摩擦力是初中物理较难掌握的概念之一,一直以来都是传统教学的重点和难点。下面我为你整理了初中物理摩擦力教学设计,希望对你有帮助。
一、教学目标
(一)知识与技能
1.能根据生活体验认识摩擦力;
2.能根据二力平衡的条件,用弹簧测力计粗略测量水平运动物体所受的滑动摩擦力;
3.通过实验探究,了解改变滑动摩擦力大小的方法;
4.认识摩擦在生产和生活中的利用与防止,并能正确说出增大或减小摩擦的方法。
(二)过程与方法
1.经历研究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关的实验过程,能表述滑动摩擦力的大小跟接触面所受的压力和接触面的粗糙程度的关系;
2.通过科学探究活动,使学生体验控制变量法在物理研究过程中的应用,培养学生乐于参与、勇于创新的意识和设计实验、分析概括的能力。
(三)情感、态度与价值观
1.通过观察与实践使学生了解摩擦在实际中普遍存在,既有利也有弊。培养学生思考问题的辩证观点;
2.通过生活中实例的研究,激发学生用所学知识解决实际问题的热情。
二、教学重难点
本专题是在弹力、重力之后,研究第三种常见的力──摩擦力。弹力、重力等知识的学习可以对摩擦力的学习起到正向迁移的作用,另一方面,本节的知识又为力的概念的形成起到巩固和深化的作用。
本节内容由“摩擦力”和“摩擦的利用与防止”两部分内容组成。教学的重点是测量水平运动的物体受到的滑动摩擦力。这个实验是《课程标准》中规定的必做的测定性实验。为突出重点,选取研究影响滑动摩擦力大小的因素作为探究性实验,这需要学生具有测量滑动摩擦力的实验技能。另一方面,它又是一个难得的训练学生开展科学猜想、实验检验、分析论证的好选题。因为学生虽然对摩擦现象不陌生,但对滑动摩擦力的大小与哪些因素有关却不清楚。
摩擦现象在生活中很常见,有些摩擦是有益的,有些是有害的。有益的摩擦应该增大,有害的摩擦应该减小。针对这些问题的讨论,有助于学生领悟客观事物之间的辩证关系。
三、教学策略
对摩擦现象,学生们有丰富的感性认识。可从日常生活中常见的摩擦现象引入新课。例如可先向学生提问:自行车在水平道路上滑行时,无论路面多么光滑,总会慢慢停下来,为什么?(回答:受到地面的摩擦力。)通过讨论使学生认识:相互接触的两个物体,当它们做相对运动时,接触面间就产生摩擦力阻碍相对运动。这里不要解释动摩擦和静摩擦的问题。
要探究摩擦力大小与压力及接触面粗糙程度的关系,需要解决三个问题:摩擦力的测量问题,实验的研究方法问题以及实验器材的选择问题。摩擦现象学生比较熟悉,要先引导学生对摩擦与哪些因素有关做出猜想,然后让学生按照课本提示,独立完成实验,包括自己设计实验,自己设计表格记录实验数据,自己得出实验结论等等。教师只需提供必要的实验设备即可。
摩擦与我们息息相关。指出有时摩擦是有益的,有时是有害的。应该研究增大摩擦和减小摩擦的方法。然后让学生阅读这段课文。读完课文后,通过讨论先得出增大摩擦的方法并举出实例;再得出减小摩擦的方法并举出实例。对利用滚动减小摩擦,可以让学生自己动手做一做实验,亲自感受一下利用滚动可以减小摩擦。对加润滑油减小摩擦,学生比较熟悉。但对利用气垫减小摩擦,学生不熟悉,教师可适当做些说明。
四、教学资源准备
多媒体、弹簧测力计、带挂钩的木块(侧面积不同)、砝码(或钩码)、长木板、棉布、毛巾等。
五、教学过程
教学环节教师活动学生活动设计意图
导入新课
(5分钟)播放视频:足球在草地上滚动越来越慢,最后停下来;矿泉水的瓶盖上有许多竖纹;运动员赛跑时穿着带有铁钉的跑鞋;汽车在雪地上行走艰难,而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等等)。
思考:这些现象都与什么有关?摩擦总是阻力吗?摩擦总是有害吗?学生观赏并思考,初步了解摩擦力,它可能是阻力,也可能是有用的动力。体会物理与生活的密切关系,激发学习兴趣。
新课教学
(30分钟)(一)摩擦力
先请同学们把手平放在桌面上,手心朝下,一起来做几个小实验。
(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。
教师演示实验: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。
思考:
(1)摩擦力是在什么情况下产生的?
(2)摩擦力的作用点在哪里?
(3)摩擦力向什么方向?
(4)摩擦力的作用是什么?
在此基础上得出摩擦力的定义,了解摩擦力的作用点在两个物体的接触面上。摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反。
摩擦力作用:总是阻碍物体间的相对运动。学生动手实验,说出自己的体验,初步了解摩擦力及其产生。
学生观察、思考、讨论后总结得出结论:两个相互接触的物体,当它们做相对运动时,会在接触面上产生阻碍物体相对运动力,这个力就叫摩擦力。
充分发挥实验在物理教学中的促进作用,帮助学生理解物理概念和规律。这里采用的方法是从特殊到一般,从具体形象到抽象概括,由浅入深,符合初中学生的认知规律。
(二)测量滑动摩擦力
演示:把木块放到水平桌面上,弹簧测力计通过绳子拉着木块前进。思考:木块在水平方向受哪些力?画出力的示意图。怎样知道木块所受摩擦力的大小?
总结:只有把物体放在水平支持面上,让弹簧测力计沿水平方向拉着物体做匀速直线运动时,滑动摩擦力的大小才等于弹簧测力计示数。通过思考讨论让学生明确:测滑动摩擦力的工具是弹簧测力计;弹簧测力计测量的是拉力,不能直接测量摩擦力;测量时应用了二力平衡的知识。
培养科学探究能力
(三)研究影响滑动摩擦力的因素
(1)提出问题:根据你的生活经验,请你猜想一下滑动摩擦力的大小可能跟哪些因素有关?
(2)猜想或假设:滑动摩擦力可能与接触面的粗糙程度有关,可能与压力有关,可能与物体运动速度有关,可能与接触面积的大小有关。
(3)设计实验: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?如果我们先探究滑动摩擦力与压力和接触面粗糙程度的关系,应怎样改变压力大小?怎样改变接触面的粗糙程度?请设计实验步骤和实验记录的表格。
下面的实验记录表格供参考。
实验次数接触面的材料压力变化情况摩擦力f摩/N
1木块与木板不变
2木块与棉布不变
3木块与毛巾不变
4木块上放1个钩码,再放到木板上变大
5木块上放2个钩码,再放到木板上最大
(4)进行实验与收集证据:按设计好的步骤进行实验,将实验数据记录在表格中。
(5)得出结论:在压力相同时,接触面越粗糙滑动摩擦力越大;在接触面的粗糙程度相同时,压力越大滑动摩擦力越大。
摩擦力与物体运动速度和接触面积是否有关,请同学们继续探究。
下面的实验记录表格供参考。
实验次数木块放置方式接触面积大小弹簧测力计示数摩擦力f摩/N
1平放大
2侧放小
3立放最小
学生汇报:摩擦力与物体运动速度和接触面面积无关。
引导学生总结影响滑动摩擦力的大小的因素:接触面的粗糙程度和压力的大小。滑动摩擦力大小与速度大小、接触面积大小无关。学生思考,回答。
每次只改变可能影响滑动摩擦力大小因素中的一个,其他因素保持不变,测出滑动摩擦力大小并记录。
培养科学探究能力
(四)摩擦的利用与防止
让学生回忆或回放刚开始上课时的视频,思考并回答:摩擦总是阻力吗?摩擦总是有害吗?怎样增大和减小摩擦?
实验:用滚动代替滑动能减小摩擦。
(1)将一个实验小车放在水平桌面上,用弹簧测力计沿水平方向拉动,使小车做匀速直线运动,记录示数大小。
(2)将小车倒过来,轮子朝上放在水平桌面上,再用弹簧测力计沿水平方向拉动,使小车做匀速直线运动,记录示数大小。
(3)比较两次弹簧测力计示数,能得出什么结论?
