材的重点是探究摩擦力的大小与什么因素有关的探究。对于教材中的知识点, 学生大都能理解和掌握, 但更重要的是让学生在探究能力培养和探究过程体验方面, 通过对影响滑动摩擦力大小的各种因素的实验探究, 突出“猜想与假设”这个环节, 同时认识在探究过程中“控制变量法”的意义和方法并熟练地记录测量数据的表格的设计。

【教学设计思路】

本节课我打算采用以教师引导, 学生探究和实验为主的启发式教学。将全班分为10个组, 分别探究影响滑动摩擦力的因素。

【教具】

对于每个实验小组, 准备了相同的器材:一个弹簧测力计、摩擦计、两个钩码、一块木板、一块棉布、一条毛巾。另准备玻璃球30个、带芝麻的花生豆30个、筷子若干。多媒体课件。

【教学程序设计】

一、创设情境, 引入课题

先播放一段多媒体画面:在冰面上或穿上旱冰鞋在光滑的地面上行走;汽车在雪地上艰难行走, 当轮胎上裹有铁链后就能前进自如了;生锈的铁锁打不开, 当加了几滴油后就可以打开了;运动员赛跑时穿着带有铁钉的跑鞋等。

看完这个, 我们再做一个游戏, 游戏规则是这样的:全班分成十个组, 每组选择一名同学, 同学分别把两种数量相同的玻璃球和外面裹着芝麻的花生豆, 用同样的筷子从一个盒子夹到另一个盒子中, 看一看哪一个容易夹起。

提问:为什么夹玻璃球不容易?

学生回答 (学生利用生活中掌握的知识会解释原因) , 引入新课。

二、新课学习

1. 介绍滑动摩擦力的概念及摩擦的分类。

先请同学们把手平放在桌面上, 手心朝下, 一起来做几个动手实验。

(1) 手平放在桌面上, 用力推或拉, 使手在桌面上运动, 感受有没有一个阻碍手运动的力;

(2) 手平放在桌面上, 用力推或拉, 但保持手不动, 感受有没有一个阻碍手运动的力;

(3) 手平放在桌面上, 保持手不动, 也不用力推或拉, 感受有没有一个阻碍手运动的力。

师问:这个阻碍手运动的力是什么力?

学生回答。 (摩擦力。)

师出示课件:用二个长毛刷毛对毛合在一起, 并产生相对运动, 让学生看到二个毛刷的毛分别产生向不同方向的弯曲。进一步引导学生得出摩擦力是在两个物体表面间产生的, 这个力的作用是“阻碍”物体的相对运动。并且学生也会通过两个面的刷毛的弯曲方向不同进一步理解每个面受到摩擦力的方向。进而引导学生总结出摩擦的概念。

师问:谁来给摩擦力下个定义。

学生回答, 其他学生补充。

师出示课件:摩擦力的定义, 并指出定义中的重点词, 如“相对运动”“阻碍”等。

出示多媒体课件:摩擦力的种类分为滑动摩擦、滚动摩擦以及静摩擦, 以及各自的概念。 (课本中是把滑动摩擦、滚动摩擦、静摩擦合在一起的, 没有具体的区分, 我在这里简单地向学生解释了三种摩擦的区别。)

师:哪位同学能在日常生活你认识的摩擦中分别举出这几种摩擦的例子。

学生回答。 (教师给予指正。)

师指出:当你推箱子时, 箱子越重, 推起来越费力;地面越粗糙, 推起来越费力。看起来, 影响摩擦力大小的因素可能有什么?接下来我们来探究影响滑动摩擦力大小因素。

2. 探究:摩擦力的大小与什么因素有关。

(1) 进行猜想与假设。

师:同学们猜一猜滑动摩擦力的大小可能与哪些因素有关呢?

学生猜想并回答。

学生1:滑动摩擦力的大小是否与压力有关?

学生2:是否与接触面的粗糙程度有关?

学生3:是否与物体运动的速度有关?

学生4:是否与接触面面积的大小有关?

