【摩擦力研究实验报告】我对摩擦力的研究

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　　【提要】

　　本文对摩擦力的类型，定义，摩擦力的大小，摩擦力的计算方法，产生摩擦力的条件进行了叙述。

　　【关键词】

　　摩擦力；定义；计算

　　【引言】

　　在现在的世界里，摩擦力无处不在。但是你们又有多少研究呢？笔者对此做了研究。下面展示笔者对此做的研究成果。

　　【摩擦力】

　　(1)定义：两个互相接触的物体，当它们要发生或已经发生相对运动时。就会在接触面上产生一种阻碍相对运动的力，这种力就叫做摩擦力。

　　(2)物体之间产生摩擦力必须要具备以下三个条件：

　　第一，物体间相互接触、挤压

　　第二，物体间有相对运动趋势或相对运动

　　第三，物体间接触面是粗糙的

　　【滑动摩擦力】

　　(1)定义：当一个物体在另一个物体表面上滑动时产生的摩擦叫滑动摩擦力。（2)大量实验表明，滑动摩擦力的大小只跟压力大小、接触面的粗糙程度相关。压力越大，滑动摩擦力越大；接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。

　　(3)滑动摩擦力是阻碍相互接触物体间相对运动的力，不一定是阻碍物体运动的力。即摩擦力不一定是阻力，它也可能是使物体运动的动力，要清楚阻碍“相对运动”是以相互接触的物体作为参照物的。“物体运动”可能是以其它物体作参照物的。如：实验中在木块上放一个砝码，用弹簧秤拉木块作匀速直线运动时，砝码是由于受到木块对它的静摩擦力才随木块一道由静止变为运动的。具体情况是：当木块受到拉力由静止向前运动时，砝码相对于木块要向后滑动，木块就给砝码一个阻碍它向后滑动的摩擦力，这个摩擦力的方向是向前的。所以砝码相对于木块没有滑动，这时的摩擦力就是静摩擦力。

　　(4)滑动摩擦力大小与物体运动的快慢无关，与物体间接触面积大小无关。

　　(5)研究实际问题时，为了简化往往采用“理想化”的做法，如某物体放在另一物体的光滑的表面上，这“光滑”就意味着两个物体如果发生相对运动时，它们之间没有摩擦。

　　【静摩擦力】

　　(1)静摩擦力：当物体与另一物体沿接触面的切线方向运动或有相对运动的趋势时，在两物体的接触面之间有阻碍它们相对运动的作用力，这个力叫摩擦力。若两相互接触，而又相对静止的物体，在外力作用下如只具有相对滑动趋势，而又未发生相对滑动，则它们接触面之间出现的阻碍发生相对滑动的力，谓之“静摩擦力”。

　　（2)静摩擦力的产生条件：

　　①接触面是粗糙的；

　　②两个物体互相接触且相互间有挤压；

　　③物体间有相对运动的趋势。

　　(3)静摩擦力的方向：

　　①方向：跟接触面相切，并且跟物体相对运动趋势方向相反。所谓的相对，是以施加摩擦力的施力物体为参考系的。

　　②相对运动趋势的方向的判定：假设接触面光滑没有摩擦力，看物体的相对运动方向，由此判定相对运动趋势的方向

　　(4)静摩擦力的大小：

　　①最大静摩擦力：静摩擦力存在最大值，称为最大静摩擦力。它等于使物体刚要运动所需要的最小外力。

　　②静摩擦力的大小不是一个定值，静摩擦力随实际情况而变，大小在零和最大静摩擦力fm之间。其数值可由物体的运动状态确定。

　　静摩擦力是很常见的。例如，拿在手中的瓶子、毛笔不会滑落，就是静摩擦力作用的结果。能把线织成布，把布缝制成衣服，也是靠纱线之间的静摩擦力的作用。静摩擦力在生产技术中的应用也很多。例如，皮带运输机是靠货物和传送皮带之间的静摩擦力把货物送往别处。

　　【滚动摩擦】

　　一物体在另一物体表面作无滑动的滚动或有滚动的趋势时，由于两物体在接触部分受压发生形变而产生的对滚动的阻碍作用，叫“滚动摩擦”。

　　【摩擦力的计算】

　　计算摩擦力可用公式f=μn计算，式中的μ是摩擦系数，n是对表面的压力

　　【摩擦力的大小】

　　决定摩擦力的大小有两个因素：

　　(1)接触面的粗糙程度．

　　(2)表面受到的压力大小

　　【关于摩擦的本质】

　　(1)凹凸啮合说．是从15世纪至18世纪，科学家们提出的一种关于摩擦本质的理论，啮合说认为摩擦是由于互相接触的物体表面粗糙不平产生的．两个物体接触挤压时，接触面上很多凹凸部分就相互啮合．如果一个物体沿接触面滑动，两个接触面的凸起部分相碰撞，产生断裂、摩损，就形成了对运动的阻碍．

　　（2)粘附说．这是继凹凸啮合说之后的一种关于摩擦本质的理论．最早由英国学者德萨左利厄斯于1734年提出，他认为两个表面抛得很光的金属，摩擦会增大，可以用两个物体的表面充分接触时它们的分子引力将增大来解释．

　　上世纪以来，随着工业和技术的发展，对摩擦理论的研究进一步深入，到上世纪中期，诞生了新的摩擦粘附论．

　　新的摩擦粘附论认为，两个互相接触的表面，无论做得多么光滑，从原子尺度看还是粗糙的，有许多微小的凸起，把这样的两个表面放在一起，微凸起的顶部发生接触，微凸起之外的部分接触面间有10-8m或更大的间隙．这样，接触的微凸起的顶部承受了接触面上的法向压力．如果这个压力很小，微凸起的顶部发生弹性形变；如果法向压力较大，超过某一数值（每个凸起上约千分之几牛顿），超过材料的弹性限度，微凸起的顶部便发生塑性形变，被压成平顶，这时互相接触的两个物体之间距离变小到分子（原子）引力发生作用的范围，于是，两个紧压着的接触面上产生了原子性粘合．这时要使两个彼比接触的表面发生相对滑动，必须对其中的一个表面施加一个切向力，来克服分子（原子）间的引力，剪断实际接触区生成的接点，这就产生了摩擦．

　　人们通过不断实验和分析计算，发现上述两种理论提出的机理都能产生摩擦，其中粘附理论提出的机理比啮合理论更普遍．但在不同的材料上，两种机理的表现有所偏向：对金属材料，产生的摩擦以粘附作用为主，而对木材，产生的摩擦以啮合作用为主．实际上，关于摩擦力的本质，目前尚未有定论，仍在深入探讨之中．

　　【结论】

　　摩擦力有三种，滑动摩擦力；静摩擦力；滚动摩擦力。计算公式f=μn，μ=摩擦系数，n=对表面的压力。摩擦力的大小(1)接触面的粗糙程度（2)表面受到的压力大小。还有摩擦力的本质。

　　【致谢】

　　笔者的爸爸和妈妈。

　　【参考文献】

　　淄博市张店七中初一：柏皓

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