第一节 生产生活中的摩擦

第一节 生产生活中的摩擦我们学过：摩擦是在相互接触的物体面上发生阻碍物体相对运动的现象。阻碍物体相对运动的力叫做摩擦力，根据不同的情况摩擦分为静摩擦、滑动摩擦和滚动摩擦。摩擦在实际生活中的例子也很多，演奏二胡需要摩擦，抓住物体需要摩擦，皮带传动需要摩擦，铁钉固定在墙上也要靠摩擦。但摩擦也会给人带来麻烦。例如：机器开动时，滑动部件之间摩擦而浪费动力，还会使机器的部件磨损，缩短寿命。我们有时希望地球上从来就没有摩擦力，但如果真的没有摩擦力，人们的生活又会发生什么样的变化呢？ 假如没有摩擦，早上你能从床上爬起来吗？假如没有摩擦，吃饭时你的筷子能夹起食物吗？假如没有摩擦，你能像平常一样走路吗？假如没有摩擦，你能坐在教室里读书写字吗？ 假如没有摩擦，我们的生活将完全乱套。下面就举一些生活中常见的摩擦加以说明。一、教室里的摩擦课堂上，我们握住笔写字时，手与笔间存在静摩擦；学生用圆珠笔、钢笔或者铅笔写字，老师用粉笔写字，这些笔与纸（黑板）间就存在摩擦，而且圆珠笔尖与纸间的是滚动摩擦，另外的是滑动摩擦；当写了错字用橡皮或粉擦擦去时，橡皮（粉擦）与纸（黑板）间存在滑动摩擦；用铅笔卷卷铅笔时铅笔与铅笔刨之的摩擦属于滑动摩擦；吸在磁性黑板上的各种图标与黑板间也有摩擦，而且是一种静摩擦。打扫卫生时，卫生用具与地面墙面窗户等的接触面上也存在摩擦。二、自行车中的摩擦自行车的轮胎是圆形的，这使得在行驶时轮胎与地面间的摩擦为滚动摩擦，从而在一定程度上减小摩擦；把手和轮胎上都有花纹，这显然是为了通过是接触面变粗糙从而增大有益摩擦；车轴上加有润滑油，车轮轴上装有滚动轴承，则都有同样的目的减小摩擦；急刹车时刹车皮与钢圈间是滑动摩擦，而且刹车捏得越紧刹车皮对钢圈的压力就越大，两者间的摩擦力也就越大。三、传送带上的摩擦传送带的转轴处要经常加润滑油，皮带上也经常要打皮带蜡，这些都是为了使接触面尽量光滑以减小摩擦；传送带在正常的传动时，转轮与皮带间存在静摩擦；传送带打滑时，转轮与皮带间的摩擦则变为滑动摩擦。四、饭桌上的摩擦我们能够拿起筷子或者刀叉，就是因为手与筷子或刀叉间存在静摩擦，要不我们就不能轻而易举地完成这看似极其简单的举动了；我们能够用筷子或叉子夹起叉起事物是因为事物与它们之间存在静摩擦；我们如果用刀切割事物，那么事物与刀之间便存在滑动摩擦。五、体育场上的摩擦足球、篮球、铅球等球类在地上滚动时，与地面间存在滚动摩擦；我们为什么可以奔驰在田径场上，这功劳应该归于鞋底与地面间的静摩擦；投铅球、掷标枪时，手与它们接触时因为有摩擦才不会滑出去；爬竿时，使人向上爬的力就是人与竿间的摩擦力；体操运动员在手上涂镁粉是为了增大摩擦，做动作时握杠不能太紧是为了减小摩擦；游泳时，人与水之间也存在摩擦。六、神州五号上的摩擦杨利伟在飞船上的一系列动作也都离不开摩擦；当神州五号由太空返回地面进入大气层时，它与大气层间也存在摩擦并能产生大量的热，所以神州五号的外壳使用的是一种耐高温的特殊材料。当然，在实际生活中还存在着很多摩擦，可谓不胜枚举。我们只要留心观察，就不难发现摩擦就在我们身边，物理就在我们身边。摩擦力不全是阻碍物体运动的进行。在有些情况下，摩擦力是用于推动物体运动所需的力。1，我们走路时，鞋底对地面向后施力，因摩擦而产生向前的作用力，因此得以行走。如果改在冰面上步行时，则因摩擦力过小而难走动。2,手以大小不变之握力握住圆柱形空玻璃杯，使杯口保持水平向上并逐渐将开水注入。若杯子始终呈静止，则手之握力、变化的杯重、与摩擦力间有何关系？试详述其理由。拿筷子挟卤蛋，筷子之表面必须稍微粗糙不宜太光滑，才能靠摩擦力帮忙把卤蛋送入口中；磨刀石与刀子间适当的摩擦力才能使刀子磨得又快又亮。3， 有许多机械的设计也都利用摩擦来传递动力，例如汽车内的飞轮是利用皮带和轮槽间的摩擦来传动，用于驱动风扇、发电机等。为避免打滑，这些皮带的内面还铸成齿状，以增强摩擦。那么影响摩擦力大小有什么因素呢？1、摩擦力的大小与接触面间的压力大小有关，接触面粗糙程度一定时，压力越大摩擦力越大。生活中我们有这样的常识，当自行车车胎气不足的时候，骑起来更费力一些。 2、摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关，压力一定时，接触面越粗糙，摩擦力越大。 