通过联系生产和生活中的摩擦实例,认识生活中摩擦无处不在,有些摩擦对我们有益,有些有害,并能正确说出增大或减小摩擦的方法。思考、回答,动手实验。
培养分析思考能力。
课堂小结
(5分钟)通过今天的学习,同学们有哪些收获?在实验探究中又存在哪些问题?还有什么想探究的问题?学生可以个别回答,或相互交流,在交流的基础上进行学习小结。促进知识的巩固掌握。提升学生的交流表达能力。
一、教材分析
2017年审定的人教版新教材,本节与以往教材不同之处有两点,一是从学生的亲身体验入手感知物理知识,二是增加了一些更直观的有关摩擦力的彩色插图,更多的从生活中理解摩擦力。这是本节的知识体系,包括认识摩擦力、影响摩擦力大小的因素和生活中的摩擦力三部分。
教材的地位和作用:(1)摩擦力是学习了弹力、重力后的又一种重要而常见的力,是力学的基础。 (2)这不仅是二力平衡的应用,而且为后面的功和简单机械的学习,甚至高中学习做好铺垫,在力学中具有承上启下的作用。(3)不但使学生学习到摩擦力的有关知识,而且是学生对探究、分析和解决问题能力的升华,同时也逐渐培养学生养成科学探究和重视知识应用的好习惯。
二、学情分析:
初二学生虽具备了初步的归纳能力,但探究能力有差异,知识应用能力有待提高,在探索过程中乐学、会学,提高能力是关键。
三、教学目标:
1、知识与技能:
(1)知道什么是摩擦力 。
(2)知道滑动摩擦力大小与什么因素有关。
(3)能运用所学知识解决增大和减小摩擦的具体问题。
2、过程与方法:
感受体验实验探究、归纳总结定义结论、巩固应用解决问题。
3、情感态度和价值观:
激发学习兴趣、增强学习信心、加强团队合作、培养创新精神。
重点:(1)影响摩擦力大小的因素;
(2)解释生活中摩擦现象。
难点:探究影响摩擦力大小的因素。
难点突破的措施:激趣诱导,以多种方式指导教学,把时间教给学生,发现问题,解决问题。
四、教学方法
教师是课堂的主导者。通过游戏引入、激发兴趣;创设情境,形成新知;设疑启发,引导探究;辩论比赛,巩固新知,对学生进行适时正确的引导。
学生是课堂的主体。学生利用对教材的预习,通过师生合作,生生合作,最终形成物理知识、技能和方法。
五、教学流程
教学流程分六个环节,分别是游戏引入、感受体验、科学探究、知识应用、回顾反思、作业布置。
1、游戏引入:
初二学生活泼好动,对知识的渴求欲强,在新课开始我采用游戏引入,男生用一个涂油的碗,女生用一个干净的碗,在学生都不知情的情况下,比赛抓碗游戏,而力气小的女生却出乎意料的赢了。创设情境教学,引人入胜,引出新课,为这节课顺利的进行打下基础。
2、感受新知:
问题是知识的产生点,通过自己的亲身感受体验,教师用拟人的口吻,类比拔河,提出问题,贴近学生的生活实际,便于学生接受,使师生间的距离拉近。
生生合作,说出摩擦力的定义,培养学生的归纳总结能力。
然后采用抢答的方式说出作用点和方向,不仅巩固新知,还活跃了课堂气氛。
摩擦力的方向是理解摩擦力的一个难点,学生对运动方向和相对运动方向混为一谈,而且生活中的一些经验使学生总认为摩擦力就是阻力,教师通过引导学生分析人走路,同时解决了上面两个问题。而采用举手指的形式增加学生的参与度。
我设计了摩擦力大搜索这一环节,把学生分成两大组进行举例比赛,在这种交流中学生的表现欲被调动,使两个知识点顺利衔接,为突破难点做好铺垫。
3、科学探究:
根据学习金字塔的理论,只有让学生动手操作,甚至是教别人或马上应用才是最高效的学习方法。在本环节学生说出自己想探究的问题,从生活经验进行多方位的猜想,拓展学习思路,小组自行合作设计实验方案,特别是如何探究影响摩擦力的因素,通过生生交流学会,通过我设计的火眼金睛环节等多种方式,真正学会控制变量法这一科学的探究问题的方法,学生在尝试成功的喜悦之后,信心更足了,而教师此时及时肯定他们的猜想,,鼓励他们合理分工后动手去验证,引导他们进行数据分析,而对于学生的其他猜想,也广泛讨论实验,本实验根据学生的猜想变量太多,小组合作分两个阶段有秩序的进行实验,使课堂活而不乱,得出规范的结论,最后交流与评估。教师不仅仅关注学生学习的结果,而且还重视学生的学习过程,即使是失败了,反思后再实践验证,这也是一种收获。本环节,我采用小组实验比赛的方式,选出几个优胜小组来。
目的一是学会科学的探究问题的方法,增强学习信心;二是培养学生的主动性、创造性、合作意识和团队精神;三是突破了本节课的难点。
为了让学生多角度、多方法解决问题,开拓学生的思维,我设计了通过手和桌子探究摩擦力的方法,简单且可操作性强,有利于学生对影响摩擦力的这两个因素的进一步理解。
4、知识应用:
根据学生学习注意力不持久的现象,在此掀起课堂的高潮,我设计了辩论赛这一环节,主要有四个目的,一是在课堂中引用竞争机制,以新颖的形式激发学生的学习兴趣,调动学习积极性;二是增强学生的应用物理知识的能力;三是培养学生的语言表达能力;四是顺利的进行知识点间的过渡。
再薄的一张纸也有它的两面性,通过上面的辩论我们知道了生活中的摩擦力的两面性,所以要增大有益摩擦,减小有害摩擦,通过实例说出了具体的方法,从系鞋带到磁悬浮列车,加上老师展示的一些图片,使学生大开眼界。这样不仅教会学生辩证的看问题,同时也培养了学生的发散思维,激发了对知识的渴求和对科学的热情。通过聪明屋的这一环节,,等到知识的升华。
5、回顾反思
达标测试环节,检验学生在本节课的学习效果。
小结部分,先让学生主动总结,学生交流,看谁的收获多,查漏补缺,让学生学会知识的梳理,形成系统的知识体系。
六、作业布置:
作业题设计注重知识的应用和创新,简单而新颖,让不同层次的学生都有所收获。
这时我的板书设计,一目了然。
七、设计思路
我们学校一直推行“1525高效生命课堂”教学模式,目的是把更多的时间交给学生。在这节课中,教师激趣诱导,情景教学;学生探索发现,合作探究,同时加强合作交流,打造高效而有生命力的课堂。
度微八毫斤度
初中物理生活化教学研究论文
第一篇
一、紧密联系生活,创设情境,引出物理问题
教材知识是经过抽象概括的,初中学生虽然有了一定的抽象思维能力,但形象思维依旧起主要作用。要让学生对抽象的物理知识有深入的理解,那就需要在课堂中,结合教学内容从生活中选取学生熟悉的生活素材,引入物理知识(现象),并提出相关的问题启发学生思维,这样才能更好地引导学生学习物理。首先,要注重引导学生在动手操作中感受物理现象。初中学生好动、思维敏捷,但归纳概括能力不强。在物理教学中,教师以生活现象引导学生动手操作,让学生在操作中提出问题,能更好地激发学生的学习兴趣。如在“声音的产生和传播”教学中,学生刚接触物理,对一些物理现象还较为陌生,虽然学生在生活中都知道声音是什么,但对声音产生的条件还较为模糊。为此,教学中教师先引导学生利用身边的课本、课桌、手等制造出声音,接着再提出问题“声音是怎样产生的”从而顺利引入课题。其次,要注重结合多媒体展示生活现象,提出问题引导学生进入课题。在物理教学中借助多媒体的演示和播放功能呈现物理现象,直观而生动,能更好地激发学生的学习兴趣。如在“熔化和凝固”教学中,为更好地让学生了解“熔化和凝固”的概念,教师以多媒体展示铁矿石在高炉中熔化为铁水,从高炉中倒出的铁水凝固成铁板;实验室里在低温状态下制得液态氧、氮和固态氧氮;不同季节、气候下的水的状态变化,然后引导学生联系生活实际说说熔化的例子,从而引入学习内容。
二、借助生活经验,探究分析物理问题
初中物理所研究的内容大多和生活有着密切的联系,学生对很多物理现象有常识性认识,但没有经过抽象概括。因此,在教学中,教师要注重引导学生借助已有的生活经验来探究和分析物理现象,通过对多个具有共性的物理现象的分析,找出其本质属性,从而抽象出物理知识,促进学生的知识构建。首先,借助生活现象引导学生分析问题。如在“动能和势能的相互转化”教学中,要让学生理解动能和势能之间可以相互转化是难点,教学中教师先用幻灯展示地面上的两个大小一致而深度不一的铅球留下的印记,让学生分析哪个印记是较高处铅球落下时留下的,学生根据“爬得高、摔得狠”的生活经验很容易知道印记深的是较高处铅球落下时留下的。那么,为何更高处铅球落下时所留下的印记就深一些呢?以此问题引导学生进行探究,学生很快明白铅球越高,下落到地面时的速度越快,在此基础上引入实验探究,学生就比较容易理解动能和势能之间的相互转化。其次,要注重借助小实验引导学生分析物理问题。在物理教学中经常出现一些学生生活中没有看到或很陌生的现象,此时要让学生理解这些现象,教师就可借助小实验帮助学生理解。如声音的传播中关于“真空不能传播声音”的知识点,因学生生活中真空现象很少,教师直接讲述效果不是很好。教学中教师可将一个小铃铛放入烧杯,让学生摇晃并听其发声,然后利用注射器抽出其中的空气,再让学生摇晃听,这样,学生对这一知识点不但印象深刻,也能很好地理解“真空不能传播声音”。教学中,教师还可以鼓励学生动手实验,自制实验仪器进行实验,引导学生在动手操作中理解物理知识。
三、结合生活问题,利用知识解决问题
