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第三章 相互作用——力
3.2 摩擦力
導(dǎo)入新課
用彈簧測(cè)力計(jì)拖動(dòng)水平固定木板上的木塊，使它做勻速運(yùn)動(dòng)，測(cè)力計(jì)的示數(shù)等于木塊所受摩擦力的大小。改變木塊和木板之間的壓力，摩擦力的大小也隨之改變。
如果摩擦力的大小跟壓力的大小存在某種定量關(guān)系的話，它們可能是怎樣的關(guān)系呢？
我們知道，兩個(gè)相互接觸的物體，當(dāng)它們相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，在接觸面上會(huì)產(chǎn)生一種阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力，這種力叫作滑動(dòng)摩擦力。
滑動(dòng)摩擦力
原因：
作用點(diǎn)：
有相對(duì)運(yùn)動(dòng)
接觸面
滑動(dòng)摩擦力的方向總是沿著接觸面，并且跟物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反。
滑動(dòng)摩擦力
原因：
作用點(diǎn)：
有相對(duì)運(yùn)動(dòng)
接觸面
方向：
沿著接觸面，與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反。
Ff
Ff
Ff
注意：①不要把“物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向”與“物體的運(yùn)動(dòng)方向”等同。
②滑動(dòng)摩擦力的方向可能跟物體的運(yùn)動(dòng)方向相反，也可能跟運(yùn)
動(dòng)方向相同
我們還知道，滑動(dòng)摩擦力的大小跟接觸面上壓力的大小有關(guān)，對(duì)同一接觸面來說，壓力越大，滑動(dòng)摩擦力越大；
滑動(dòng)摩擦力的大小還跟接觸面的粗糙程度、材質(zhì)等有關(guān)，在相同壓力下，不同接觸面間的滑動(dòng)摩擦力的大小一般不同。
總結(jié)：影響摩擦力大小的因素
材料
粗糙程度
彈力（壓力 ）大小
如果用Ff，表示滑動(dòng)摩擦力的大小，用F壓表示壓力的大小，則有
通過進(jìn)一步的定量實(shí)驗(yàn)，測(cè)量同一接觸面不同壓力下的滑動(dòng)摩擦力大小，結(jié)果表明：滑動(dòng)摩擦力的大小跟壓力的大小成正比。
其中，μ是比例常數(shù)，叫作動(dòng)摩擦因數(shù)。它的值跟接觸面有關(guān)，接觸面材料不同、粗糙程度不同，動(dòng)摩擦因數(shù)也不同。
Ff=μF壓
滑動(dòng)摩擦力
原因：
作用點(diǎn)：
接觸面
方向：
沿著接觸面，與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反。
大小：
Ff=μF壓
①相互接觸，且擠壓（有彈力）
②接觸面粗糙
③有相對(duì)運(yùn)動(dòng)
以木塊在水平木板上滑動(dòng)為例，木塊所受的支持力為FN。由于木塊對(duì)木板的壓力大小等于FN，所以動(dòng)摩擦因素μ也可以表示為
Ff和FN，是接觸面上木塊所受的兩個(gè)力，F(xiàn)f在接觸面內(nèi)且與相對(duì)運(yùn)動(dòng)相反，F(xiàn)N與接觸面垂直。
不同的物體間的摩擦因素不同
【例題】在我國(guó)東北寒冷的冬季，有些地方用雪橇作為運(yùn)輸工具。一個(gè)有鋼制滑板的雪橇，連同車上木料的總質(zhì)量為 4.9×103 kg。在水平的冰道上，馬要在水平方向用多大的力，才能夠拉著雪橇勻速前進(jìn)？ g 取 10 N/kg。
【分析】將雪橇抽象為一個(gè)物體，如圖所示，雪橇在重力mg、支持力FN、馬的拉力F和滑動(dòng)摩擦力Ff四個(gè)力的作用下，沿水平面勻速前進(jìn)。根據(jù)二力平衡條件，拉力F與滑動(dòng)摩擦力Ff的大小相等，而Ff與FN有關(guān)，F(xiàn)N的大小又等于mg，故可以求得拉力F。
解：雪橇所受重力mg＝4.9×104 N，查表得 ＝0.02。
雪橇勻速運(yùn)動(dòng)，拉力F與滑動(dòng)摩擦力Ff 大小相等，即
F＝Ff
由于
FN＝mg
Ff＝ FN＝ mg
故
F＝ mg ＝ 0.02×4.9×103 ×10 N ＝ 980 N
馬要在水平方向用980N的力，才能夠拉著雪橇勻速前進(jìn)。
靜摩擦力
相互接觸的物體處于相對(duì)靜止時(shí)，是不是也可能存在摩擦力？
F靜
F推
人用平行于地面的力推沙發(fā)，沙發(fā)有相對(duì)地面運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，但它沒有被推動(dòng)，沙發(fā)與地面仍然保持相對(duì)靜止。
根據(jù)二力平衡的知識(shí)可知，這時(shí)一定有一個(gè)力與推力平衡。這個(gè)力與人對(duì)沙發(fā)的推力大小相等、方向相反。這個(gè)力就是沙發(fā)與地面之間的摩擦力。
