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第六章
力和机械
6.4 摩擦力
摩擦现象随处可见，它对生产生活既有利，也有害。因此，我们需要认识并研究它，以便趋利避害。
生活中的摩擦
图6-4-1 中的问题都与摩擦有关
(a)运动员为什么能在冰面上快速滑行
图6-4-1 中的问题都与摩擦有关
(b)汽车轮胎表面为什么常有凹凸的花纹
图6-4-1 中的问题都与摩擦有关
(c) 机场的传送带为什么能传送行李
图6-4-1 中的问题都与摩擦有关
(d) 登山时为什么要穿防滑靴
一个物体在另一个物体表面上滑动时产生的摩擦，叫做滑动摩擦(sliding friction)。
滑动摩擦中，在接触面上产生阻碍物体相对运动的力，叫做滑动摩擦力(sliding friction force )
力的作用效果
人们最初是从对外界物体作用时引起的肌肉反应来认识力的，物理学是从力的作用效果来认识力的。
探究滑动摩擦力
人在冰面上滑行比在水泥地上容易，在地板上推动大木箱滑行比推动小木块困难，这些都与滑动摩擦力的大小有关。怎样测量滑动摩擦力的大小呢
测量滑动摩擦力的大小
如图 6-4-2 所示，使木块在弹簧测力计拉力的作用下，沿水平桌面做匀速直线运动。此时弹簧测力计拉力的大小就等于滑动摩擦力的大小。
图6-4-2 测量滑动摩擦力
请按上面的实验原理选择仪器，测量滑动摩擦力。
(1) 将木块置于水平桌面上，用弹簧测力计缓缓地水平拉动木块，使木块保持匀速直线运动状态。
(2) 在木块做匀速直线运动的过程中，观察并记录弹簧测力计的示数。
(3) 重复测量几次，求出其平均值，你测得的滑动摩擦力是________N与同学交流各自测量的结果。
那么，滑动摩擦力的大小与哪些因素有关呢
探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关
● 提出问题
将手掌压在桌面上并向前推，比较不同压力时，手掌感受到的阻力。再将手掌分别放在光滑的桌面和粗糙的木板上，用相同的力向下压并向前推，感受两种情况下手掌受到的阻力。由此，猜想滑动摩擦力的大小与哪些因素有关。
有同学认为，滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力大小有关；也有同学认为，滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。你认为他们的猜想有道理吗
● 设计实验与制订方案
由于我们猜想影响滑动摩擦力的大小的因素有两个，所以可以这样进行探究：先保持接触面的粗糙程度不变，探究滑动摩擦力的大小与压力大小的关系；再保持压力不变，探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系；最后，综合分析探究的结果。
请根据计划的思路，利用图6-4-3 所示的器材，按照图6-4-2所示的方式进行实验。
图6-4-3 实验器材
● 获取与处理信息
(1)先用弹簧测力计测出木块的重力，再将木块放在水平长木板上，用弹簧测力计水平勾速拉动木块，测出木块受到的滑动摩擦力。
(2)分别将不同质量的砝码放在木块上，用弹簧测力计水平匀速拉动木块，测出不同压力下木块受到的滑动摩擦力。
(3) 在水平长木板上铺上毛中，重复上述实验步骤，测出不同压力下木块受到的滑动摩擦力。
请把测量数据填入表 6-4-1中。
表 6-4-1 数据记录表
分析测量数据，得出结论。
通过分析，可以得出以下结论：
滑动摩擦力的大小与物体间压力大小和接触面的粗糙程度均有关。在接触面粗糙程度相同的情况下，压力越大，滑动摩擦力越大；在压力一定的情况下，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。
滚动摩擦和静摩擦
一个物体在另一个物体上滚动时所产生的摩擦，叫做滚动摩擦(rolling fiction)。
实验证明，在压力相同的情况下，滚动摩擦力要比滑动摩擦力小得多。
在机器的转轴上大都安装有滚动轴承。轴承的内圈套在转轴上，外圈固定在轴承座上，两圈之间有许多光滑的钢珠或钢柱(图6-4-4)。机器运转时，轴带着内圈转动，钢珠或钢柱在两圈之间滚动，摩擦力就明显减小。滚动轴承的摩擦力大约是滑动轴承摩擦力的~ 。
图6-4-4 滚动轴承
一个物体在另一个物体表面上具有相对运动的趋势，但未发生相对运动时也会产生摩擦，这种摩擦叫做静摩擦 (static friction)，静摩擦中阻碍物体相对运动趋势的力，叫做静摩擦力(static friction force)。
