淺談對(duì)摩擦力的一些認(rèn)識(shí)

張海棠

[摘要]兩個(gè)互相接觸并互相擠壓的物體，當(dāng)它們發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)，就會(huì)在接觸面上產(chǎn)生一種阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力，這種力就叫做摩擦力。摩擦力與我們的生活息息相關(guān)，世界上的萬(wàn)事萬(wàn)物之間充滿了摩擦力，摩擦力無(wú)處不在，無(wú)時(shí)不有，沒(méi)有了摩擦力的世界是難以想象的。

[關(guān)鍵詞]摩擦力 利和弊 接觸面 方向 大小 相對(duì)運(yùn)動(dòng) 相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)

一、認(rèn)識(shí)生活中的摩擦力

摩擦是一種極為普遍的現(xiàn)象，摩擦在實(shí)際生活中的例子也有很多，如：抓住物體需要摩擦，傳遞物體需要摩擦，甚至連走路也要靠摩擦，踢出去的足球會(huì)慢慢停下來(lái)，是由于受到摩擦力的作用。用力推一輛汽車(chē)，沒(méi)有推動(dòng)，也是由于摩擦力的作用。人們洗手時(shí)雙手摩擦把手上的灰塵洗掉;洗衣機(jī)洗衣時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)使衣服和水產(chǎn)生摩擦;吃東西時(shí)牙齒和食物發(fā)生摩擦;用拖把擦地，用布擦桌子，用板擦擦黑板都會(huì)產(chǎn)生摩擦。

摩擦力的利與弊

我們下面舉一些生活中利用摩擦力的例子，如皮帶傳動(dòng)需要拉緊皮帶并在皮帶上涂“皮帶蠟”增大摩擦，鐵釘固定在墻上也要靠摩擦。塑料瓶蓋上有一些豎紋，增大摩擦。車(chē)輪上的花紋，增大摩擦。給二胡的弓上涂松香，增大摩擦。事物都是一分為二的。剛才我們介紹的是摩擦力作為人類(lèi)助手的一面，不過(guò)有時(shí)候，摩擦力也確實(shí)給我們的日常生活增加了一些麻煩。例如：機(jī)器開(kāi)動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)部件之間因摩擦而浪費(fèi)動(dòng)力，還會(huì)使機(jī)器的部件磨損，縮短壽命，所以要在機(jī)器轉(zhuǎn)動(dòng)部分安裝滾動(dòng)軸承并加潤(rùn)滑油，減小摩擦。機(jī)械手表戴久了要給它上油，減小摩擦。磁懸浮列車(chē)，減小摩擦。車(chē)輪作成圓的，減小摩擦。如果沒(méi)有摩擦力，這個(gè)世界會(huì)如何呢？

二、沒(méi)有摩擦力的世界

首先，也是最基本的，我們無(wú)法行動(dòng)，腳與地面沒(méi)有了摩擦，而沒(méi)有摩擦力的道路比冰還滑，人一走動(dòng)就會(huì)滑倒，而且滑倒后就無(wú)法站立，我們既站不穩(wěn)，也無(wú)法行走，人們簡(jiǎn)直寸步難行。假如沒(méi)有了摩擦力，自行車(chē)、汽車(chē)、火車(chē)、飛機(jī)都不能開(kāi)動(dòng)。這些車(chē)子還沒(méi)發(fā)動(dòng)就打滑，要么就是車(chē)子開(kāi)起來(lái)了就停不下來(lái)，沒(méi)有阻礙它運(yùn)動(dòng)的力，就只能無(wú)限滑下去最后與其它車(chē)相撞造成一起又一起的交通事故。

第二，假如沒(méi)有了摩擦力，我們無(wú)法拿起任何東西，我們能拿東西靠的就是摩擦力，摩擦力來(lái)自于物體本身的凹凸和我們手上的指紋，而沒(méi)有了摩擦力，物體與手都很光滑，當(dāng)然拿不起東西，只能干著急，不僅拿不起東西，擰蓋子扭把手，一系列的力的作用都無(wú)法進(jìn)行，生活處處困難重重。想寫(xiě)字卻拿不起筆，筆又不能和紙產(chǎn)生摩擦寫(xiě)字，想吃飯碗筷卻拿不住，手拿筷子要靠手與筷子之間的摩擦力，沒(méi)有摩擦力就拿不穩(wěn)筷子，筷子怎么也夾不住菜，牙齒也更不能咬住飯菜了，人就無(wú)法吃東西了，想喝水又提不起杯子;想穿衣服卻拿不起穿不上;想工作勞動(dòng)，但任何工具都一次次從手上滑落……這樣的話，人們會(huì)多么無(wú)助。如果沒(méi)有了摩擦，那么以后我們就再也不能夠欣賞美妙的小提琴演奏的音樂(lè)，因?yàn)橹挥泄拖业哪Σ廉a(chǎn)生振動(dòng)才發(fā)出了聲音?？傊?，假如沒(méi)有摩擦力的存在，那么人們的衣、食、住、行都很難解決。如果衣食住行、學(xué)習(xí)、生活、工作、勞動(dòng)等所有方面人們都因拿不起東西這個(gè)小小的因素困擾，人們還怎么有最基本的生存，更別提發(fā)展了。我們可能幻想過(guò)如果沒(méi)有摩擦，干什么事情都將不會(huì)有阻力，可等我們真正到了沒(méi)有摩擦力的世界，才感受到摩擦力的重要。摩擦力有利也有弊，我們應(yīng)該盡量減少那些有害摩擦，學(xué)會(huì)利用摩擦造福人類(lèi)。

