物理必修 第一册第三章 相互作用——力2 摩擦力示范课课件ppt
展开用弹簧测力计拖动水平固定木板上的木块,使它做匀速运动,测力计的示数等于木块所受摩擦力的大小。改变木块和木板之间的压力,摩擦力的大小也随之改变。如果摩擦力的大小跟压力的大小存在某种定量关系的话,它们可能是怎样的关系呢?
在桌面上垫一张纸,把一本书压在纸上,然后用手沿着桌面拉动纸张,保持接触面的材料不变,在大小不同的压力下拉动纸张(材料可以是纸、塑料、毛巾、木板等);然后保持压力不变,改变接触面的材料
说一说:滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关?
答:与正压力和接触面的粗糙程度有关。滑动摩擦力的大小跟压力成正比
当一个物体在另一个物体表面滑动时,会受到另一个物体阻碍它滑动的力,这个力叫做滑动摩擦力。
①两个物体相互接触并且挤压
②两个物体间的接触面粗糙
③两个物体间发生相对运动
3、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方向相反。
②摩擦力方向是否一定与物体的运动方向相反,是否一定阻碍物体的运动?
思考:①是否只有运动的物体才能受到滑动摩擦力?
(1) 摩擦力不一定阻碍物体运动,但一定阻碍相对运动, 可能是阻力,也可能是动力
(2)摩擦力的方向可能与物体的运动方向相同,可能相反,但一定与相对运动方向相反
(3)同一接触面上弹力与摩擦力总垂直
4、滑动摩擦力的大小应该如何来测量摩擦力的大小呢?
可以用弹簧测力计拉动水平桌面上的物体,使其匀速滑动,弹簧测力计的示数等于物体滑动时受到的摩擦力的大小。
探究改变摩擦力大小的方法:
(1)只改变物体间接触面的粗糙程度。接触面越_____,摩擦力越_____。
(2)只改变物体间接触面积的大小。接触面积变_______,摩擦力______。
(3)只改变物体对接触面的压力,压力变______,摩擦力_________。
(4)只改变物体与接触面的摩擦方式,变滑动为滚动,摩擦力将会_______。
影响滑动摩擦力大小的因素
研究接触面大小对滑动摩擦力大小的影响
2、其他条件不变时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
1、其他条件不变时,接触面上的正压力越大,滑动摩擦力越大,且随正压力成正比关系增大。
3、滑动摩擦力大小与接触面大小无关。
4、滑动摩擦力大小与相对运动速度大小无关。
Ff 表示滑动摩擦力的大小;FN表示压力的大小;μ表是比例常数没有单位,叫动摩擦因数。
影响动摩擦因数的还有接触面的材料以及粗糙程度
动摩擦因数μ的大小由相互接触的两个物体的材料特性与表面状况等因素决定,与物体间的压力及是否发生相对滑动无关。
【例题】在我国东北寒冷的冬季,有些地方用雪橇作为运输工具。一个有钢制滑板的雪橇,连同车上木料的总质量为 4.9×103 kg。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? g 取 10 N/kg。
【分析】将雪橇抽象为一个物体,如图所示,雪橇在重力mg、支持力FN、马的拉力F和滑动摩擦力Ff四个力的作用下,沿水平面匀速前进。根据二力平衡条件,拉力F与滑动摩擦力Ff的大小相等,而Ff与FN有关,FN的大小又等于mg,故可以求得拉力F。
【解析】雪橇所受重力mg=4.9×104 N,查表得µ=0.02。雪橇匀速运动,拉力F与滑动摩擦力Ff 大小相等,即F=Ff由于FN=mgFf=µFN=µmg故F=µmg = 0.02×4.9×103 ×10 N = 980 N马要在水平方向用980N 的力,才能够拉着雪橇匀速前进。
相互接触的物体处于相对静止时,是不是也可能存在摩擦力?
如图3.2-3所示,人用平行于地面的力推沙发,沙发有相对地面运动的趋势,但它没有被推动,沙发与地面仍然保持相对静止。
根据二力平衡的知识可知,这时一定有一个力推沙发 与推力平衡。这个力与人对沙发的推力大小相等、方向相反。这个力就是沙发与地面之间的摩擦力。
由于这时相互接触的两个物体之间只有相对运动的趋势,而没有相对运动,所以这时的摩擦力叫作静摩擦力
静摩擦力的方向总跟接触面相切,并且与物体的相对运动趋势的方向相反。
思考:静摩擦力存在的条件:
③两个物体间有相对运动趋势
静摩擦力的大小随拉力的变化而变化
把木块放在水平长木板上,用弹簧测力计沿水平方向拉木块。在拉力F 增大到一定值之前,木块不会运动,此种情况下静摩擦力等于拉力
在弹簧测力计的指针下轻塞一个小纸团,它可以随指针移动,并作为指针到达最大位置的标记(图3.2-4)。测量静摩擦力的实验装置续用力,当拉力达到某一数值时木块开始移动,此时拉力会突然变小。
如果用力传感器代替弹簧测力计做这个实验,能够在计算机屏幕上直接得到拉力随时间变化的F-t图像(图3.2-5)。
静摩擦力的增大有一个限度。图3.2-5中木块所受静摩擦力的最大值 Fmax 在数值上等于物体即将开始运动时的拉力。两物体之间实际产生的静摩擦力 F在 0与最大静摩擦力Fmax之间,即0≤F≤Fmax
1、不用外力去拉木块,它有没有受到静摩擦力?
2、 如果对它施加一个拉力,木块仍然静止,它有没有受到静摩擦力?如果受到静摩擦力,它的大小和方向如何?
有。方向跟拉力的方向相反,大小等于拉力
3、静摩擦力的大小是一个固定的值吗?它与压力有关系吗?
4、当物块才刚开始相对于桌面滑动,这时物块所受的静摩擦力叫什么?
判断有无静摩擦力的方法
3、平衡条件法: 根据二力平衡的条件判断
1、直接法: 根据静摩擦力的产生条件,直接判断静摩擦力的有无.(有无相对运动趋势)
流体的阻力气体和液体都具有流动性,统称为流体。物体在流体中运动时,要受到流体的阻力,阻力的方向与物体相对于流体运动的方向相反。汽车、火车和飞机等在空气中运动,要受到空气的阻力。轮船、潜艇在水面或水下航行,要受到水的阻力。流体的阻力跟物体相对于流体的速度有关,速度越大,阻力越大。雨滴在空气中下落,速度越来越大,所受空气阻力也越来越大。当阻力增加到跟雨滴所受的重力相等时,二力平衡,雨滴匀速下落。流体的阻力还跟物体的横截面积有关,横截面积越大,阻力越大。跳伞运动员、飞船返回舱在空中张开降落伞,凭借降落伞较大的横截面积获得较大的空气阻力,安全落地。流体的阻力还跟物体的形状有关系。头圆尾尖的物体所受的流体阻力较小,这种形状通常叫作流线型。为了减小阻力,轮船的水下部分采用了流线型(图3.2-6)。一般来说,空气阻力比液体阻力、固体间的摩擦力都要小。图3.2-6 水下流线型船体气垫船靠船下喷出的气体,浮在水面航行,受到的阻力小。磁浮列车靠电磁力使列车悬浮在轨道上,速度可达500km/h。
在蒸气火车的机械零件上添加润滑油,以减少摩擦
气垫船可飄浮在水面上而快速滑行
在房子底下墊上钢管,利用钢管滾动來搬迁房子
轮胎上的纹路或顆粒,可防止打滑
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