比如鞋底和轮胎的花纹。汽车在路面行驶时，轮胎与粗糙的柏油路面接触，这样摩擦力就能增大。汽车行驶在雪、水的路面，摩擦力就会减小。所以雨、雪天就要注意安全。汽车也是利用轮胎与地面之间的摩擦力而得以行进。当汽车的引擎运转时，带动轮子转动，轮子和地面的接触点对地面向后施力，因此轮子获得一向前的摩擦力，推动汽车前进。情景1：普通汽车（驱动轮在后）匀速运动时，前轮和后 轮所受的摩擦力方向分析。驱动轮与从动轮分析：如果把普通汽车支起，开动发动机，知道前、后轮 如何运动吗？ (后轮转动，前轮不动。)如果对汽车不太熟悉，大家可以想一下自行车，把自行车支起，骑车时，两轮如何运动？ (后轮转动，前轮不动。)后轮是主动地转，是驱动车子前进的轮，我们称为驱动轮，前轮是从动轮。前轮摩擦力方向分析： (虽然滚动摩擦的本质是力矩，但在中学范围内仍可等效为一个力。)滚动的足球所受的摩擦力是什么方向？ (向后。)根据什么判断？ (物体运动状态变化)前轮所受的摩擦力是什么方向？ (向后。)后轮摩擦力方向分析： 汽车开动时，后轮与地面之间发生相对滑动吗？ 汽车在什么情况下后轮才打滑，这时汽车还能前进吗？ (雪地里、沙滩上、泥坑里，打滑时汽车不能前进。)后轮与地面的摩擦是滑动摩擦还是静摩擦？(静摩擦。)如果是静摩擦，必定存在相对运动趋势，汽车相对于地面的相对运动趋势是什么方向？现在请大家把手团成圆形，在海绵上转，看到什么？ 说明什么？ (海绵向后倾斜，说明车轮相对于地面有向后运动的趋势。) 车轮对地及地对车轮的摩擦力方向如何？ (车轮对地的摩擦力方向向后，地对车轮的摩擦力方向向前。)大家的分析是否正确，我们用实验来验证一下.提供以下器材:玩具汽车1辆,木板1块,圆柱形铅笔若干。情景2：赛车分析 赛车特性分析：赛车与普通汽车有什么区别？ (赛车四个轮子都是驱动轮。)赛车前，后轮摩擦力方向分析：赛车前，后轮所受的摩擦力是什么摩擦？ (静摩擦。)前、后轮所受的摩擦力方向如何？(均向前。)情景3：关闭油门后的汽车前后轮的摩擦力方向分析关闭油门后的汽车前后轮的特点是什么？ (都是从动轮。)所受摩擦是什么摩擦，摩擦力方向向哪？ (均为滚动摩擦，方向向后。) 煞车系统大家都可能注意到火车或游览车、货车等较重车辆煞车停止时，都会发出巨大类似叹气之响声。这一响声是来自动力煞车系统，于煞车完成后释放压缩空气所造成。动力煞车系统有真空动力煞车系统与压缩空气动力煞车系统两种，它们都能造成巨大压力，并将其传递到轮子之煞车鼓(或煞车碟)的接触面积上。因为压力强度越大正向接触力就越大，此接触方便产生强大的摩擦力，终使车轮能于短时间内停止滚动，而改以滑动摩擦的方式来阻止车子之前进。如何防止煞车失灵？摩擦会生热，虽然设计上及材料上都考虑了散热效果，但在紧急煞车或下坡路段长时间连续使用煞车时，温度的升高仍然经常造成煞车失灵现象，为维持煞车之正常运作，有些车辆装有喷水设施来降温，而有经验的驾驶在紧急煞车时都会采用连踩数脚的煞车动作来防止。火车在启动时为何要先倒车 在通常情况下，若火车各节车厢之间的挂钩拉得很紧。牵引力必须克服整列火车与铁轨的最大静摩擦力才能启动。当火车很重时，最大静摩擦力很大，启动困难。 若先倒车，可使车厢之间的挂钩松弛，再往前开动时，车厢是逐节被启动的。当第一节车厢被启动时，只需克服第一节车厢的最大静摩擦力，所需的牵引力小；当第二节车厢启动时，只需克服第二节车厢的最大静摩擦力和第一节车厢的滚动摩擦力，由于滚动摩擦系数小于静摩擦系数，即滚动摩擦力小于最大静摩擦力，所需的牵引力小于同时启动两节车厢的最大静摩擦力。依此类推，当最后一节车厢被启动时，只需克服最后一节车厢的最大静摩擦力和前面车厢的滚动摩擦力，所需的牵引力小于整列火车的最大静摩擦力，因此容易使火车开出。火车头能做得轻便些吗？这可不行！原因倒不是因为材料和技术不允许，而是，火车头一旦做的轻了，它对后面车厢的拉力就会明显减少。火车头对车厢的拉力来源于火车车轮和铁轨之间的摩擦力。当火车前进时，车轮向后推铁轨，铁轨反过来向前推车轮。这个相互推的力产生在车轮与铁轨相接触的地方，叫做摩擦力。摩擦力的大小与两物体（车轮与铁轨）压紧的力的大小有关，若是火车头做的轻便了，那么这个压紧的力就减小了，火车就拉不动后面的车厢了。