中职物理高教版（2021）通用类第三节 重力 弹力 摩擦力教学设计

摩擦角及滚动摩阻

曾凡林

哈尔滨工业大学理论力学教研组

本讲主要内容

1、全约束力、摩擦角与自锁现象

2、考虑摩擦的平衡问题(几何法)

3、 滚动摩阻的概念

1、全约束力、摩擦角与自锁现象

(1)          全约束力和摩擦角 φf

FRA

 FN

    FS

FRA

——全约束(反)力

物体处于临界平衡状态时，全约束反力

和法线间的夹角——摩擦角

(f )

tan 

 Fmax

FN

 fs FN FN

 fs

φf

FRA

φf

FN

RA

全约束反力和法线间的最大夹角(摩擦角) 的正切等于静滑动摩擦系数。

Fmax A

Fmax

0   

摩擦锥

(2)          自锁现象

全部主动力的合力FR的作用线在摩擦角φf   之内，无论这个力怎么大，物块必保持静止。称之为自锁现象。

  

 f

  f  



(2)          摩擦角的应用

1. 测定静摩擦系数

OB绕O 轴转动使物块刚开始下滑时测出OB转过的角θ，

tanθ=fS, 即为两种材料间的静摩擦系数。

2. 确定斜面与螺纹的自锁条件

A

  f

3. 用摩擦角求解平衡问题

——求解临界平衡问题的几何法

对于某些临界平衡问题，因为摩擦力对应的是最大静滑动摩擦力，此时全约束反力与法线间的夹角为摩擦角，将摩擦力与支持力用全约束反力代替，能够减少平衡力系中力的数量，从而为解题带来方便。