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滑动摩擦力
物理（必修1）
第三章 相互作用
3 摩擦力(1)
卢正强
《北京日报》报道过这样一则消息：一位中年男子跑步时被西瓜皮滑倒，送到医院抢救，已经脉搏全无，一块西瓜皮害了一条人命，真是不幸！那么，这一飞来之灾究竟是什么原因引起的呢？
（1）在地面上滚动的足球，为什么最终会停下来？
（2）为什么车辆的轮胎上都有凹凸不平的花纹？
（3）旅行箱下面为什么要装轮子？
（4）为什么生锈的锁放点碎小铅芯后就容易打开
知识目标：
1、什么是摩擦力，摩擦力的特点是怎样的。
2、什么是静摩擦力，静摩擦力的大小和方向，产生的条件。
3、什么是最大静摩擦力，及与最大静摩擦力有关的因素。
4、什么是滑动摩擦力，滑动摩擦力的大小与什么因素有关，对动摩擦因数的理解。
5、求滑动摩擦力的大小与求静摩擦力大小的区别。
6、如果设法增大或减小滑动摩擦来利于生产和生活。
7、什么是滚动摩擦，滚动摩擦的应用。
摩擦力
当一个人用力推地面上的木箱，没有推动的原因是什么呢？
摩擦力是一种常见的现象，两个相互接触的物体，当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时，在接触面上产生阻碍相对运动的力。
1、滑动摩擦力
相互接触的两物体，一个物体在另一物体表面相对滑动时受到的阻碍它相对滑动的力。
怎样理解相对滑动
问题1：小车在地面上运动，小车与地面是否相对运动？
V
怎样理解相对滑动
问题2：物体随小车一起运动，物体与小车是否相对运动
V
小车与物体间无摩擦力
物体与小车保持相对静止
怎样理解相对滑动
问题3：物体随小车一起运动，但物体相对运动小车向后运动
V车
V木
V车＞ V木
怎样理解相对滑动
问题4：物体随小车一起运动，但物体相对运动小车向前运动
V木
V车
V车＜ V木
滑动摩擦力大小与物体间压力的关系
将质量为m的木块放在固定的有粗糙表面的水平木板，用力F拉木块，使木块沿水平面匀速滑动，记录拉力F的值。通过在木块上加砝码改变压力N，同时改变拉力F，仍使木块沿水平面匀速滑动，记录各次的N、F值，研究N与F的关系。
实验结果表明：当接触面相同情况下，随着压力N的增大，摩擦力f的大小 ；并f/N的大小 。这说明滑动摩擦力的大小与压N大小 。压力相同情况下，接触面越粗糙摩擦力 。
增大
不变
成正比
越大
小结：在接触面情况一定的情况下，摩擦力的大小跟压力成正比
f＝uFN
u是动摩擦因数，由接触面的材料和粗糙程度决定，是没有单位的，u是F与FN的比值。与接触面面积无关，与运动状态无关。
动摩擦因数
几种材料间的动摩擦因数
材料 动摩擦因数 材料 动摩擦因数
钢—钢 0.25 钢—冰 0.02
木—木 0.30 木头—冰 0.03
木—金属 0.20 橡胶轮胎—路面（干） 0.71
皮革—铸铁 0.28
动摩擦因数μ总是大于0而小于1的。理想化的光滑表面可以认为μ=0。
（1）关于滑动摩擦力，下列说法正确的是
A、物体在支持面上的滑动速度越大，滑动摩擦力也一定越大；
B、滑动摩擦力的方向一定与物体相对支持面的滑动方向相反；
C、接触面的滑动摩擦系数越大，滑动摩擦力也越大；
D、滑动摩擦力的方向与物体运动方向相反。
知识反馈性练习
静摩擦力
直接接触的两个物体间发生相对运动趋势，而没有相对运动时，接触面间的阻力叫做静摩擦力。
静摩擦力产生的条件
摩擦力与弹力一样，都发生在直接接触的物体之间。
去推一个放在房间的木箱时，只有地面才会对木箱产生摩擦力，天花板是不会阻碍木箱的运动趋势的。
在理想状态下，如果接触面中有一个绝对光滑则也不会产生摩擦力，因此产生摩擦力的首要条件是：
① 直接接触，且接触面粗糙；
静摩擦力产生的条件
下面放在水平地面上的木块是否受到地面的静摩擦力呢？
木块虽然与地面接触，但并没有向任何一方运动的趋势，也不会受到任何一个方向的静摩擦力。
放在墙角的一个木块，木块与墙壁间没有挤压（弹力），当从外向里推木块时，墙壁也不会阻碍木块的运动。
因此产生摩擦力的另外的条件是：
② 接触面间存在弹力；
③ 接触面间要有相对运动或相对运动的趋势。
例一：
请根据摩擦力产生的条件，判断下图中A物体与哪些表面存在摩擦力。
甲 乙 丙
甲图中，A物体在重力的作用下，有下滑的趋势，物体A与表面之间存在静摩擦力。