新课改下的初中物理更加注重对学生科学实践能力的培养,通过课堂教学引导学生构建物理知识,教师要注重结合教学内容和生活实际,设计具有可行性的实践问题,引导学生利用课堂知识分析和解决这些问题,从而培养学生的科学实践能力。首先,要引导学生借助物理知识分析生活中的现象。课堂教学后,教师要结合教学内容引导学生借助课堂中所学的知识分析生活中的现象。如汽车驾驶室外面的观后镜为什么是一个凸镜?轿车上装有茶色玻璃后,行人很难看清车中人的面孔?工人师傅在砌墙时,为何常常利用重锤线来检验墙身是否竖直?如何检验?其次,要引导学生利用物理知识分析和解决生活问题。如夏天天气太热,有什么方法降温?汽车发动机常常用水来散热,如果不用水,又有什么好办法等。
第二篇
一、入门阶段的现象引入
初中的物理知识对于学生来说是既陌生也熟悉。说它陌生,是因为其中包含有大量的物理专业知识和概念,这是学生以前所不曾见过的,而且有的概念非常相近,稍微不注意就会造成混淆。说它熟悉,是因为所学习的知识有一种似曾相识的感觉,好像在小学的自然科学课程里面学过,但是稍微深入一点,学生便弄不清其中所存在的一些物理原理。因而对其来说,怎样恰当的引入物理课题成为了教学的重点所在。事实证明,采用与生活实例相结合的方式来引入所产生的效果是值得肯定的。比如在初中物理的“摩擦力”概念引入中,我们可以从班上挑选出一名身体比较结实强壮的男生,然后挑选出一名娇小的女生。让穿上旱冰鞋的男生和穿着平底鞋的女生之间进行拔河比赛。让同学们预测拔河的结果,最后对所有的同学进行追问道,为什么男生会输给女生呢,是因为男生的力气不够大吗?此时同学们纷纷就刚才看到的现象讨论起来,有人说是由于鞋子的原因,而有人说这是运气造成的结果。这时我在顺势的抛出“摩擦力”这个概念,这样产生的教学效果比起直接切入来要好得多,同学们也能够从这次拔河比赛中体会出更多的“摩擦力”,从而对于课堂学习留下深刻的印象。
二、讲解时期的实例阐述
初中物理的学习中存在着大量的定律需要学生去学习,这些定律不仅读起来拗口,记忆起来也不是很方便,许多同学正是在这种情况下打消了对于物理学习的信心。物理定律就像我国古代的文言文一样,其阐述的并不是什么高深的内容,只要经过适当的翻译,将其与现代生活关联起来,理解其中的内涵并不是一件很难的事情。因此,从在抽象的物理定律与具体的生活事务间搭建一座桥梁,将复杂的问题简单化中找到突破口则为我们教学提供了一条捷径。比如在讲解到牛顿第一定律时,学生对于力只是改变物体运动状态的原因,而不是使得物体运动的原因这一解释感到难以理解。这时我们引入生活中踢足球的例子来说明。足球为什么会从静止的状态突然动起来(运动员的脚给予了足球一个向前的,改变运动状态的力作用)、足球为什么会在空中运动这么长的时间(运动中并没有力来维持这个状态)、足球最后在草地上的速度会减为零(足球与草地之间的摩擦力作用使得足球的速度降为零,足球的运动状态再一次受到力作用而改变)。如果我们以上述方式来讲解牛顿第一定律中所蕴藏的规律,那么学生学习起来也就相对容易的多,学习的时效性就会有一个显著的提升。
三、实验过程的生活回归
在初中的物理教学中,实验环节是必不可少的。在实验环节中学生们可以体验到动手带来的快乐。但是当前的初中物理实验存在着一个小的问题,那就是实验过于的简化,以至于显得与生活脱节。本来初中的物理实验都是以日常生活中的物理现象为蓝本的,为了方便学生学习,将其进行一定的简化,但是有时候这种实验在简化后反而看不到生活中的影子,偏离了原有的教学轨道。因而怎样还原实验的本身,让其回归生活,发挥其应有的作用成了我们所必须解决的问题。比如在对于摩擦力方向的`判定上,同学们往往拿捏不定,我们不如摆脱现有实验条件的束缚,邀请学生到结冰的草地上,让其摆出加速滑冰的姿势。学生们一只脚向前滑动,另外一只脚使劲的向后蹬地。这时人体应该受到两个方向的摩擦力作用。而人体前进的方向正是摩擦力较大的那个方向,同学们在亲身体验这一差别之后,自然而然会做出摩擦力方向的正确判断,这比通过简单的物理实验判断出方向来要好得多。
四、习题作业中的问题融入
目前,很多学生能够在课上对于所学习的物理知识有一个很好的掌握,但是到课后面对生活中的一些具体问题,却难以用物理的角度去解答。这就暴露出学习初中物理是为了什么这个弊端。学习是为了什么,当然是为了解决实际生活中所存在的问题。但是现在的初中物理课程学习好像并不是以这个为出发点的,反而是以为了对付考试为主要目的,显然这种做法是不可取的。我们所能够做的,就是要想方设法的让学生走出应试教育这个瓶颈,帮助他们发现和发掘这其中背后所蕴藏的物理原理。为此,在课后习题中融入与物理有关的生活现象将会是一个非常好的解决方案。比如可以给学生布置一道这样的家庭作业,让学生在课后统计出家中家用电器的功率,学生在完成这个作业的过程中,便会对于电功率这个概念有一个更为深刻的认识。也可以让学生在保证人身安全的前提下去查看家中的电表,尝试着读出上面的示数,这样学生立马能够将课上所学的知识转化为现实生活中的某些技能。还可以让学生对着这个月的用电账单来核对下家中的用电情况,根据账单上的数字,要求学生从用电金额中换算出实际的用电量,学会千瓦时和度数之间的相互转换。综上所述,要想实现中学物理教学与生活之间的紧密结合,我们必须抓住物理教学的四个主要方面,即入门、讲解、实验及作业。在入门阶段用清晰,浅显易懂的文字描述,在讲解中辅助以生活实例,在实验课上走出实验室的束缚,在课后的作用中加强与巩固。只有这样我们在教学中才能够真正达到提高实效的目的。
一个物体在另一个物体表面运动时,在两个物体接触面会产生一种阻碍运动的力叫摩擦力.例如:日常生活中汽车在公路上行驶是靠汽车轮胎与地面的摩擦力向前行进的.摩擦通常分为滑动摩擦、滚动摩擦和静摩擦几种. 我们知道踢出去的足球会慢慢停下来,是由于受到摩擦力的作用.木匠在把木板磨光滑的工作中,是用砂纸在木板上靠砂纸和木板产生的摩擦力将木板打磨平滑的; 汽车发动机靠与皮带的摩擦力将动能传给发电机发电;人们洗手时双手摩擦把手上的灰尘洗掉;洗衣机洗衣时转动使衣服和水产生摩擦;吃东西时牙齿和食物发生摩擦;用拖把擦地;用布擦桌子;用板擦擦黑板都会产生摩擦力.在我们的生活中只要物体相互接触且有相对运动或有相对运动趋势都会产生摩擦力. 影响摩擦力大小的两个因素: 1.摩擦力的大小与接触面间的压力大小有关,接触面粗糙程度一定时,压力越大摩擦力越大.生活中我们有这样的常识,当自行车车胎气不足的时候,骑起来更费力一些. 2.摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关,压力一定时,接触面越粗糙,摩擦力越大. 如何增大摩擦力和减少摩擦力 1.物体的接解面越粗糙,摩擦力越大.比如鞋底和轮胎的花纹.汽车在路面行驶时,轮胎与粗糙的柏油路面接触,这样摩擦力就能增大.汽车行驶在雪、水的路面,摩擦力就会减小.所以雨、雪天就要注意安全. 2.减小接触面间的粗糙程度; 风扇转轴要做得很光滑.钟表加油可以减少摩擦力,使走时更准确.滑冰场上,工作人员经常打扫冰面使它平整,可减少摩擦,加快滑冰的速度. 拔河比赛比的是什么?很多人会说:当然是比哪一队的力气大喽!实际上,这个问题并不那么简单. 对拔河的两队进行受力分析就可以知道,只要所受的拉力小于与地面的最大静摩擦力,就不会被拉动.因此,增大与地面的摩擦力就成了胜负的关键.首先,穿上鞋底有凹凸花纹的鞋子,能够增大摩擦系数,使摩擦力增大;还有就是队员的体重越重,对地面的压力越大,摩擦力也会增大.大人和小孩拔河时,大人很容易获胜,关键就是由于大人的体重比小孩大. 另外,在拔河比赛中,胜负在很大程度上还取决于人们的技巧.比如,脚使劲蹬地,在短时间内可以对地面产生超过自己体重的压力.再如,人向后仰,借助对方的拉力来增大对地面的压力,等等.其目的都是尽量增大地面对脚底的摩擦力,以夺取比赛的胜利. 通过以上的学习观察总结出,摩擦力的大小取决两物体压力和表面的粗糙程度.
摩擦力的教具(滑动摩擦)研究物:长方木块f=uN现阶段:通过匀速运动,得到F拉=f 通过判断F拉来得到f大小(弹簧称,橡皮筋等) 通过同质量的物块,分别放在研究物块上,来改变N 通过把研究物块放在不同表面来说明u不同(接触面粗糙程度不同)(毛巾,玻璃,课桌)其他好解决,难点,如何保证匀速运动。
小车,木板,毛巾,弹簧秤