师:同学们, 你们每个组都有一些器材, 请你们根据这些器材来验证你们的猜想。

(2) 指导学生制定探究计划与设计实验。

师:用什么工具来测滑动摩擦力?

生:弹簧测力计。

师:弹簧测力计的拉力和摩擦力是同一个力吗?

生:不是。

师:如何才能从弹簧测力计的读数中知道滑动摩擦力的大小?

生:根据二力平衡的知识。

师:那么实验中应该让木块做怎样的运动?

生:匀速直线运动。

师:这时的弹簧测力计应该怎样调零?

生:放在水平方向然后调零。

师:影响滑动摩擦力大小的因素可能不止一个, 那我们在设计实验时应该注意运用怎样的科学研究方法? (控制变量法。)

学生小组进行实验探究, 每个小组只选择一个问题进行探究, 得出结论。

师:请每组派一位同学到讲台前说说他们组制定出的探究计划, 并在黑板上画出他们设计的记录实验数据的表格。在这个过程中, 注意引导全班同学对他们方案的理解, 特别是对实验记录表格的设计要进行必要的指导。对不太科学的地方引导本组或其他组同学补充完善。

(3) 指导学生进行实验与数据记录, 分析得出实验结论。

在整个实验过程中教师要进行巡视, 并适时进行指导。实验结束后, 四个实验小组的代表公布自己的实验数据, 全班同学共同对这些数据进行分析, 得出实验结论。无论学生的猜想是否与实验的结论相符, 都要对学生进行鼓励, 肯定他们的这种实事求是的探索精神。

实验结束后, 还可以鼓励学生思考:能不能固定弹簧测力计不动而只拉动木板呢?为什么?并且让学生们再简单操作一次, 让他们自己发现这样拉动时弹簧测力计的读数比较稳定, 容易读出正确数值, 实验效果更好, 而且这也更能帮助他们理解“相对运动”的含义。

(4) 师出示课件:让学生都能看清整个影响摩擦力大小因素的实验, 并得到明确答案是压力和接触面的粗糙程度。

师:对于摩擦力来说有时有用, 有时有害, 那么如何增大有益摩擦, 又怎样减小有害摩擦呢?接下来我们一起看一个短片。

3. 怎样增大和减小摩擦。

(1) 播放影音资料有趣的摩擦。 (播放视频《鬼子来了》中潘长江所饰鬼子踩在倒了豆子的地面上摔跤的情景。还有小朋友捉泥鳅的画面, 一捉一滑。播放画面:搬油桶, “移”重于泰山, “滚”轻于鸿毛。)

师问:短片中是如何增大和减小摩擦的?

生答:让学生结合通过实验探究得出的结论、学生刚列举的现象、播放的视频及课本中的实例, 辩证地认识摩擦力在生活中的利与弊, 得出增大和减小摩擦的方法。

增大摩擦:A.增大压力;B.增大接触面的粗糙程度。

减小摩擦:A.变滑动为滚动;B.使接触面分离: (1) 加润滑油 (2) 利用电磁场 (3) 压缩空气。

师出示课件给总结。

(2) 师问“除了短片中的这些摩擦外, 在生活中还有什么地方存在摩擦, 人们是怎样增大和减小摩擦的?”

师:我们生活中处处几乎都有摩擦, 那么假如生活中没有了摩擦会怎么样呢?

学生想象, 大胆发言。

师:从同学们刚才的话中我们都听出来了, 我们的生活中离不开摩擦。随着科学的发展, 我们会不断地改进和创造, 把我们的国家建设得更加美好。

4. 当堂反馈。

(1) 采用讨论的形式, 讨论:

师出示课件:假如生活中没有摩擦力……

生:学生讨论, 假如我们的生活中没有了摩擦力会是什么样呢?

(2) 用多媒体播放一段文字并配上录音, 介绍生活中无处不在的摩擦, 加深对摩擦力的认识。

5. 当堂检测。

见多媒体课件。

6. 课后小结。

本节课同学们表现很出色, 学习很认真, 那么你在本节课的最大收获是什么呢?印象最深刻的是什么?你还想知道什么呢? (学生回答, 完成自我小结。)

三、扩展延伸

“今天同学们实在是太棒了, 个个都是学习的能手!那么, 你们还想不想研究什么呢?老师这里还有几个很难研究的问题, 在座的学习能手们谁敢接受挑战?”出示小纸条: (1) 破解黄鳝善于逃走的秘密; (2) 打桌球时擦的滑石粉有什么用? (3) 下大雪时, 行走在公路上的汽车的轮胎为什么要绑上铁链?