三、走進(jìn)摩擦的物理世界

（一）摩擦力產(chǎn)生的條件

在高中物理中要形成摩擦力，必須滿足三個(gè)條件：（1）接觸面粗糙;（2）兩個(gè)物體之間有彈力;（3）有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。這三個(gè)條件缺一不可，必須同時(shí)滿足才能產(chǎn)生摩擦力。我們以實(shí)例來(lái)說(shuō)明：1、手平放在桌面上，用力推，讓手在桌面上運(yùn)動(dòng)，感受有沒(méi)有一個(gè)阻礙手運(yùn)動(dòng)的力？2、手平放在桌面上，用力推，保持手不動(dòng)，感受有沒(méi)有一個(gè)阻礙手運(yùn)動(dòng)的力？3、手平放在桌面上，不推，保持手不動(dòng)，感受有沒(méi)有一個(gè)阻礙手運(yùn)動(dòng)的力？顯而易見(jiàn)在上述三種情況下能夠產(chǎn)生摩擦力的只有1、2，第3種情況是不可以的，并且1、2的種類(lèi)也有不同。摩擦力包括靜摩擦力，滑動(dòng)摩擦力和滾動(dòng)摩擦力。

（二）正確判斷摩擦力的方向

我們?cè)谇蠼饽Σ亮Φ拇笮∏?，首先要正確判斷摩擦力的方向，那么如何判斷摩擦力的方向呢？關(guān)鍵在于要正確理解物體運(yùn)動(dòng)方向以及物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)或者相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的概念，并將二者進(jìn)行區(qū)分。物體的運(yùn)動(dòng)方向一般指物體相對(duì)于地面運(yùn)動(dòng)的方向，而物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)是指物體相對(duì)于接觸物體的運(yùn)動(dòng)方向或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。所以，我們?cè)谂袛嗄Σ亮Ψ较驎r(shí)一定要先找準(zhǔn)參照物。

靜摩擦力的方向總是沿著接觸面，并與物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反。有靜摩擦力作用的兩物體是“相對(duì)”靜止的，即這兩個(gè)物體互為參考系時(shí)是靜止的，而以其他物體為參考系時(shí)并不一定靜止，所以一個(gè)物體受到靜摩擦力作用時(shí)不一定靜止，也有可能是運(yùn)動(dòng)的。我們平常判斷靜摩擦力的方向常用到下面四個(gè)方法：（a）條件判斷法：接觸面之間有壓力，粗糙而且有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。（b）假設(shè)法：假設(shè)兩物體間無(wú)靜摩擦力，看物體是否相對(duì)滑動(dòng)，如果物體間產(chǎn)生了相對(duì)滑動(dòng)，那么物體間就有靜摩擦力，而且靜摩擦力的方向與相對(duì)滑動(dòng)方向相反;如果物體間沒(méi)有相對(duì)滑動(dòng)，那么就沒(méi)有靜摩擦力。（c）力的作用效果判斷法：如果相互接觸的物體間存在摩擦力，則必有相應(yīng)的作用效果，平衡其他作用力或改變受力物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，可據(jù)此判斷是否存在靜摩擦力及方向。（d）相互作用判斷法：利用力的相互作用性，若甲對(duì)乙有靜摩擦力，則乙對(duì)甲也有靜摩擦力，據(jù)此可以判斷靜摩擦力的存在和方向。

（三）摩擦力的大小

（1）滑動(dòng)摩擦力的大小：F=uFN由此公式可以看出F的大小與FN成正比，與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)。動(dòng)摩擦因數(shù)¨與接觸面的粗糙程度和材料有關(guān)，與物體間的壓力、相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度及接觸面的大小均無(wú)關(guān)。此公式中的FN是指物體與接觸面間的正壓力，不一定等于物體的重力，求FN要根據(jù)物體的受力情況而定。

（2）靜摩擦力的大小范圍：0