初中物理论文 通过初中的学习,我发现物理是一门很广阔的学科,它首先是拥有基本概念,然后到探究实验,最后应用到生活中,解释生活中的现象。下面有几个例子:例如, 一个物体在另一个物体表面运动时, 在两个物体接触面会产生一种阻碍运动的力叫摩擦力。例如:日常生活中汽车在公路上行驶是靠汽车轮胎与地面的摩擦力向前行进的。摩擦通常分为滑动摩擦、滚动摩擦和静摩擦几种。 我们知道踢出去的足球会慢慢停下来,是由于受到摩擦力的作用。木匠在把木板磨光滑的工作中,是用砂纸在木板上靠砂纸和木板产生的摩擦力将木板打磨平滑的; 汽车发动机靠与皮带的摩擦力将动能传给发电机发电;人们洗手时双手摩擦把手上的灰尘洗掉;洗衣机洗衣时转动使衣服和水产生摩擦;吃东西时牙齿和食物发生摩擦;用拖把擦地;用布擦桌子;用板擦擦黑板都会产生摩擦力。在我们的生活中只要物体相互接触且有相对运动或有相对运动趋势都会产生摩擦力。 影响摩擦力大小的两个因素: 1. 摩擦力的大小与接触面间的压力大小有关,接触面粗糙程度一定时,压力越大摩擦力越大。生活中我们有这样的常识,当自行车车胎气不足的时候,骑起来更费力一些。 2. 摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关,压力一定时,接触面越粗糙,摩擦力越大。 如何增大摩擦力和减少摩擦力: 1. 物体的接解面越粗糙,摩擦力越大。比如鞋底和轮胎的花纹。汽车在路面行驶时,轮胎与粗糙的柏油路面接触,这样摩擦力就能增大。汽车行驶在雪、水的路面,摩擦力就会减小。所以雨、雪天就要注意安全。 2. 减小接触面间的粗糙程度; 风扇转轴要做得很光滑。钟表加油可以减少摩擦力,使走时更准确。滑冰场上,工作人员经常打扫冰面使它平整,可减少摩擦,加快滑冰的速度。 拔河比赛比的是什么?很多人会说:当然是比哪一队的力气大喽!实际上,这个问题并不那么简单。 对拔河的两队进行受力分析就可以知道,只要所受的拉力小于与地面的最大静摩擦力,就不会被拉动。因此,增大与地面的摩擦力就成了胜负的关键。首先,穿上鞋底有凹凸花纹的鞋子,能够增大摩擦系数,使摩擦力增大;还有就是队员的体重越重,对地面的压力越大,摩擦力也会增大。大人和小孩拔河时,大人很容易获胜,关键就是由于大人的体重比小孩大。 另外,在拔河比赛中,胜负在很大程度上还取决于人们的技巧。比如,脚使劲蹬地,在短时间内可以对地面产生超过自己体重的压力。再如,人向后仰,借助对方的拉力来增大对地面的压力,等等。其目的都是尽量增大地面对脚底的摩擦力,以夺取比赛的胜利。 通过以上的学习观察总结出,摩擦力的大小取决两物体压力和表面的粗糙程度。 又例如,有关光的反射,光是通过平面镜或其他不规则物体改变光的传播路径实现的, 光反射原理和规律:参考书本详细说明 应用:汽车后视镜、太阳灶、遥控器、自行车后灯可以参考上面两个例子,再举例子。 这是我学习初中物理所总结出的经验 ,它可能也高中物理学习必不可少的环节。相信我在物理学能越学越好,越学越有兴趣。
摩擦力是物体与物体相接触时,在接触面上产生一种阻止它们相对滑动的作用力。摩擦是一种极为普遍的力学现象,在人类生活、生产中无处不在。不仅固体与固体的接触面上有摩擦(这类摩擦称为干摩擦),就连固体与液体的接触面或固体与气体的接触面上都有摩擦(这两类摩擦称为湿摩擦)。在干摩擦中,摩擦力按其性质可分为静摩擦力、滑动摩擦力和滚动摩擦力三种。不同性质的摩擦力,影响其大小的因素亦不相同。 一、干摩擦力 (一)静摩擦力 只要两物体之间存在着相对滑动趋势,就会出现摩擦力。如果滑动趋势不太强,则由于摩擦力的作用,相对滑动不致真正实现,这时的摩擦力称为静摩擦力fS。可见静摩擦力产生的原因是因为物体间有相对运动的趋势。而相对运动趋势产生的原因是有外力作用,因此,产生静摩擦力的条件不仅包括接触面不光滑、有正压力,还需要有外力作用。静摩擦力的大小与指向都取决于相对滑动趋势。既然摩擦力是阻止相对滑动的作用力,静摩擦力的指向自然与接触面上相对滑动趋势的指向相反。两物体都受静摩擦力的作用,其指向分别与各该物体在接触面上的相对滑动趋势的指向相反。静摩擦力的大小也取决于相对滑动趋势,没有相对滑动趋势,就没有静摩擦力,即摩擦力大小为零;一有相对滑动趋势,静摩擦力也随之出现。在一定条件下,物体之间相对滑动趋势一定,静摩擦力就具有与之相应的一定的大小,这一大小应当恰恰足以抵消相对滑动趋势,使相对滑动不致真正发生。因此,在具体问题中,静摩擦力的大小往往不能预先知道,需要根据“物体之间并不真正发生相对滑动”这一条件从动力学的运动方程计算出来。情况一旦变了,物体之间的相对滑动趋势变了,静摩擦力的大小也就随之自动调节,使相对滑动总是不能真的发生。但是静摩擦力的自动调节并不能无限度地进行,其最大限度称为最大静摩擦力。在不超出最大静摩擦力的范围时,外力越大,静摩擦力越大。一旦超出最大静摩擦力的范围,物体便开始滑动,静摩擦力转变为滑动摩擦力。那么最大静摩擦力与什么有关呢?实验查明,最大静摩擦力fmax与两物体之间的正压力N成正比,与接触面的面积无关,与接触面的性质有关(如接触面的材料、接触面的粗糙程度等)。即fmax=μSN,其中μS称为静摩擦因数,它取决于接触面的材料与接触面的表面状态等。实践证明fS≤fmax=μSN。 (二)滑动摩擦力 当外力超出最大静摩擦力的范围时,物体便开始滑动,摩擦力继续存在,只是静摩擦力转变为滑动摩擦力。物体沿着接触面相对滑动,接触面上阻止相对滑动的摩擦力称为滑动摩擦力。滑动摩擦力的指向自然是与接触面上相对滑动的指向相反。滑动摩擦力的大小随相对滑动速度而变,相对滑动速度从零逐渐增大,滑动摩擦力则相应地从最大静摩擦力fmax=μN逐渐减小。通常说滑动摩擦小于静摩擦,将静止着的物体推动比较费劲,既以推动之后维持匀速运动则较省力,就是指此而言。但相对滑动速度过分大的时候,滑动摩擦力又急剧增大。我们可以采取控制变量法,通过实验准确验证在动摩擦因数一定时,滑动摩擦力的大小正比于接触面上的正压力N。但因为动摩擦因数较难控制,只粗略验证了在正压力一定时,滑动摩擦力与动摩擦力系数成正比这一结论。由此,可得出公式:fK=μN,其中μ称为滑动摩擦因数,它取决于接触面的材料与接触面的表面状态及相对滑动速度(如图所示)等。在一些特殊情况下(例如材料的硬度保持一定,接触面经过一定加工等等),滑动摩擦 力几乎不随运动速度而变,并且差不多就等于最大静摩擦力,即μ=常数≈μS 当外力等于动摩擦力时,物体受力还是平衡的,要使物体运动,就必须增大外力。 二、湿摩擦力 物体相对于液体或气体(称为流体)而运动时,沿着接触面上也有阻止相对滑动的摩擦力,这种摩擦力称为湿摩擦。物体浸没于液体或气体中,运动时除了受到湿摩擦力外,同时还有另一种效应,即在接触面上,物体受到液体或气体的压力,这压力的指向垂直于接触面,而且迎面所受压力大于背面所受压力,因而物体所受压力的总效果也是阻止物体的相对运动。由此而引起的阻力称为介质阻力,并且一般来说,介质阻力远远大于湿摩擦力。介质阻力和湿摩擦力的本质完全不同,但在物体相对于液体或气体的运动中,它们起着同样的作用。一般就将介质阻力归到湿摩擦力中,不去追究它们的本质。湿摩擦力不同于干摩擦力,没有相对运动也就没有湿摩擦力。所以对于湿摩擦现象,谈不上静摩擦力。既然不存在静摩擦,不论多小的力都能推动物体使其在液体或气体中运动。在干摩擦的情况下,小于最大静摩擦力的力根本不能推动物体。可以用竹竿撑船使船前进,却从来没看见过用竹竿撑汽车使汽车前进,就是这个道理。 一旦发生相对运动,湿摩擦力也随之出现。湿摩擦力的指向自然与物体相对运动速度指向相反。至于湿摩擦力的大小则随着相对运动的加快而增大。当相对运动比较慢的时候,湿摩擦力的大小大致与速度成正比;当相对运动比较快的时候,湿摩擦力大致与速度的平方成正比。 物体浸于液体或气体中,如以一定大小的力去推物体,由于不存在静摩擦,物体将逐渐动起来。物体一开始运动,湿摩擦力也就出现。起初,湿摩擦力比较小,还小于所加推力,物体仍然继续加速。物体速度加快,湿摩擦力随之而增大。最后,物体达到某个速度,其相应的湿摩擦力与所加推动力相等,物体保持这一速度而作匀速运动,这一速度称为极限速度。如物体的初速度超过极限速度,则湿摩擦力大于所加推动力,运动变慢,最后也是达到极限速度而作匀速运动。极限速度的大小显然与所加推动力的大小有关。在力学中湿摩擦力一般不去分析与研究,主要考虑的是干摩擦力。 三、摩擦力带来的影响 推桌子时,如果没有推动,则桌子有一个向右的运动趋势,同时桌子会受到一个向左的静摩擦力的作用,阻碍它的这种运动趋势,使桌子处于相对静止状态。传递带把货物往上运的过程中,如果没有摩擦,则货物要沿斜面下滑,所以物体有沿斜面下滑的趋势,所以传送带给了货物一个沿斜面向上的静摩擦力的作用,以阻碍货物向下滑的运动趋势。假如没有摩擦力,我们就不能走路了。因为既站不稳,也无法行走。比如在冰上步行,由于冰滑,走不多远就累得满头大汗。如果没有摩擦力的话,道路比冰还滑,那时人们只有伏倒在地上才会觉得好受些。假如没有摩擦力,螺钉就不能旋紧,钉在墙上的钉子就会自动松开而落下来。根据万有引力定律得知,一切物体就会在万有引力的作用下,全部聚集在了一起。家里的桌子,椅子都要聚在一起。给一点推力就都会散开来,并且会在地上滑过来,滑过去,根本无法使用。。。 如果没有摩擦和介质阻力,物体只发生动能和势能的相互转化时,机械能的总量保持不变。这就是摩擦力带来的影响。总之,影响摩擦力大小的因素是固定的,较少的,但其表现形式却十分多样化、复杂化、只有充分了解、控制这些因素,才能充分利用有益摩擦,避免有害摩擦,最大程度地改进生产,改善生活。 四、高端物理学中对摩擦力的产生的解释 至到今天,人们对摩擦力的本质认识得不是十分清楚。最早对摩擦进行实验研究的代表性人物是文艺复兴时期的达·芬奇。他对表面光滑程度不同的物质的摩擦作了比较,提出物体间的摩擦程度取决于物体表面粗糙程度的大小,表面愈粗糙,摩擦力愈大,即固体表面的凹凸程度是产生摩擦的根本原因。这一想法后来逐步被发展为一种学说——凹凸说。该学说认为:物体表面无论经过何种加工,都必然留下或大或小的凹凸,这种表面凹凸不平的物体相互接触,就必然产生摩擦。有人对此做过这样一个比喻:固体表面的接触,犹如把一列山脉翻过来盖在另一列山脉上一样。由于它们的相互咬合,所以只有把凸部破坏掉,才能使之滑动,这便是产生阻碍相对运动的摩擦力的基本原理。