学生总结一节课的收获。

四、课后作业

观察自行车上哪些地方存在摩擦, 其中哪些是有益的, 哪些是有害的, 分别是采用什么办法来增大或减小它们的。

【设计反思】

1. 本节课能很好地体现教与学的交往、互动。在教学过程中, 师生双方相互交流、相互沟通、相互启发、相互补充, 从而达到共识、共享、共进, 顺利地完成了探究任务。

2. 在教学过程中, 教师始终坚持以学生为主体, 教师为主导, 教师处在与学生平等的地位中, 师生之间是一种人性的、和谐的、平等的新型师生关系。

例谈摩擦力做功问题篇9

一、静摩擦力做功问题

静摩擦力是发生在两个互相接触、有弹力作用、接触面粗糙且有相对运动趋势的的两个物体之间,它是一种被动力,由物体所处的状态决定.其做功情况有以下几种情形:

1. 静摩擦力对物体做正功

例1码头工人常用皮带运输机把货物运送到高处,皮带由卷扬机牵引,能匀速顺时针转动.货物一放上皮带,即可与之一起运动,保持相对静止.试求把货物运往h高处时,皮带对货物做的功.

解析:货物受力情况如图1所示,因货物向右上方做匀速直线运动,故有f=Gsinθ.

由于位移s与f方向相同,则有

Wf>0,故摩擦力做正功.

2. 静摩擦力对物体做负功

例2在图1中,如果皮带反转,则可将高h处货物匀速送至地面.试求该过程中静摩擦力所做的功.

解析:因货物匀速运动,故f=G·sinθ,方向沿斜面向上,位移方向沿斜面向下,故.所以摩擦力做负功.

3. 静摩擦力对物体不做功

例3一水平圆盘绕其竖直轴以ω匀速转动,距轴R处有一质量为m的物体正随圆盘旋转(物体与盘无相对滑动),求在转动一周的过程中,摩擦力对物体所做的功.解析:对m在水平面内有.由于静摩擦力的方向与线速度的方向垂直,故任取一很小段位移,则有Wf=f·s·cosθ

=mRω2·s·cos90°=0.

即静摩擦力对物体不做功.

小结:从以上几例不难发现,静摩擦力做功有做正功、负功、不做功三种情形.如果大家进一步深入研究还会发现,若是一对相互作用的静摩擦力做功,则其和必为零.这是因为物体间静摩擦力大小相等,方向相反,两物体又有着相同的对地位移.如果做功,必是一个做正功一个做负功其和为零;如果不做功,其和亦为零.

二、滑动摩擦力做功

滑动摩擦力发生在两个互相接触、有弹力作用、接触面粗糙且有相对运动的物体之间.其做功情况有以下几种情形:

1. 滑动摩擦力做正功

例4如图3所示,水平面上静止放着一质量为M下表面图3光滑的木板,另一质量为m,初速度为v0的木块水平飞上木板.由于摩擦力作用,m最后停留在M上,二者以共同速度v1前进.求m对M的摩擦力对M所做的功是多少?

解析:由于木板向右运动,必然会受到m施予的水平向右的滑动摩擦力作用,设位移为

s,则据动能定理可得:.

此过程中m对M的摩擦力做功Wf>0,是正功.

2. 滑动摩擦力对物体做负功

例5同例4,不难推知M对m的滑动摩擦力水平向左,做负功.其值亦可由动能定理求出.

解析:对m有:,即,做负功.