乙图中，A物体与下表面接触且有压力，但没有某个方向运动的趋势，A与下表面不存在摩擦力，与侧表面没有直接接触，也没有摩擦力。
丙图中，A物体与下表面接触且有压力，某人推A物体，使其有向右运动的趋势，A与下表面存在静摩擦力，与侧表面没有直接接触，没有摩擦力。
静摩擦力的大小和方向
摩擦力产生的本质是因为接触面粗糙引起的，看起非常光滑的表面，在显微镜下依然可以看到表面凹凸不平。
摩擦力的作用点在接触的表面上。
由物体的平衡条件可知，静摩擦力的大小与外力的大小相等，方向与相对运动趋势方向相反。
最大静摩擦力
水平拉动一个物体时，当拉力达到某一值，物体会突然动起来，且拉力也突然变小到某一值。
静摩擦力的最大值 Fmax 在数值上等于物体刚刚开始运动时的拉力，Fmax 即为最大静摩擦力。
例二：
在东北的冬季伐木工作中，伐下的木料常装在雪橇上，马拉着雪橇在冰道上滑行，将木料运出。一个有钢制滑板的雪橇，连同木料的总重量为4.9×104N。在水平的冰道上，马要在水平方向用多大的力，才能够拉着雪橇匀速前进。
分析：雪橇与地面间的阻力属于滑动摩擦，马拉着雪橇匀速前进时，拉力与阻力大小相等。
∵ 正压力的大小为车与木料的总重，即：
通过查表可以知道木头与冰之间的动摩擦因数为：
∴ 摩擦力：
滚动摩擦
生活中还有一种摩擦为滚动摩擦，滚动摩擦是一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦。
复杂问题中怎样求摩擦力的大小？
例三：重量为100N的木箱放在水平地板上，至少要用40N的水平推力，才能使它从原地开始运动。木箱与地板间的最大静摩擦力为 N。木箱从原地移动以后，用38N的水平推力，就可以使木箱继续做匀速运动。这时木箱所受的滑动摩擦力为 N，动摩擦因数为 。
解：物体刚好推动时用的力等于最大静摩擦力；
40
虽然滑动摩擦力可以用F=μFN来求得，但并不是唯一的方法，我们可以根据二力的平衡知道：物体匀速直线运动时，推力正好等于地面施加的滑动摩擦力。
38
0.38
练习：
1、叉车推着大箱子前进，风把一张广告纸吹到箱子前面竖直的壁上没有掉下，原因是：
A、风对纸的压力抵消了纸所受的重力
B、箱壁对纸的压力抵消了纸所受的重力
C、箱壁对纸的摩擦力抵消了纸所受的重力
D、箱壁对纸的摩擦力大于纸所受的重力
2、关于摩擦力，下列说法中正确的是：
A、摩擦力方向总是跟运动方向相反
B、相互压紧且接触面粗糙的物体之间一定有摩擦力
C、相互接触的物体间的正压力增大，摩擦力一定增大
D、物体受到静摩擦力的大小，跟接触面的粗糙程度无关
C
D
练习：
3、对于两个相互接触的物体，下列说法中正确的是：
A、有弹力必有摩擦力
B、有弹力不一定有摩擦力
C、有摩擦力必有弹力
D、有摩擦力不一定有弹力
4、自行车在平直公路上匀速行驶过程中，则：
A、前后轮受到的摩擦力均向后
B、前后轮受到的摩擦力均向前
C、前轮受到的摩擦力向前，后轮受到的摩擦力向后
D、前轮受到的摩擦力向后，后轮受到的摩擦力向前
BC
D
练习：
5、一木箱重100N，放在水平地面上，木箱与地面的动摩擦因数为0.2，当用80N的力去推木箱时，下列说法正确的是：
A、不知道最大静摩擦力，无法判断是否运动
B、所受摩擦力为静摩擦力，大小为80N
C、所受摩擦力为滑动摩擦力，大小为80N
D、所受摩擦力为滑动摩擦力，大小为20N
6、关于一只皮球与地面间的摩擦力的说法中正确的是：
A、静摩擦力一定大于滑动摩擦力
B、发生滚动摩擦时，阻力最小
C、发生滑动时，阻力最小
D、最大静摩擦力一定大于或等于滑动摩擦力
D
BD
注：中学物理中，如果题中没有特别提到最大静摩擦力为多少，可以认为最大静摩擦力正好等于滑动摩擦力。
小结：
摩擦力
产生条件
1、两物体接触且接触面粗糙
2、有相互作用的压力——垂直于接触面的弹力
3、有相对运动或相对运动趋势
分类
滑动 摩擦力
④ 动摩擦因数：与接触面的材料和粗糙程度 有关
① 概念：一个物体相对于另一个物体有相对运动趋势时产生的摩擦力
② 方向：与相对运动趋势方向相反
① 概念：一个物体在另一个物体表面上相对 于另一物体滑动时产生的摩擦力
② 方向：与接触面相切，跟物体间相对运动 的方向相反
③ 大小：由二力平衡求得，0③ 大小：F=μFN
静摩擦力
滚动摩擦