静摩擦在生活和生产中应用也非常广泛，如用传送带输送物体就是应用了静摩擦。
增大摩擦与减小摩擦的方法
摩擦与人们的生活、生产密切相关，人们时时处处都离不开它。摩擦有时是有利的、不可缺少的；有时又是有害的，会带来麻烦。
人走路、传送带运送物品等都要靠摩擦。如果摩擦太小，人走路时就容易滑倒，传送带上的物品也运送不出去，这些情况就要设法增大摩擦。
在机器内部有许多转动和滑动的部件，摩擦不但会使机器发热，还会使机器磨损。这种情况下，摩擦是有害的，应该设法减小摩擦。
如图 6-4-5 所示各现象中，哪些是为了增大摩擦 哪些是为了减小摩擦
图6-4-5 增大摩擦与减小摩擦的方法
(a)自行车的刹车装置中有两块橡皮
图6-4-5 增大摩擦与减小摩擦的方法
(b) 在小提琴的弓毛上擦些松香
(c) 给轮滑鞋的转轴加润滑剂
(d) 在机器的转轴上安装滚动轴承
摩擦与汽车防抱死制动系统 (ABS)
假如汽车在高速行驶时紧急刹车，车轮一般会被刹车片抱死不能转动，汽车将丧失转向能力，只能沿着地面滑动。若此时汽车受到轻微的侧向力(比如行驶在倾斜的路面或者压到一块小石头)，就有可能发生侧滑，甚至侧翻。
汽车防抱死制动系统是由微电脑控制的系统，它能使车轮在紧急制动时不被抱死，避免了汽车刹车时的跑偏和侧滑现象，提高了汽车的安全性能。
1. 如图所示，用力 F 拉着物体在粗糙水平地面上向右运动，下列关于物体和地面受力情况的说法正确的是( )
A. 物体受到水平向右的滑动摩擦力
B. 物体受到水平向左的滑动摩擦力
C. 水平地面不受滑动摩擦力
D. 水平地面受到水平向左的滑动摩擦力
B
2.某同学用下列实验器材探究影响滑动摩擦力大小的因素：粗糙程度均匀的长木板一块，质量相等的木块和铝块各一个，弹簧测力计一只。如图所示，4次实验中他都用弹簧测力计沿水平方向缓慢拉动物块，使其在水平长木板上做匀速直线运动。
(1) 如图甲、丙所示的实验说明：接触面的粗糙程度相同时，滑动摩擦力的大小与____________有关。
(2) 图丙中，弹簧测力计的示数为_________N，铝块受到的摩擦力大小为_________N。
压力大小
3.2
0
(3) 图丁中铝块受到的摩擦力大小_________ (选填“大于” “等于”或“小于”) 图乙中铝块受到的摩擦力大小。
等于
3. (2024·乐山中考)以下四种实例中，可以减小摩擦的是( )
A. 图甲体操运动员上器械前会在手上涂防滑粉
B. 图乙轮滑鞋装有滚轮
C. 图丙自行车刹车时捏紧车闸
D. 图丁运动鞋底有凹凸的花纹
B
自我评价与作业
1.通过实验探究，我们知道滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度以及压力的大小有关。那么，怎样通过实验探究滑动摩擦力的大小与两物体接触的面积大小的关系呢 请简要写出实验方案。
(1) 将一个长方体物块(铝块)平放在木板上，用弹簧测力计沿直线水平匀速拉动，并读出拉力F1。
(2) 将该长方体物块(铝块)侧放在木板上，用弹簧测力计沿直线水平勾速拉动，并读出拉力F2。
(3) 若 F1 等于 F2 则滑动摩擦力与接触面积无关；若 F1 不等于F2，则滑动摩擦力与接触面积有关。
2. 下列各种情况分别属于哪种摩擦
(1) 用钢笔写字时，笔尖与纸之间的摩擦。
(2) 用圆珠笔写字时，笔头的球珠与纸之间的摩擦。
(3) 滑雪时，滑雪板与雪地之间的摩擦。
滑动摩擦
滚动摩擦
滑动摩擦
3. 自行车上哪些部位要增大摩擦 哪些部位要减小摩擦 它们各是用什么方法来增大或减小摩擦的
增大摩擦的部位：
轮胎——增大接触面的粗糙程度
车闸——增大压力
减小摩擦的部位：
链条——加润滑油使接触面变光滑或者使接触面彼此分离
轴承——用滚动摩擦代替滑动摩擦
4. 拔河比赛中，运动员常常穿上比较新的球鞋，而且不希望地面上有很多沙子，这是为什么
新球鞋鞋底凹凸不平的花纹更明显，能增大接触面的粗糙程度，从而增大鞋底与地面间的摩擦。若地面上有许多沙子，拔河时鞋底下的沙子滚动，由于同种情况下滚动摩擦较小，所以容易打滑。
5. 同一水平桌面上放有质量相等的长方体木块和铁块各一块，另有合适的弹簧测力计一个。请设计一个实验，探究桌面对木块和铁块的滑动摩擦力是否一样大。
实验步骤：
(1) 把木块放在水平桌面上，用弹簧测力计拉木块，使木块做匀速直线运动，读出这时的拉力。
(2) 把铁块放在水平桌面上，用弹簧测力计拉铁块，使铁块做勾速直线运动，读出这时的拉力 F2。
(3) 比较 F1和 F2 的大小，若相等，则摩擦力一样大；若不相等，则摩擦力不一样大。

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