3. 滑动摩擦力对物体不做功

例6一根木棒沿水平桌面移动时所受摩擦力大小为f,则当棒滑过s距离时,棒对桌面摩擦力所做的功为()

(A) 0

(B)+fs

(C)-fs

(D)不能确定

解析:桌面所受棒的摩擦力的方向向右,但并没有发生位移,故摩擦力没有对桌面做功.故应选(A).(注意:作用点的变化并不代表物体有位移)

影响滑动摩擦力的因素篇10

1 滑动摩擦力的本质

对于生活中普遍存在的力——摩擦力, 人们从很早就对其进行了研究, 对于摩擦力的本质, 存有不同的学说。

1.1 凹凸啮合说

15—18世纪, 科学家提出的一种关于摩擦本质的理论啮合说认为, 摩擦是因互相接触物体的表面粗糙不平而产生的。两个物体接触挤压时, 接触面上的凹凸部分会相互啮合。如果一个物体沿接触面滑动, 两个接触面的凸起部分会相碰撞, 产生断裂、磨损, 进而形成对运动的阻碍。

1.2 黏附说

黏附说是继凹凸啮合说之后的一种关于摩擦本质的理论。最早由英国学者德萨左利厄斯于1734年提出, 他认为两个表面抛得很光的金属之间的摩擦力会增大, 可用两个物体表面充分接触时分子引力增大解释摩擦力。

自20世纪以来, 随着工业和技术的发展, 对摩擦理论的研究进一步深入。20世纪中期, 诞生了新的摩擦黏附论。新的摩擦黏附论认为, 无论多么光滑的两个接触面, 从原子的尺度看仍旧是粗糙的, 用放大镜观察可以发现其表面是凹凸不平的, 好像布满高峰和山谷, 就算经过车床加工的金属表面, 峰高也可达5μm。虽然经过仔细打磨, 峰高可减小至0.1μm, 但对于原子尺度而言, 其仍然是很大的。当两个物体的表面相互接触时, 实际上只有表面上凸起的区域是相互接触的, 这些区域的分子 (原子) 非常接近, 分子 (原子) 间存在非常强的相互作用力。当两个接触点发生相对滑动时, 势必要剪切、破坏原先所有的接触点, 使凸起部分发生断裂, 进而对物体的运动造成阻碍, 便产生了摩擦力。接触点以外的区域中, 分子 (原子) 间的间距较大, 相互作用力很弱, 与实际接触区域相比可忽略不计。

2 滑动摩擦力与接触面积的关系

中学物理教材中给出的滑动正压力摩擦力公式为:

式 (1) 中:N为接触面法向正压力;μ为动摩擦因数。

由式 (1) 可见, 滑动摩擦力大小与正压力成正比, 而与接触面积的大小无关。实际上, “接触面积”是表观上的接触面积, 并非实际接触面积。两物体表面接触时, 实际的接触面积远小于表观上的, 一般只有表观上的10-5~10-1.如果实际接触面积增加, 发生分子间作用的分子数也在增加, 则滑动摩擦力也会相应增加。压力的增加会使实际接触面积增加, 导致滑动摩擦力增加。

而如果压力不变, 对于一定的物体而言, 即使表现接触面积发生变化, 实际的接触面积也不会改变。因此, 宏观上表现为滑动摩擦力与接触面积无关。

3 影响动摩擦因数的因素

动摩擦因数μ实际上是一个简化的物理量, 其与物体表面的粗糙程度不是简单的线性关系。对于粗糙的表面, 接触面的凹与凸部分交错契合会使μ增大;但对于光滑表面, 由于实际接触面积与接触点间的黏结强度提高, μ也会增大, 出现“冷焊”现象。比如, 在制作光学器件时, 往往将两块光学镜片的接触面间打磨得非常光滑, 使之直接接触形成一个整体, 在光学工艺上被称作“光胶”, 实际上不存在任何胶, 只是利用了接触面间的光洁度。

3.1 材料性质对动摩擦因数的影响

分子或原子结构相近的材料互溶性较大, 易发生黏着, 导致动摩擦因数增大;而分子或原子结构差别大的材料互溶性小, 不易发生黏着, 则动摩擦因数一般比较小。比如, 钢铁与钢铁、木材与木材相接触的动摩擦因数会大于钢铁与木材。