这种学说在很长一段时间里,受到许多人的支持。 对于摩擦力的另外一种看法是分子说。这是由英国的物理学家德萨古利埃提出的。他认为,摩擦力产生的原因是摩擦面上的分子力相互交错所致。该学说指出,物体表面愈是光滑,摩擦面愈是相互接近,表面分子力就愈大,这样摩擦力也就愈大。但是这种学说由于加工技术上的原因,一直没有得到实验的证实,因而入们对此很难接受。 进入20世纪以后,分子说逐渐得到很多人的支持。一个叫尤因的人首先指出因摩擦引起的能量损失,是因固体表面分子引力场的相互干涉所致,与凹凸程度无关。而另一名著名的学者哈迪,他进行了大量的实验,从而证明了分子说的正确性。他首先把两个物体表面研磨得极光滑,然后来做摩擦实验,结果发现,两物体磨得越光滑,它们之间的摩擦力就越少,但是这种光滑水平达到一定程度时,摩擦力反而有所增加,甚至两个光滑的金属面能“粘”在一起。而这正好证实了分子说的观点:当两个表面的分子互相进入彼此的分子间的引力圈时,两者间就能产生强烈的粘合作用,并以摩擦力的形式显示出来。哈迪的实验为分子说提供了有力的证据,分子说因而获得了广泛的承认,并被进一步发展为“粘合说”。但是,凹凸说并没有因分子说和粘合说的进展而被完全废弃,它与对立的分子说和粘合说都持之有据,言之有理。有人在这两者的基础上提出了包含凹凸说内容的综合性的现代粘合论。 (一)凹凸啮合说 从15世纪至18世纪,科学家们提出的一种关于摩擦本质的理论,啮合说认为摩擦是由于互相接触的物体表面粗糙不平产生的。两个物体接触挤压时,接触面上很多凹凸部分就相互啮合。如果一个物体沿接触面滑动,两个接触面的凸起部分相碰撞,产生断裂、摩损,就形成了对运动的阻碍。 (二)粘附说 这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,摩擦会增大,可以用两个物体的表面充分接触时它们的分子引力将增大来解释。 上世纪以来,随着工业和技术的发展,对摩擦理论的研究进一步深入,到上世纪中期,诞生了新的摩擦粘附论。 新的摩擦粘附论认为,两个互相接触的表面,无论做得多么光滑,从原子尺度看还是粗糙的,有许多微小的凸起,把这样的两个表面放在一起,微凸起的顶部发生接触,微凸起之外的部分接触面间有10-8 m或更大的间隙。这样,接触的微凸起的顶部承受了接触面上的法向压力。如果这个压力很小,微凸起的顶部发生弹性形变;如果法向压力较大,超过某一数值(每个凸起上约千分之几牛顿),超过材料的弹性限度,微凸起的顶部便发生塑性形变,被压成平顶,这时互相接触的两个物体之间距离变小到分子(原子)引力发生作用的范围,于是,两个紧压着的接触面上产生了原子性粘合。这时要使两个彼比接触的表面发生相对滑动,必须对其中的一个表面施加一个切向力,来克服分子(原子)间的引力,剪断实际接触区生成的接点,这就产生了摩擦。在现代摩擦理论中,还加进了静电作用。光滑表面摩擦过程中可能带上异号电荷,它们之间的静电作用,也是摩擦力的一个原因。 综上所述,摩擦现象的机理是复杂的,是必须在分子尺度内才能加以说明的。由于分子力的电磁本性,摩擦力说到底也是由于电磁相互作用引起的。 上述理论,已经否定了“物体表面越光滑,摩擦力越小”的说法。在非常平滑的物体表面之间,摩擦力是存在的。在教学中经常使用“表面光滑”,其含义是指无摩擦或摩擦因数等于零的表面,即没有摩擦力。这是教学中的一种约定,而并非真的是说两个表面光滑。在平玻璃板上推木块很容易,而在平玻璃板上推与木块相同质量的玻璃时就不容易了,这说明摩擦力增大了。
假如世界没有摩擦力在我们的世界中,处处都有摩擦力存在,而我们的衣、食、住、行都离不开摩擦力,大家可以想象一下,没有摩擦力的世界是什么样子的。假如地球上没有摩擦力,将会变成什么样子呢 假如没有摩擦力,我们就不能走路了.因为既站不稳,也无法行走.比如在冰上步行,由于冰滑,走不多远就累得满头大汗.如果没有摩擦力的话,道路比冰还滑,那时人们只有伏倒在地上才会觉得好受些.假如没有摩擦力,螺钉就不能旋紧,钉在墙上的钉子就会自动松开而落下来.家里的桌子,椅子都要散开来,并且会在地上滑过来,滑过去,根本无法使用.…… 推桌子时,在没有推力时,如果没有摩擦力,则物体要向右运动,所以物体有一个向右的运动趋势,所以物体会受到一个向左的静摩擦力的作用,阻碍它的这种趋势. 又如,传递带把货物往上运的过程中,如果没有摩擦,则货物要沿斜面下滑,所以物体有沿斜面下滑的趋势,所以传送带给了货物一个沿斜面向上的静摩擦力的作用,以阻碍货物向下滑的运动趋势. 如果没有摩擦和介质阻力,物体只发生动能和势能的相互转化时,机械能的总量保持不变. 这就是没有摩擦力带来的影响 在穿的方面,假如没有摩擦力,会怎样呢?我们将会穿不上鞋子,穿不上裤子,皮带会扣不住,衣服在穿上后滑落下来,纽扣也会扣不住,女的脸上画的妆也会因为没有摩擦力而脱落,就是帽子戴上后也会因为没有摩擦力而滑下来在吃的方面,如果没有摩擦力,又会怎样呢?我们的筷子,勺子,锅铲就都报废了,没有用了。我们不能一任何方式弄起我们的食物,就算放在嘴里的东西也会无法控制地到处乱窜,吃下去的东西会直接排出,没有吸收的时间,因为没有了摩擦力,食物的残渣也不会在体内停留,大家想象得到,这样的话,可想而知,人体的废物也会这样没有节制地排出......在住的方面,如果没有摩擦力,被子不能被拿起来,也盖不到背上,盖上了之后也不能随意的调整被子的位置,起床时会因为没有摩擦力而起不来。在行的方面,没有摩擦力,我们将会寸步难移,圆珠笔会写不出字,墨也会流出来,而且我们也拿不起笔。我们不能开车,上了车以后油门踩不下去,刹车踩不动,离合也不动了,就算踩了油门车也动不了。我们还面临着上不了楼的问题,因为没有摩擦力,我们爬不了楼梯,电梯的传动轴也带不动电梯。在工地,没有摩擦力就不能将土挖出工地并运出工地,也就是说我们也不能兴修建筑。在工厂,机器不运转了,因为没有摩擦力使轴不能带动齿轮,一个齿轮也不能带动另一个齿轮,火箭再也不能立着发射。当然了,没有摩擦力也有好的一面,牙齿上不会再有任何细菌,牙缝中也不会再塞上东西,头屑不会再落在衣服上,也不会夹在头发里,拉又大又重的东西也不会觉得费力,火箭在发射时的速度可以变得很快。在火箭返回舱穿越大气层世界不会与空气摩擦而产生高温,手也不用再洗,因为上面很干净,细菌都没有一个。而磁悬浮列车也可以开得很快。打火机也会打不着,从而会少许多抽烟的人。没有摩擦力的世界我们很难接受,因为它改变了很多平时我们所熟知的东西。 人们也许都忽略了一个发生在我们身边的事,那就是摩擦力。如果世界上有一天没有了摩擦力那么人们的生活,工作会有什么改变呢? 如果没有摩擦力,那我现在就不能写这篇文章了。手与键盘没有了摩擦力,就没有办法去打字;手与鼠标没有了摩擦力,就没有办法去点击鼠标;手与电脑的开关没有摩擦力,就没有办法打开电脑。如果没有了摩擦力,连电脑都开不了,还怎么去写这篇文章呢? 如果有天没有了摩擦力,当我们睡醒时就无法从床上爬起来,无论怎么努力都起不来;如果没有了摩擦力,我们根本就无法去吃饭,因为手与筷子间没有摩擦力,怎么样也不能把筷子拿在手上,连吃饭都不能吃;如果没有摩擦力,人们都无法正常行走,走一步摔一下,或者走得想飞一样快,怎么都停不下来,那时大概要趴在底上走路比较好。总之,如果生活中真的没有了摩擦力,那么结果一定非常可怕,甚至连人类都不能生存在世界上。 如果没有摩擦力,那我们就不能好好上课了。如果没有摩擦力,教室里的桌子和椅子都不能被做出来,因为钉子与木头间没有摩擦力,也就无法把桌子和椅子钉起来,桌子和椅子都会散开;老师也不能在黑板上写东西,因为粉笔和黑板间没有了摩擦力,轻轻地写一下就不能止住,只好面对面的说,连书本和讲学稿都不能拿起来,因为手与书本和讲学稿没有了摩擦力。没有了摩擦力,我们都无法上课了,可见摩擦力的重要。 如果真的有一天没有了摩擦力,那么生活会变的很恐怖,不敢想象没有摩擦力的一天。当然,没有了摩擦力也会给人们的生活带来些方便,能让人们轻易地推动一些重的东西。所以,我们要充分利用生活中的有益摩擦,减少有害摩擦,使摩擦力被我们所用,不成为危害生活的祸端。 我在家一边看电视,一边用两根手指夹着“酒鬼”花生米往嘴里送。突然间,我怎么也无法夹起花生米。奇怪!我想站起来看个究竟,可脚下像踩到了冰块一样,哧溜,我滑出了房门。“不好,前面有棵大树!”我喊叫着想转换方向,却又无能为力。我闭上眼睛,做好了哭的姿势,准备在撞上树的那一刻开始哇哇大哭。可过了好一阵,我一点也没感到痛。我只好收起哭的姿势,睁开眼睛,发现自己已经撞过树了。我费了好大劲,才慢慢站起来,但仍感觉脚下滑滑的。我这才恍然大悟:肯定是摩擦力消失了! 我像溜冰一样往前滑去。咦,前方有朵漂亮的花。我滑过去用力一拔,花儿却轻轻地滑了出来,因为用力过猛,我一屁股坐在了地上。但地上的土一点儿也没有粘在我身上。我觉得好玩,就在地上打滚、玩耍,心想:这儿还真好,不用洗衣服。 大难最终还是来临了,一阵大风刮过,我便飘了起来。不知什么时候,我从天上掉了下来,正好落在一辆汽车上。这汽车还真怪,头大身小,我在汽车上像皮球一样,滚过来,滚过去。“呀,前面出现了一排房子。”我喊道。汽车向房子冲去,我以为一切都玩完了,可没想到的是,汽车竟像泥鳅一样溜开了。 呀!没有摩擦力的世界真好玩!
