2019-2020年高中物理必修1摩擦力备课资料1

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1、2019-2020年高中物理必修1摩擦力备课资料11.摩擦三兄弟摩擦三兄弟就是指静摩擦、滑动摩擦和滚动摩擦，它们都是摩擦家族的成员.说起摩擦，大家一定不陌生，因为摩擦是我们生活中司空见惯的现象，我们每时每刻都在和摩擦打交道.我们走路、吃饭、洗衣服依靠摩擦；各种车辆的行驶依靠摩擦，机器运转离不开摩擦；就是建造房子也离不开摩擦.假如没有了摩擦，世界将会变成什么样？真是不可想象.可以说，摩擦是我们人类离不开的好朋友.但是在很多场合，摩擦三兄弟扮演着“不受欢迎”的角色.在现代汽车中，20％的功率要用来克服摩擦；飞机上的活塞式发动机因摩擦损耗的功率要占10％，就是最先进的涡轮喷气发动机也要为克

2、服摩擦损耗2％的功率.世界上有数以万计的汽车、飞机，这样每年要有多少燃料被白白浪费掉，真是可惜.但更为严重的是，摩擦还会造成机器零部件的磨损.据报道，英国在这方面损失每年要超过20亿美元.摩擦除了导致磨损之外，还会使航空和航天器过度发热，这更是现代科技遇到的又一难题.当飞机着陆的时候，闸阀和闸轮会摩擦产生红热现象，这样的高温使机闸材料变软、变质，一幅价格昂贵的闸阀和闸轮，往往只使用了几次就报废了.当宇宙飞船返回地面的时候，由于高速船体与空气之间的摩擦，会使整个船体成为一个通红的火球，为了保护飞船里的宇航员和各种仪器设备，人们不得不付出昂贵的代价，用耐高温的特种合金制造船体，并且还在外

3、面加装了耐高温材料.为了能驾驭摩擦，让摩擦三兄弟为人类更好地服务，人们一直进行着艰苦的研究和探索.早在15世纪，达·芬奇就开始了对摩擦的研究.到17、18世纪，法国形成了一股摩擦研究热，库仑根据达·芬奇的想法完成了摩擦起因的凹凸说.到了18世纪上半叶，有人又创立了分子说.进入20世纪后又出现了黏合说.可以说有关摩擦起因的争论还在进行着，凹凸说、分子说和黏合说都持之有理，言之有据，究竟怎样圆满地解释摩擦的起因，还一直是一个很活跃的研究课题.2.铅笔交替向左向右试取一枝铅笔，放到两个水平伸直的食指上，然后使两指互相靠近，并且使铅笔继续保持水平，你马上就会发现，铅笔先在一个手指上滑动，然后

4、在另一个手指上滑动，这样轮流下去.假如取一根棒代替铅笔，这种情形会重复很多次，你能解释这种奇怪的现象吗？这里有两个结论可以帮助我们解释这种现象.一个是滑动摩擦定律，一个最大静摩擦力大于滑动摩擦力.滑动摩擦定律指滑动摩擦力的大小跟一个物体对另一个物体表面的垂直作用力成正比，用公式表示为F=μFN.现在我们用上面两个结论来解释铅笔的这种奇怪的运动.铅笔一开始压在两个手指上的力一般是不相等的，假设压在左侧手指上的力大于压在右侧手指上的力，则当两手指移动时，接触面上的摩擦力左侧大于右侧，正是这个较大的摩擦力阻碍了铅笔在压力比较大的支点上滑动，等到两手指逐渐移近以后，铅笔的重心就逐渐和滑动支点

5、接近，滑动支点的压力逐渐增大，增大到跟左侧支点压力相等，但是滑动摩擦力小于静摩擦力，因此右侧手指与铅笔的相对滑动还要持续一段时间，直到滑动支点上的压力增加较多，这个支点上的滑动才停止.4.关于摩擦的本质的研究（1）凹凸啮合说.是从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、磨损，就形成了对运动的阻碍.（2）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，

6、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10－8m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

7、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黏合.这时要使两个彼此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.人们通过不断实验和分析计算，发现上述两种理论提出的机理都能产生摩擦，其中粘附理论提出的机理比啮合理论更普遍.但在不同的材料上，两种机理的表现有所偏向:对金属材料，产生的摩擦以粘附作用