3.2 温度对动摩擦因数的影响

对于大多数金属材料之间的摩擦而言, 动摩擦因数随温度升高而降低, 极少数 (比如金与金) 会随温度升高而升高;对于温度不敏感的材料 (石墨) , 动摩擦因数几乎与温度无关。同时, 对于物体的相对运动速度引起温度的变化, 也会使动摩擦因数发生改变。

4 干摩擦力与湿摩擦力

固体与气体、固体与液体之间的摩擦统称为湿摩擦, 固体与固体之间的摩擦称为干摩擦。湿摩擦力是因接触面间的薄黏性流体剪断产生的, 其摩擦系数远小于干摩擦, 因此, 湿摩擦力小于干摩擦力。

在固体接触面间涂上一层润滑油, 可将干摩擦变为湿摩擦, 从而减小摩擦力。比如, 穿上滑冰鞋在冰面上滑行时, 冰刀会使冰瞬间化为水, 即使干摩擦变为半湿摩擦。如果穿冰鞋在地板上溜滑, 即使地面像冰面一样光滑, 但由于干摩擦无法变为湿摩擦, 冰刀依然滑动不起来。

5 接触时间对滑动摩擦力的影响

实验表明, 在一定的限度内, 两物体表面接触的时间越长, 滑动摩擦力越大。产生这种现象的机理有3个方面。

5.1 接触时间对凹凸搭合的影响

在一定的限度内, 随着接触时间的延长, 物体相互接触的两表面上的凸起和凹陷部分相互搭合、相嵌的配对数目会增多, 使表面间发生相互作用的分子数目增多, 凹、凸彼此契合得更加紧密, 如果要发生相对运动, 则需要的剪切力就越强。

5.2 接触时间对表面形变的影响

在一定的限度内, 随着接触时间的延长, 相接触的两物体表面的弹性形变和塑性形变越剧烈。对于弹性形变, 表面上凹陷的部分会更加下陷, 导致发生相对滑动时, 表面上的凸起部分需要爬升的高度增加, 使滑动摩擦力增大;对于塑性形变, 接触表面上的凸起部分在巨大的压强下会破损、断裂, 使互压的高峰彼此契合得更加紧密、牢固, 进而使实际接触面积增大, 有效相吸的分子数变多、分子吸引力变大。

5.3 接触时间对分子对移的影响

在一定的限度内, 随着接触时间的延长, 在相接触的物体表面上, 由于接触点间分子的强相互作用, 发生相互相转移的分子数增多, “冷焊”现象更加明显。相对滑移的运动动能转化为对移分子的热振动能越多, 能量损耗得越大, 进而表现为摩擦阻力增大。

摘要：在分子 (原子) 层面上对滑动摩擦力本质作了简述, 并联系生活实际, 举例说明了影响摩擦力的各种因素, 以期对相关方面的研究提供有意义的参考和借鉴。

关键词：接触面积,分子,摩擦因素,滑动摩擦力

参考文献

[1]温诗铸, 黄平.摩擦力学原理[M].第三版.北京:清华大学出版社, 2008.

浅谈“摩擦力”的教学篇11

关键词：摩擦力大小方向作用点

一、摩擦力产生必须具备三个必要的条件

第一，两个接触的物体之间必须是不光滑的，即μ≠0。

第二，两物体间必须有压力。

第三，两个物体间必须有"相对运动"或"相对运动的趋势"。

这三个条件是缺一不可的。前两条比较容易掌握，第三条是学生比较感到头痛的，什么才叫有相对运动或相对运动的趋势呢？"相对运动"是初中物理中比较难于理解的部分，所以很多学生学习起来吃力，因此有必要加深学生对"相对运动"的理解，不要怕耽误时间，俗话说："磨刀不误砍柴工"。"相对运动的趋势"就更难于判断了，在这里，我们可以用假设法来帮助判断，即：假设两物体间是光滑的，则"相对运动的趋势"就变成了"相对运动"，这一点，学生很容易根据日常现象作出正确的判断。例如：如图1所示，用一水平力把物体A压在粗糙的墙壁上，物体A与墙壁间有无摩擦力？很显然，物体与墙壁间不光滑且有压力，产生摩擦力的前两个条件便具备了，那么物体和墙壁间有没有相对运动的趋势呢？我们假设墙壁是光滑的，从日常经验学生很容易判断物体会滑下来，这样就说明物体与墙壁之间有"相对运动的趋势"所以物体与墙壁间有摩擦力。