这是我在网上收集的,希望能帮助到你力偶(力矩)和力都能使物体滚动,但它们对瞬心有平动作用。滚动时的磨擦作用就是这种平动作用引起的反作用. 它和具有滑动趋势时的磨擦作用是一样的,也是静磨擦力。这个静磨擦力(F)的大小对物体的滚动有很大影响。以往的讨论都是假定F大于动力(P或Pm)的条件下进行的,当F小于P(或Pm)时,物体将产生滑动或转动,这类事实在我们日常生活中是常见的。例如,若脚下很滑(即摩擦作用小),人行走就会很吃力;汽车若在带冰的路上行驶会出现‘打滑’。它们都说明摩擦对滚动运动有很大影响。也就是说,对滚动来讲, 摩擦作用是稳定瞬心,使之不产生位移的必要条件。摩擦作用越大,瞬心稳定性越强;没有磨擦作用就不能产生滚动。 说明: 形变影响物体间的实际接触状态,使机械啮合作用和分子粘结作用增强,从而使摩擦作用提高;而且随着运动的发生,物体形变部位的变换,即动态形变也会消耗一部分能量而显示出阻力性;有些变形较大的物体还会产生明显的形位阻力。例如,火车行驶需要铺铁轨;滑雪板要有一定长度且前端要翘起等都是为了克服较大形变的影响 在日常生活中我们能经常接触到摩擦力。例如,拿在手中的瓶子、毛笔不会滑落,就是静摩擦力作用的结果;在生产技术中的应用也很多。例如,皮带运输机就是靠货物和传送皮带之间的静摩擦力来传递货物的。下边说一下两个常见的物理现象: 1。人的行走 人的行走相当于多边形体的滚动,步幅的一半相当于力臂。根据摩擦力的方向可以判定, 人的行走是转动(力矩)效应引起的滚动。显然,被人推着走时摩擦力的方向向后,是平动效应引起的滚动。 2。自行车的运动 自行车后轮是通过链条传递的转动力矩产生的滚动,该作用力又叫牵引力.其与地面接触点的作用力方向向后(与滚动方向相反).因此,静摩擦力的方向向前;前轮是通过前轴传递的平动作用力产生的滚动,其与地面接触点的作用力方向向前.因此,静摩擦力的方向向后.
摩擦是一种极为普遍的现象,摩擦在实际生活中的例子也很多,如抓住物体需要摩擦,皮带传动需要摩擦,铁钉固定在墙上也要靠摩擦等等。但摩擦也会给我们的日常生活带来麻烦。例如:机器开动时,滑动部件之间因摩擦而浪费动力,还会使机器的部件磨损,缩短寿命。我们有时希望地球上从来就没有摩擦力,但如果真的没有摩擦力,人们的生活又会发生什么样的变化呢? 首先,也是最基本的,我们无法行动,脚与地面没有了摩擦,人们简直寸步难行。自行车车轮与地面间光滑,怎么才能开动呢?汽车还没发动就打滑,要么就是车子开起来了就停不下来,没有阻碍它运动的力,就只能无限滑下去最后与其它车相撞造成一起又一起的交通事故。飞机无论是活塞发动机或者涡轮喷气发动机都无法启动。第二,我们无法拿起任何东西,我们能拿东西靠的就是摩擦力,摩擦力来自于物体本身的凹凸和我们手上的指纹,这下好,物体光滑,我们也没有了指纹,想拿东西却和它作用不上,只能干着急,不仅拿不起东西,拧盖子扭把手,一系列的力的作用都无法进行;生活处处困难重重。想写字却拿不起笔,笔又不能和纸产生摩擦写字,想吃饭碗筷却拿不住,筷子怎么也夹不住菜,想喝水又提不起杯子;想穿衣服却拿不起穿不上;想工作劳动,但任何工具都一次次从手上滑落……这样的话,人安会多么无助。如果没有了摩擦,那么以后我们就再也不能够欣赏美妙的用小提琴演奏的音乐等,因为弓和弦的摩擦产生振动才发出了声音。总之,假如没有摩擦的存在,那么人们的衣、食、住、行都很难解决。如果衣食住行、学习、生活、工作、劳动等所有方面人们都因拿不起东西这个小小的因素困扰,人们还怎么有最基本的生存,更别提发展了。有资料说,某国家已研制出所谓的“超润滑材料”,可将它用到军事上,一旦战争暴发,将这种超润滑材料洒到对方的公路上、铁路的铁轨上和飞机起飞的跑道上,使对方的战车、运兵车、火车无法运行,军用物资无法运送;飞机不能起飞,失去制空权……用以谋求战争的胜利,这种超润滑材料所起的作用还真有点战略意义呢!我们可能幻想过如果没有摩擦,干什么事情都将不会有阻力,可等我们真正到了没有摩擦力的世界,才感受到摩擦力的重要。摩擦力有利也有蔽,我们应该尽量减少那些有害摩擦,学会利用摩擦造福人类。
摩擦力是物体与物体相接触时,在接触面上产生一种阻止它们相对滑动的作用力。摩擦是一种极为普遍的力学现象,在人类生活、生产中无处不在。不仅固体与固体的接触面上有摩擦(这类摩擦称为干摩擦),就连固体与液体的接触面或固体与气体的接触面上都有摩擦(这两类摩擦称为湿摩擦)。在干摩擦中,摩擦力按其性质可分为静摩擦力、滑动摩擦力和滚动摩擦力三种。不同性质的摩擦力,影响其大小的因素亦不相同。一、干摩擦力(一)静摩擦力只要两物体之间存在着相对滑动趋势,就会出现摩擦力。如果滑动趋势不太强,则由于摩擦力的作用,相对滑动不致真正实现,这时的摩擦力称为静摩擦力fS。可见静摩擦力产生的原因是因为物体间有相对运动的趋势。而相对运动趋势产生的原因是有外力作用,因此,产生静摩擦力的条件不仅包括接触面不光滑、有正压力,还需要有外力作用。静摩擦力的大小与指向都取决于相对滑动趋势。既然摩擦力是阻止相对滑动的作用力,静摩擦力的指向自然与接触面上相对滑动趋势的指向相反。两物体都受静摩擦力的作用,其指向分别与各该物体在接触面上的相对滑动趋势的指向相反。静摩擦力的大小也取决于相对滑动趋势,没有相对滑动趋势,就没有静摩擦力,即摩擦力大小为零;一有相对滑动趋势,静摩擦力也随之出现。在一定条件下,物体之间相对滑动趋势一定,静摩擦力就具有与之相应的一定的大小,这一大小应当恰恰足以抵消相对滑动趋势,使相对滑动不致真正发生。因此,在具体问题中,静摩擦力的大小往往不能预先知道,需要根据“物体之间并不真正发生相对滑动”这一条件从动力学的运动方程计算出来。情况一旦变了,物体之间的相对滑动趋势变了,静摩擦力的大小也就随之自动调节,使相对滑动总是不能真的发生。但是静摩擦力的自动调节并不能无限度地进行,其最大限度称为最大静摩擦力。在不超出最大静摩擦力的范围时,外力越大,静摩擦力越大。一旦超出最大静摩擦力的范围,物体便开始滑动,静摩擦力转变为滑动摩擦力。那么最大静摩擦力与什么有关呢?实验查明,最大静摩擦力fmax与两物体之间的正压力N成正比,与接触面的面积无关,与接触面的性质有关(如接触面的材料、接触面的粗糙程度等)。即fmax=μSN,其中μS称为静摩擦因数,它取决于接触面的材料与接触面的表面状态等。实践证明fS≤fmax=μSN。(二)滑动摩擦力当外力超出最大静摩擦力的范围时,物体便开始滑动,摩擦力继续存在,只是静摩擦力转变为滑动摩擦力。物体沿着接触面相对滑动,接触面上阻止相对滑动的摩擦力称为滑动摩擦力。滑动摩擦力的指向自然是与接触面上相对滑动的指向相反。滑动摩擦力的大小随相对滑动速度而变,相对滑动速度从零逐渐增大,滑动摩擦力则相应地从最大静摩擦力fmax=μN逐渐减小。通常说滑动摩擦小于静摩擦,将静止着的物体推动比较费劲,既以推动之后维持匀速运动则较省力,就是指此而言。但相对滑动速度过分大的时候,滑动摩擦力又急剧增大。我们可以采取控制变量法,通过实验准确验证在动摩擦因数一定时,滑动摩擦力的大小正比于接触面上的正压力N。但因为动摩擦因数较难控制,只粗略验证了在正压力一定时,滑动摩擦力与动摩擦力系数成正比这一结论。由此,可得出公式:fK=μN,其中μ称为滑动摩擦因数,它取决于接触面的材料与接触面的表面状态及相对滑动速度(如图所示)等。在一些特殊情况下(例如材料的硬度保持一定,接触面经过一定加工等等),滑动摩擦 力几乎不随运动速度而变,并且差不多就等于最大静摩擦力,即μ=常数≈μS 当外力等于动摩擦力时,物体受力还是平衡的,要使物体运动,就必须增大外力。二、湿摩擦力物体相对于液体或气体(称为流体)而运动时,沿着接触面上也有阻止相对滑动的摩擦力,这种摩擦力称为湿摩擦。物体浸没于液体或气体中,运动时除了受到湿摩擦力外,同时还有另一种效应,即在接触面上,物体受到液体或气体的压力,这压力的指向垂直于接触面,而且迎面所受压力大于背面所受压力,因而物体所受压力的总效果也是阻止物体的相对运动。由此而引起的阻力称为介质阻力,并且一般来说,介质阻力远远大于湿摩擦力。介质阻力和湿摩擦力的本质完全不同,但在物体相对于液体或气体的运动中,它们起着同样的作用。一般就将介质阻力归到湿摩擦力中,不去追究它们的本质。湿摩擦力不同于干摩擦力,没有相对运动也就没有湿摩擦力。所以对于湿摩擦现象,谈不上静摩擦力。既然不存在静摩擦,不论多小的力都能推动物体使其在液体或气体中运动。在干摩擦的情况下,小于最大静摩擦力的力根本不能推动物体。可以用竹竿撑船使船前进,却从来没看见过用竹竿撑汽车使汽车前进,就是这个道理。一旦发生相对运动,湿摩擦力也随之出现。湿摩擦力的指向自然与物体相对运动速度指向相反。至于湿摩擦力的大小则随着相对运动的加快而增大。