关于摩擦力的几个问题

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1、.再议摩擦力的几个问题吴江市盛泽中学陈丽英关键词：静摩擦力、滑动摩擦力、滚动摩擦力论文摘要：高中物理中，两个相互接触物体间的摩擦力问题是一个很要的概念，谈谈对摩擦力的分类、有关极值问题、做功问题等的看法。在物理课程中需要了解两个相互接触的物体之间的摩擦问题。而关于摩擦力的概念是一个既重要、又容易出错的问题。摩擦力和弹力一样本质上是由原子间或分子间的电磁力而引起的，是通过电磁场进行的。在力学问题中摩擦力可以表观地看作是“接触力”。一般来说，固体间的摩擦叫干摩擦。干摩擦力包括静摩擦力和滑动摩擦力。在

2、相互挤压的接触面间有相对滑动趋势但还没有发生相对滑动的时候，接触面间便出现阻碍发生相对滑动的力，这个力叫静摩擦力。静摩擦力总是沿接触面而作用着，并与接触面间相对滑动趋势的方向相反。静摩擦力的大小由物体所受其它力和物体的运动状态而定，它没有“独立自主”的大小和方向，处于“被动地位”。但静摩擦力并不能无限止增加，当物体处在从静到动的临界状态时，静摩擦力达到最大值，叫做最大静摩擦力。通常用库仑提出的近似经验公式f0max=µ0Nf0max表示最大静摩擦力，N表示接触面间的正压力，静摩擦因数µ0为一无量

3、纲的纯数。µ0与接触面的材料、表面光滑程度、干湿程度、表面温度等有关。若用f0表示真实的静摩擦力，则f0≤f0max。而且，在不超过最大静摩擦力的前提下，根据物体受力和运动状况，为了防止接触面发生相对滑动，需要多大的静摩擦力，就有多大，需要它沿哪个方向，就沿哪个方向。当一个物体在另一个物体的表面上相对于另一个物体滑动时，要受到另一个物体阻碍它相对滑动的力，这种力叫做滑动摩擦力。滑动摩擦力的方向总跟接触面相切，并且跟物体的相对运动的方向相反。实验表明：滑动摩擦力的大小也可用公式表示：f=µN。其中

4、µ叫做动摩擦因数，它的数值跟相互接触的两个物体的材料、接触面的粗糙程度有关，它是一个比值，无量纲。除了上述两种摩擦力以外，还有滚动摩擦。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。滚动摩擦一般比滑动摩擦小得多。下面就两物体间的摩擦力问题作一些初浅的探讨。一、关于静摩擦力与滑动摩擦力之间的“突变”问题学生对摩擦力的理解、尤其是对滑动摩擦力和静摩擦力之间的转换过程中的“突变”问题，有时感到难以理解。现用数学图象对它们之间的转换过程表现出来，有助于学生较清晰地理解两者间的“突变”过程，也有利

5、于培养学生用数学图象来解决物理问题的能力。［例题１］如图１所示，在水平桌面上放一木块，用从零开始逐渐增大的水平拉力F拉着木块沿桌面运动，则木块所受的摩擦力f随拉力F变化的图象（图２）正确的是：（　　）(图1)F...ffff0F0F0F0FABCD(图2)［析与解］：当木块没有受拉力，即F＝０时，桌面对木块没有摩擦力，即f=０。当木块受到的水平拉力F较小时，木块仍保持静止，但出现向右运动的趋势，桌面对木块产生静摩擦力，其大小与F相等，方向相反。随着水平拉力F不断增大，木块向右运动的趋势增强，桌面

6、对木块的静摩擦力也相应增大，直到水平力F足够大时，木块开始滑动，桌面对木块的静摩擦力达成到最大值fm，在这个过程中，由木块在水平方向的二力平衡条件知道，桌面对木块的静摩擦力f始终与拉力F等大反向，即静摩擦力f随着F的增大而增大。　木块发生滑动的瞬间，桌面对它的阻碍作用由最大静摩擦力突然变为滑动摩擦力，其值要小于最大静摩擦力，即两种摩擦力大小发生“突变”。在木块继续滑动的过程中滑动摩擦力又保持不变，所以D答案正确。本题把静摩擦力的变化过程、最大静摩擦力大于滑动摩擦力、静摩擦力向滑动摩擦力转变的过程

7、中产生的“突变”以及不变的滑动摩擦力通过数学图像清楚地表示出来，给学生留下深刻的印象。　　［例题２］如图３所示，物体放在粗糙木板上，木板可绕M端自由转动，若将其N端慢慢抬起，物体所受的摩擦力为f，木板与地面间夹角为θ，则物体所受的摩擦力f的大小随θ的变化图线是图４中的（　　　）θMN（图3）ffff0θ0900θ0θ0900θ0θ0900θ0θ0900θABCD（图4）［析与解］：当木板与地面间的夹角是００时，物体没有发生相对运动的趋势，不受静摩擦力，即f=0.当物体所受静摩擦力f达到最大值fm

8、之前总与重力沿斜面向下的分力相平衡，即f=µmgsinθ,当θ角由0增大到θ0，即静摩擦力f达到最大值fm之前，它随θ呈正弦曲线变化规律。当静摩擦力f达到最大值fm并开始滑动的瞬间，静摩擦力突然变为滑动摩擦力，其值为f=µN＝μmgcosθ.故θ角在θ0之后到90０的过程中滑动摩擦力f滑随θ的变化图线为余弦曲线，并且滑动摩擦力f滑小于最大静摩擦力fm，即在θ0角处摩擦力发生由静摩擦力到滑动摩擦力的“突变”。所以图４中C符合上述变化规律，为正确答案。本题以数学图象的形式，活灵活现地把静摩擦力和滑动