判断有无摩擦力，我们还可以用假设法，即我们可以假设有摩擦力力，如果推出矛盾，则说明假设是错误的，也就是没有摩擦力。例如：如图2所示，A、B两物体叠放在一起，现用水平恒力作用于B，使A、B一起匀速前进，判断A、B间是否有摩擦力？我们可以假设A、B间有摩擦力，则A受三个力：重力、支持力、摩擦力。由于A匀速前进，所受力的合力应该为零，而这三个力的合力是不可能为零的，所以假设A、B间有摩擦力是错误的。

二、关于摩擦力的大小

摩擦力分为静摩擦力和滑动摩擦力，不管是静摩擦力还是滑动摩擦力，只要是物体处于平衡状态，（即：静止状态或匀速直线运动状态，物体缓慢其它运动也可以近似地看作为平衡状态），我们就可以利用平衡条件来求摩擦力的大小。

若物体不是处于平衡状态，而是有一定的加速度，这时，我们可以用牛顿第二定律来求摩擦力（包括静求摩擦力和求滑动摩擦力）

当然，对于求滑动摩擦力，我们还可以用公式f=μN来求解，值得注意的是：此公式仅用于求滑动摩擦力的大小，不能用于求静摩擦力。

关于求最大静摩擦力，我们知道，最大静摩擦力比滑动摩擦力稍大，但在粗略的运算中，我们可以认为最大静摩擦力和滑动摩擦力相等。利用求滑动摩擦力的方法来求最大静摩擦力。

综合上述分析可知，要确定摩擦力的大小，首先要分清摩擦力的种类：是静摩擦力、滑动摩擦力还是最大静摩擦力，此外还要搞清楚物体的运动状态，进而采取适当的方法来求解。

三、求摩擦力的方向

这是学生较难掌握的知识点，在分析摩擦力的方向时，关键要搞清楚物体的运动状态。

方法一：物体所受到的摩擦力的方向与物体相对运动或相对运动的趋势方向相反，这里我们要会判断物体相对运动的方向或相对运动的趋势的方向。相对运动的方向容易判断，但相对运动的趋势的方向不容易判断，我们可以用假设法来判断，即：可以假设接触面是光滑的，这样相对运动的趋势方向就变成了相对运动的方向。如放在斜面上的物体，有沿斜面向下运动的趋势，为什么呢？我们可以假设接触面是光滑的，则物体肯定沿斜面下滑，所以说物体有沿斜面向下运动的趋势。物体所受到的摩擦力的方向与相对运动的趋势方向相反，即物体所受到的摩擦力的方向沿斜面向上。

方法二：可以利用假设法，就是假设摩擦力是某个方向的，然后根据受力平衡或牛顿第二定律来求摩擦力，如果求出来的摩擦力是正值，则说明假设的摩擦力的方向是正确的，如果求出来的摩擦力是负值，则说明摩擦力的方向应当与假设的摩擦力方向相反。例如：如图3所示，物体A在F1=2N和F2=3N两个水平力的作用下处于平衡状态，求地面对A的摩擦力的大小和方向？我们可以个假设摩擦力向右，则有：F1=F2+f，解得：f=－1，求得的摩擦力是负值，说明摩擦力的方向与假设的方向相反，应当向左，大小为1N。当然，此题比较简单，我们用其它的方法也可以轻松地得出结果，但作为一种解题的方法，特别是解决比较复杂的问题，如受力较多和物体处于非平衡状态时（即：有加速度时），此方法就显示出它在求摩擦力的大小和方向时的优越性。例如：如图4所示，质量为2千克的A物体和质量为3千克的B物体叠放在一起，在F1=6N和F2=9N的两个水平向右的拉力的作用下一起向右匀加速运动，地面的动摩擦因数为μ=0.1，求A物体所受到的摩擦力的大小和方向？