当相对运动比较慢的时候,湿摩擦力的大小大致与速度成正比;当相对运动比较快的时候,湿摩擦力大致与速度的平方成正比。物体浸于液体或气体中,如以一定大小的力去推物体,由于不存在静摩擦,物体将逐渐动起来。物体一开始运动,湿摩擦力也就出现。起初,湿摩擦力比较小,还小于所加推力,物体仍然继续加速。物体速度加快,湿摩擦力随之而增大。最后,物体达到某个速度,其相应的湿摩擦力与所加推动力相等,物体保持这一速度而作匀速运动,这一速度称为极限速度。如物体的初速度超过极限速度,则湿摩擦力大于所加推动力,运动变慢,最后也是达到极限速度而作匀速运动。极限速度的大小显然与所加推动力的大小有关。在力学中湿摩擦力一般不去分析与研究,主要考虑的是干摩擦力。三、摩擦力带来的影响推桌子时,如果没有推动,则桌子有一个向右的运动趋势,同时桌子会受到一个向左的静摩擦力的作用,阻碍它的这种运动趋势,使桌子处于相对静止状态。传递带把货物往上运的过程中,如果没有摩擦,则货物要沿斜面下滑,所以物体有沿斜面下滑的趋势,所以传送带给了货物一个沿斜面向上的静摩擦力的作用,以阻碍货物向下滑的运动趋势。假如没有摩擦力,我们就不能走路了。因为既站不稳,也无法行走。比如在冰上步行,由于冰滑,走不多远就累得满头大汗。如果没有摩擦力的话,道路比冰还滑,那时人们只有伏倒在地上才会觉得好受些。假如没有摩擦力,螺钉就不能旋紧,钉在墙上的钉子就会自动松开而落下来。根据万有引力定律得知,一切物体就会在万有引力的作用下,全部聚集在了一起。家里的桌子,椅子都要聚在一起。给一点推力就都会散开来,并且会在地上滑过来,滑过去,根本无法使用。。。如果没有摩擦和介质阻力,物体只发生动能和势能的相互转化时,机械能的总量保持不变。这就是摩擦力带来的影响。总之,影响摩擦力大小的因素是固定的,较少的,但其表现形式却十分多样化、复杂化、只有充分了解、控制这些因素,才能充分利用有益摩擦,避免有害摩擦,最大程度地改进生产,改善生活。四、高端物理学中对摩擦力的产生的解释至到今天,人们对摩擦力的本质认识得不是十分清楚。最早对摩擦进行实验研究的代表性人物是文艺复兴时期的达·芬奇。他对表面光滑程度不同的物质的摩擦作了比较,提出物体间的摩擦程度取决于物体表面粗糙程度的大小,表面愈粗糙,摩擦力愈大,即固体表面的凹凸程度是产生摩擦的根本原因。这一想法后来逐步被发展为一种学说——凹凸说。该学说认为:物体表面无论经过何种加工,都必然留下或大或小的凹凸,这种表面凹凸不平的物体相互接触,就必然产生摩擦。有人对此做过这样一个比喻:固体表面的接触,犹如把一列山脉翻过来盖在另一列山脉上一样。由于它们的相互咬合,所以只有把凸部破坏掉,才能使之滑动,这便是产生阻碍相对运动的摩擦力的基本原理。这种学说在很长一段时间里,受到许多人的支持。 对于摩擦力的另外一种看法是分子说。这是由英国的物理学家德萨古利埃提出的。他认为,摩擦力产生的原因是摩擦面上的分子力相互交错所致。该学说指出,物体表面愈是光滑,摩擦面愈是相互接近,表面分子力就愈大,这样摩擦力也就愈大。但是这种学说由于加工技术上的原因,一直没有得到实验的证实,因而入们对此很难接受。 进入20世纪以后,分子说逐渐得到很多人的支持。一个叫尤因的人首先指出因摩擦引起的能量损失,是因固体表面分子引力场的相互干涉所致,与凹凸程度无关。而另一名著名的学者哈迪,他进行了大量的实验,从而证明了分子说的正确性。他首先把两个物体表面研磨得极光滑,然后来做摩擦实验,结果发现,两物体磨得越光滑,它们之间的摩擦力就越少,但是这种光滑水平达到一定程度时,摩擦力反而有所增加,甚至两个光滑的金属面能“粘”在一起。而这正好证实了分子说的观点:当两个表面的分子互相进入彼此的分子间的引力圈时,两者间就能产生强烈的粘合作用,并以摩擦力的形式显示出来。哈迪的实验为分子说提供了有力的证据,分子说因而获得了广泛的承认,并被进一步发展为“粘合说”。但是,凹凸说并没有因分子说和粘合说的进展而被完全废弃,它与对立的分子说和粘合说都持之有据,言之有理。有人在这两者的基础上提出了包含凹凸说内容的综合性的现代粘合论。(一)凹凸啮合说从15世纪至18世纪,科学家们提出的一种关于摩擦本质的理论,啮合说认为摩擦是由于互相接触的物体表面粗糙不平产生的。两个物体接触挤压时,接触面上很多凹凸部分就相互啮合。如果一个物体沿接触面滑动,两个接触面的凸起部分相碰撞,产生断裂、摩损,就形成了对运动的阻碍。 (二)粘附说这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,摩擦会增大,可以用两个物体的表面充分接触时它们的分子引力将增大来解释。 上世纪以来,随着工业和技术的发展,对摩擦理论的研究进一步深入,到上世纪中期,诞生了新的摩擦粘附论。 新的摩擦粘附论认为,两个互相接触的表面,无论做得多么光滑,从原子尺度看还是粗糙的,有许多微小的凸起,把这样的两个表面放在一起,微凸起的顶部发生接触,微凸起之外的部分接触面间有10-8 m或更大的间隙。这样,接触的微凸起的顶部承受了接触面上的法向压力。如果这个压力很小,微凸起的顶部发生弹性形变;如果法向压力较大,超过某一数值(每个凸起上约千分之几牛顿),超过材料的弹性限度,微凸起的顶部便发生塑性形变,被压成平顶,这时互相接触的两个物体之间距离变小到分子(原子)引力发生作用的范围,于是,两个紧压着的接触面上产生了原子性粘合。这时要使两个彼比接触的表面发生相对滑动,必须对其中的一个表面施加一个切向力,来克服分子(原子)间的引力,剪断实际接触区生成的接点,这就产生了摩擦。在现代摩擦理论中,还加进了静电作用。光滑表面摩擦过程中可能带上异号电荷,它们之间的静电作用,也是摩擦力的一个原因。 综上所述,摩擦现象的机理是复杂的,是必须在分子尺度内才能加以说明的。由于分子力的电磁本性,摩擦力说到底也是由于电磁相互作用引起的。上述理论,已经否定了“物体表面越光滑,摩擦力越小”的说法。在非常平滑的物体表面之间,摩擦力是存在的。在教学中经常使用“表面光滑”,其含义是指无摩擦或摩擦因数等于零的表面,即没有摩擦力。这是教学中的一种约定,而并非真的是说两个表面光滑。在平玻璃板上推木块很容易,而在平玻璃板上推与木块相同质量的玻璃时就不容易了,这说明摩擦力增大了。
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《润滑与密封》中国机械工程学会摩擦学分会会刊,由中国科学技术协会主管,中国机械工程学会、广州机械科学研究院主办,国内刊号44-1260/TH国际刊号BM550《磨擦学学报》中国科学院兰州化学物理研究所主办、科学出版社出版, 国际标准刊号:ISSN 1004-0595 国内统一刊号:CN 62-1095/O4
摩擦力是物体与物体相接触时,在接触面上产生一种阻止它们相对滑动的作用力。摩擦是一种极为普遍的力学现象,在人类生活、生产中无处不在。不仅固体与固体的接触面上有摩擦(这类摩擦称为干摩擦),就连固体与液体的接触面或固体与气体的接触面上都有摩擦(这两类摩擦称为湿摩擦)。在干摩擦中,摩擦力按其性质可分为静摩擦力、滑动摩擦力和滚动摩擦力三种。不同性质的摩擦力,影响其大小的因素亦不相同。 一、干摩擦力 (一)静摩擦力 只要两物体之间存在着相对滑动趋势,就会出现摩擦力。如果滑动趋势不太强,则由于摩擦力的作用,相对滑动不致真正实现,这时的摩擦力称为静摩擦力fS。可见静摩擦力产生的原因是因为物体间有相对运动的趋势。而相对运动趋势产生的原因是有外力作用,因此,产生静摩擦力的条件不仅包括接触面不光滑、有正压力,还需要有外力作用。静摩擦力的大小与指向都取决于相对滑动趋势。既然摩擦力是阻止相对滑动的作用力,静摩擦力的指向自然与接触面上相对滑动趋势的指向相反。两物体都受静摩擦力的作用,其指向分别与各该物体在接触面上的相对滑动趋势的指向相反。静摩擦力的大小也取决于相对滑动趋势,没有相对滑动趋势,就没有静摩擦力,即摩擦力大小为零;一有相对滑动趋势,静摩擦力也随之出现。在一定条件下,物体之间相对滑动趋势一定,静摩擦力就具有与之相应的一定的大小,这一大小应当恰恰足以抵消相对滑动趋势,使相对滑动不致真正发生。因此,在具体问题中,静摩擦力的大小往往不能预先知道,需要根据“物体之间并不真正发生相对滑动”这一条件从动力学的运动方程计算出来。情况一旦变了,物体之间的相对滑动趋势变了,静摩擦力的大小也就随之自动调节,使相对滑动总是不能真的发生。但是静摩擦力的自动调节并不能无限度地进行,其最大限度称为最大静摩擦力。在不超出最大静摩擦力的范围时,外力越大,静摩擦力越大。一旦超出最大静摩擦力的范围,物体便开始滑动,静摩擦力转变为滑动摩擦力。那么最大静摩擦力与什么有关呢?实验查明,最大静摩擦力fmax与两物体之间的正压力N成正比,与接触面的面积无关,与接触面的性质有关(如接触面的材料、接触面的粗糙程度等)。