由于這時(shí)相互接觸的兩個(gè)物體之間只有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，而沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以這時(shí)的摩擦力叫作靜摩擦力。
趨勢(shì)：表示事物發(fā)展的動(dòng)向。
相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)可以簡(jiǎn)單理解為：“想動(dòng)卻又沒動(dòng)”或者“可以動(dòng)，但還沒動(dòng)”。是指物體的位置本來要變化的，但是由于受到了靜摩擦力，物體沒有運(yùn)動(dòng)但假若一旦失去了靜摩擦力，物體就會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)。
F推
F靜
靜摩擦力的方向：總是跟物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反。
靜摩擦力
作用點(diǎn)：
接觸面
方向：
沿著接觸面，與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反。
大小：
F靜=F推
①相互接觸，且擠壓（有彈力）
②接觸面粗糙
③有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)
原因：
大小：只要沙發(fā)與地面間沒有產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，靜摩擦力的大小就隨著推力的增大而增大，并與推力保持大小相等。
外力
演示
測(cè)量靜摩擦力的實(shí)驗(yàn)裝置
F-t 圖像
靜摩擦力的大小隨拉力的變化
把木塊放在水平長(zhǎng)木板上，用彈簧測(cè)力計(jì)沿水平方向拉木塊。在拉力F 增大到一定值之前，木塊不會(huì)運(yùn)動(dòng)，此種情況下靜摩擦力等于拉力。
在彈簧測(cè)力計(jì)的指針下輕塞一個(gè)小紙團(tuán)，它可以隨指針移動(dòng)，并作為指針到達(dá)最大位置的標(biāo)記。繼續(xù)用力，當(dāng)拉力達(dá)到某一數(shù)值時(shí)木塊開始移動(dòng)，此時(shí)拉力會(huì)突然變小。
如果用力傳感器代替彈簧測(cè)力計(jì)做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，能夠在計(jì)算機(jī)屏幕上直接得到拉力隨時(shí)間變化的F-t圖像。
靜摩擦力的增大有一個(gè)限度。圖中木塊所受靜摩擦力的最大值Fmax在數(shù)值上等于物體即將開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的拉力。兩物體之間實(shí)際產(chǎn)生的靜摩擦力F在0與最大靜摩擦力Fmax之間，即
0Ff=μF壓
F靜=F拉
皮帶運(yùn)輸機(jī)能把貨物送往高處，也是靜摩擦力作用的結(jié)果。
mg
F靜
瓶子可以拿在手中，靠的是靜摩擦力的作用。
當(dāng)堂練習(xí)
1．關(guān)于彈力和摩擦力，下列說法中正確的是（ ）
A．桿對(duì)物體的彈力總是沿桿的方向
B．靜止的物體不可能受到滑動(dòng)摩擦力
C．物體間有摩擦力產(chǎn)生時(shí)，必有彈力，彈力和摩擦力的方向必定是垂直的
D．物體所受的摩擦力方向可能與物體運(yùn)動(dòng)方向不在同一直線上
CD
2．A、B兩物體按圖中所示甲、乙兩種形式疊放在一起沿斜面勻速下滑，A、B間保持相對(duì)靜止，圖甲中B的上表面與斜面平行，圖乙中B的上表面與水平面平行，則關(guān)于A、B間的摩擦力，下列說法中正確的是（ ）
A．圖甲、乙中均無摩擦力
B．圖甲、乙中均有摩擦力
C．圖甲中有摩擦，圖乙中無摩擦
D．圖乙中有摩擦，圖甲中無摩擦
C
3．為了測(cè)量A、B兩物體之間的滑動(dòng)摩擦力，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示四個(gè)實(shí)驗(yàn)方案。在實(shí)驗(yàn)操作過程中，認(rèn)為測(cè)力計(jì)讀數(shù)即為滑動(dòng)摩擦力的大小，則最準(zhǔn)確的方案是（ ）
C
4、如圖所示，質(zhì)量為m的木塊被水平推力壓著，靜止在豎直墻壁上，若將推力F的大小增加到2F，則(　 　)
A．木塊所受墻面的彈力增加到原來的2倍
B．木塊所受墻面的摩擦力增加到原來的2倍
C．木塊所受墻面的摩擦力方向向下
D．木塊所受墻面的摩擦力不變
AD
5. 如圖所示，A為長(zhǎng)木板，在水平面以速度v1向右運(yùn)動(dòng)，物塊B在木板A的上面以速度v2向右運(yùn)動(dòng)，下列判斷正確的是（ ）
A. 若是v1=v2，A、B之間無滑動(dòng)摩擦力
B. 若是v1>v2，A受到了B所施加向右的滑動(dòng)摩擦力
C. 若是v1D. 若是v1>v2，B受到了A所施加向左的滑動(dòng)摩擦力
B
A
v2
v1
A
完成課后相關(guān)練習(xí)

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