四、关于摩擦力的作用点

分析摩擦力的作用点时，可分两种情形进行讨论：①两物体接触部分为一点，迪种情摩擦力的作用点即为接触点。②两物体的接触部分是线或面，这种情形，摩擦力的用点应为线或面上的无数个点，可等效为一点。

纠偏四类摩擦力试题篇12

例1 (2012年广州市) 下列摩擦属于滚动摩擦的是 () 。

A.铅笔与卷笔刀间的摩擦

B.旱冰鞋与地面间的摩擦

C.花样滑冰鞋的冰刀与冰面间的摩擦

D.自行车刹车时闸皮与钢圈间的摩擦

典型错解:选A或D, 理由:两者有滚轮;选C, 理由:滑冰鞋都带有滚轮。

错误纠正:A、D中铅笔与卷笔刀间、闸皮与钢圈间的接触面并没有发生变化, 故属于滑动摩擦。C中花样滑冰鞋是冰刀接触地面, 并非如旱冰鞋的滚轮接触地面, 故冰刀与冰面间的摩擦属于滑动摩擦。正确答案应为B。

应对方略:判断滚动摩擦关键是看滚动时接触面是否发生变化;滑动摩擦是指一个物体在另一个物体表面“滑动”时产生的摩擦, 并非所有运动物体间的摩擦都属滑动摩擦, 关键是看这些物体间是否有“相对”运动;静摩擦则是指“相对”静止物体间的摩擦, 静止物体之间不一定都会产生静摩擦, 关键是看这些物体间是否有“相对”运动的趋势。

二、摩擦力的受力分析

例2 (2012年重庆市) 如图所示, 物体A在水平力F的作用下, 静止在竖直墙壁上。当水平力减小为时, 物体A恰好沿竖直墙壁匀速下滑。此时物体A所受摩擦力的大小 () 。

A.减小为原来

B.和原来一样

C.增大为原来的2倍

D.无法判断

典型错解:选A, 理由:摩擦力与压力大小有关, 压力减小一半, 摩擦力也应减小为原来的。

错误纠正:初始物体A被水平力F压在竖直墙壁上静止, 处于平衡状态, 故它在竖直方向上所受竖直向下的重力和竖直向上的静摩擦力, 应为一对平衡力。当水平力减小为时, 物体A沿竖直墙壁匀速下滑, 物体A与墙之间的摩擦已变成滑动摩擦。但物体在竖直方向做匀速运动, 说明此方向仍受平衡力, 即滑动摩擦力大小也等于物重, 因物重不变, 故物体A所受摩擦力的大小和原来一样, 正确答案应为B。

应对方略:此类试题往往会改变情景, 让力在动摩擦与静摩擦之间转换, 设置障碍, 而多数同学往往因惯性思维不加思索地就将其当成同一类型摩擦来处理而造成失误。故同学们在处理此类试题时, 应注意多从物体所处运动状态去进行受力分析就不易出错。

三、摩擦力的运用与防止

例3 (2012年南宁市) 下列做法中, 属于减小摩擦的是 () 。

A.鞋底和轮胎有凹凸不平的花纹

B.自行车刹车时, 闸皮紧压在钢圈上

C.在机器的转动部分安装滚动轴承并加润滑油

D.为了防止传动皮带打滑, 需要把皮带调紧些

典型错解:选D, 原因:将防止传动皮带打滑误看成皮带打滑, 故认为摩擦减小;或想当然认为机器使用时都应减小摩擦。

错误纠正:选项A是增大接触面的粗糙程度而增大摩擦;选项B和D都是增大压力而增大摩擦, 故A、B、D都错。正确答案应为C。

应对方略:减小有害摩擦的方法有:1.减小压力;2.减小接触面的粗糙程度;3.用滚动代替滑动;4.换用摩擦系数小的材料。增大摩擦的方法反之亦然。

四、摩擦力的探究实验

例4 (2012年南昌市) 为了探究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关, 小明同学在老师的指导下做了一系列实验。以下是部分实验步骤。 (实验过程中保持长木板水平且固定)