即fmax=μSN,其中μS称为静摩擦因数,它取决于接触面的材料与接触面的表面状态等。实践证明fS≤fmax=μSN。 (二)滑动摩擦力 当外力超出最大静摩擦力的范围时,物体便开始滑动,摩擦力继续存在,只是静摩擦力转变为滑动摩擦力。物体沿着接触面相对滑动,接触面上阻止相对滑动的摩擦力称为滑动摩擦力。滑动摩擦力的指向自然是与接触面上相对滑动的指向相反。滑动摩擦力的大小随相对滑动速度而变,相对滑动速度从零逐渐增大,滑动摩擦力则相应地从最大静摩擦力fmax=μN逐渐减小。通常说滑动摩擦小于静摩擦,将静止着的物体推动比较费劲,既以推动之后维持匀速运动则较省力,就是指此而言。但相对滑动速度过分大的时候,滑动摩擦力又急剧增大。我们可以采取控制变量法,通过实验准确验证在动摩擦因数一定时,滑动摩擦力的大小正比于接触面上的正压力N。但因为动摩擦因数较难控制,只粗略验证了在正压力一定时,滑动摩擦力与动摩擦力系数成正比这一结论。由此,可得出公式:fK=μN,其中μ称为滑动摩擦因数,它取决于接触面的材料与接触面的表面状态及相对滑动速度(如图所示)等。在一些特殊情况下(例如材料的硬度保持一定,接触面经过一定加工等等),滑动摩擦 力几乎不随运动速度而变,并且差不多就等于最大静摩擦力,即μ=常数≈μS 当外力等于动摩擦力时,物体受力还是平衡的,要使物体运动,就必须增大外力。 二、湿摩擦力 物体相对于液体或气体(称为流体)而运动时,沿着接触面上也有阻止相对滑动的摩擦力,这种摩擦力称为湿摩擦。物体浸没于液体或气体中,运动时除了受到湿摩擦力外,同时还有另一种效应,即在接触面上,物体受到液体或气体的压力,这压力的指向垂直于接触面,而且迎面所受压力大于背面所受压力,因而物体所受压力的总效果也是阻止物体的相对运动。由此而引起的阻力称为介质阻力,并且一般来说,介质阻力远远大于湿摩擦力。介质阻力和湿摩擦力的本质完全不同,但在物体相对于液体或气体的运动中,它们起着同样的作用。一般就将介质阻力归到湿摩擦力中,不去追究它们的本质。湿摩擦力不同于干摩擦力,没有相对运动也就没有湿摩擦力。所以对于湿摩擦现象,谈不上静摩擦力。既然不存在静摩擦,不论多小的力都能推动物体使其在液体或气体中运动。在干摩擦的情况下,小于最大静摩擦力的力根本不能推动物体。可以用竹竿撑船使船前进,却从来没看见过用竹竿撑汽车使汽车前进,就是这个道理。 一旦发生相对运动,湿摩擦力也随之出现。湿摩擦力的指向自然与物体相对运动速度指向相反。至于湿摩擦力的大小则随着相对运动的加快而增大。当相对运动比较慢的时候,湿摩擦力的大小大致与速度成正比;当相对运动比较快的时候,湿摩擦力大致与速度的平方成正比。 物体浸于液体或气体中,如以一定大小的力去推物体,由于不存在静摩擦,物体将逐渐动起来。物体一开始运动,湿摩擦力也就出现。起初,湿摩擦力比较小,还小于所加推力,物体仍然继续加速。物体速度加快,湿摩擦力随之而增大。最后,物体达到某个速度,其相应的湿摩擦力与所加推动力相等,物体保持这一速度而作匀速运动,这一速度称为极限速度。如物体的初速度超过极限速度,则湿摩擦力大于所加推动力,运动变慢,最后也是达到极限速度而作匀速运动。极限速度的大小显然与所加推动力的大小有关。在力学中湿摩擦力一般不去分析与研究,主要考虑的是干摩擦力。 三、摩擦力带来的影响 推桌子时,如果没有推动,则桌子有一个向右的运动趋势,同时桌子会受到一个向左的静摩擦力的作用,阻碍它的这种运动趋势,使桌子处于相对静止状态。传递带把货物往上运的过程中,如果没有摩擦,则货物要沿斜面下滑,所以物体有沿斜面下滑的趋势,所以传送带给了货物一个沿斜面向上的静摩擦力的作用,以阻碍货物向下滑的运动趋势。假如没有摩擦力,我们就不能走路了。因为既站不稳,也无法行走。比如在冰上步行,由于冰滑,走不多远就累得满头大汗。如果没有摩擦力的话,道路比冰还滑,那时人们只有伏倒在地上才会觉得好受些。假如没有摩擦力,螺钉就不能旋紧,钉在墙上的钉子就会自动松开而落下来。根据万有引力定律得知,一切物体就会在万有引力的作用下,全部聚集在了一起。家里的桌子,椅子都要聚在一起。给一点推力就都会散开来,并且会在地上滑过来,滑过去,根本无法使用。。。 如果没有摩擦和介质阻力,物体只发生动能和势能的相互转化时,机械能的总量保持不变。这就是摩擦力带来的影响。总之,影响摩擦力大小的因素是固定的,较少的,但其表现形式却十分多样化、复杂化、只有充分了解、控制这些因素,才能充分利用有益摩擦,避免有害摩擦,最大程度地改进生产,改善生活。 四、高端物理学中对摩擦力的产生的解释 至到今天,人们对摩擦力的本质认识得不是十分清楚。最早对摩擦进行实验研究的代表性人物是文艺复兴时期的达·芬奇。他对表面光滑程度不同的物质的摩擦作了比较,提出物体间的摩擦程度取决于物体表面粗糙程度的大小,表面愈粗糙,摩擦力愈大,即固体表面的凹凸程度是产生摩擦的根本原因。这一想法后来逐步被发展为一种学说——凹凸说。该学说认为:物体表面无论经过何种加工,都必然留下或大或小的凹凸,这种表面凹凸不平的物体相互接触,就必然产生摩擦。有人对此做过这样一个比喻:固体表面的接触,犹如把一列山脉翻过来盖在另一列山脉上一样。由于它们的相互咬合,所以只有把凸部破坏掉,才能使之滑动,这便是产生阻碍相对运动的摩擦力的基本原理。这种学说在很长一段时间里,受到许多人的支持。 对于摩擦力的另外一种看法是分子说。这是由英国的物理学家德萨古利埃提出的。他认为,摩擦力产生的原因是摩擦面上的分子力相互交错所致。该学说指出,物体表面愈是光滑,摩擦面愈是相互接近,表面分子力就愈大,这样摩擦力也就愈大。但是这种学说由于加工技术上的原因,一直没有得到实验的证实,因而入们对此很难接受。 进入20世纪以后,分子说逐渐得到很多人的支持。一个叫尤因的人首先指出因摩擦引起的能量损失,是因固体表面分子引力场的相互干涉所致,与凹凸程度无关。而另一名著名的学者哈迪,他进行了大量的实验,从而证明了分子说的正确性。他首先把两个物体表面研磨得极光滑,然后来做摩擦实验,结果发现,两物体磨得越光滑,它们之间的摩擦力就越少,但是这种光滑水平达到一定程度时,摩擦力反而有所增加,甚至两个光滑的金属面能“粘”在一起。而这正好证实了分子说的观点:当两个表面的分子互相进入彼此的分子间的引力圈时,两者间就能产生强烈的粘合作用,并以摩擦力的形式显示出来。哈迪的实验为分子说提供了有力的证据,分子说因而获得了广泛的承认,并被进一步发展为“粘合说”。但是,凹凸说并没有因分子说和粘合说的进展而被完全废弃,它与对立的分子说和粘合说都持之有据,言之有理。有人在这两者的基础上提出了包含凹凸说内容的综合性的现代粘合论。 (一)凹凸啮合说 从15世纪至18世纪,科学家们提出的一种关于摩擦本质的理论,啮合说认为摩擦是由于互相接触的物体表面粗糙不平产生的。两个物体接触挤压时,接触面上很多凹凸部分就相互啮合。如果一个物体沿接触面滑动,两个接触面的凸起部分相碰撞,产生断裂、摩损,就形成了对运动的阻碍。 (二)粘附说 这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,摩擦会增大,可以用两个物体的表面充分接触时它们的分子引力将增大来解释。 上世纪以来,随着工业和技术的发展,对摩擦理论的研究进一步深入,到上世纪中期,诞生了新的摩擦粘附论。 新的摩擦粘附论认为,两个互相接触的表面,无论做得多么光滑,从原子尺度看还是粗糙的,有许多微小的凸起,把这样的两个表面放在一起,微凸起的顶部发生接触,微凸起之外的部分接触面间有10-8 m或更大的间隙。这样,接触的微凸起的顶部承受了接触面上的法向压力。如果这个压力很小,微凸起的顶部发生弹性形变;如果法向压力较大,超过某一数值(每个凸起上约千分之几牛顿),超过材料的弹性限度,微凸起的顶部便发生塑性形变,被压成平顶,这时互相接触的两个物体之间距离变小到分子(原子)引力发生作用的范围,于是,两个紧压着的接触面上产生了原子性粘合。这时要使两个彼比接触的表面发生相对滑动,必须对其中的一个表面施加一个切向力,来克服分子(原子)间的引力,剪断实际接触区生成的接点,这就产生了摩擦。在现代摩擦理论中,还加进了静电作用。光滑表面摩擦过程中可能带上异号电荷,它们之间的静电作用,也是摩擦力的一个原因。 综上所述,摩擦现象的机理是复杂的,是必须在分子尺度内才能加以说明的。由于分子力的电磁本性,摩擦力说到底也是由于电磁相互作用引起的。 上述理论,已经否定了“物体表面越光滑,摩擦力越小”的说法。在非常平滑的物体表面之间,摩擦力是存在的。在教学中经常使用“表面光滑”,其含义是指无摩擦或摩擦因数等于零的表面,即没有摩擦力。这是教学中的一种约定,而并非真的是说两个表面光滑。在平玻璃板上推木块很容易,而在平玻璃板上推与木块相同质量的玻璃时就不容易了,这说明摩擦力增大了。