2022-2023学年高二物理竞赛课件：滑动摩擦

滑动摩擦 2 1、定义：两接触物体，产生相对滑动（或趋势）时，其接 触面产生阻止物体相对运动的力叫滑动摩擦力。 （ 就是接触面对物体作用的切向约束力） 一、静滑动摩擦力 所以增大摩擦力的途径为：①加大正压力FN, ②加大摩擦因数fS （f S— 静滑动摩擦因数） ②临界：（将滑未滑） （f —动摩擦因数） ③滑动： 2、状态： ①静止： FS=F ； F S随F 的增加而增加 滑动摩擦 FN P FS F 2 3 前几章我们把接触表面都看成是绝对光滑的，忽略 了物体之间的摩擦，事实上完全光滑的表面是不存在的， 一般情况下都存在有摩擦。[例] 平衡必计摩擦  按接触面的运动情况看摩擦分为： 滑动摩擦，滚动摩擦 3 4 3、 特征： 大小： （平衡范围）满足 静摩擦力特征：方向：与物体相对滑动趋势方向相反 定律： （ f s只与材料和表面情况有关，与接触面积大小无关。） 二、动滑动摩擦力 （与静滑动摩擦力不同的是产生了滑动） 大小： （无平衡范围） 动摩擦力特征：方向：与物体运动方向相反 定律： （f 只与材料和表面情况有关，与接触面积大小无关。） 4 5 摩擦角 ①全约束力 即FR= FN + FS ，它与接触面的公法线成一偏 角j ，当物体处于临界平衡状态，即静摩擦力达到最大值 Fmax时,偏角j达到最大值jf，全约束力与法线夹角的最大 值jf叫做摩擦角。 FN Fs FR j FN Fmax FR j j f ②计算 摩擦角的正切等 于静摩擦因数。 5 6 ③摩擦锥：顶角为2j f 的锥体。 　　当物块的滑动趋势方向改变时，全约束力作用线的方 位也随之改变；在临界状态下，FR的作用线将画出一个以 接触点A为顶点的锥面，称为摩擦锥。设物块与支承面间 沿任何方向的摩擦系数都相同，即摩擦角都相等，则摩擦 锥将是一个顶角为2jf的圆锥。 7 　　物块平衡时，静摩擦力不一定达到最大值，可在零与 最大值Fmax之间变化，所以全约束力与法线间的夹角j也 在零与摩擦角jf之间变化，即 由于静摩擦力不可能超过最大值， 因此全约束力的作用线也不可能超 出摩擦角以外，即全约束力必在摩 擦角之内。 FN Fmax FR j jf 8 q jf jf jf FR FRA A j 如果作用于物块的全部主动力的 合力FR的作用线在摩擦角jf之内，则 无论这个力怎样大，物块必保持静止。 这种现象称为自锁现象。因为在这种 情况下，主动力的合力FR与法线间的 夹角q <jf，因此，FR和全约束力FRA 必能满足二力平衡条件，且q = j < jf 。 9 q jf jf jf FR FRA A j 如果全部主动力的合力 FR的作用线在摩擦角j之外， 则无论这个力怎样小，物块 一定会滑动。因为在这种情 况下，q > j f，而j ≤j f ， 支承面的全约束力FRA和主 动力的合力FR不能满足二力 平衡条件。应用这个道理， 可以设法避免发生自锁现象。 10 自锁应用举例 　　斜面的自锁条件是斜面的倾角小于或等于摩擦角。 　　斜面的自锁条件就是螺纹的自锁条件。因为螺纹可以看成为绕在一圆柱体上的斜面，螺纹升角a就是斜面的倾角。螺母相当于斜面上的滑块A，加于螺母的轴向载荷P，相当物块A的重力，要使螺纹自锁，必须使螺纹的升角a小于或等于摩擦角jf。因此螺纹的自锁条件是 编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 11 解：①作法线AH和BH ②作A,B点的摩擦角j 交E,G两点 ③E,G两点间的水平距 离CD为人的 活 动范围 [例] 水平梯子放在直角V形槽内，略去梯重，梯子与两个斜 面间的摩擦因数（摩擦角均为j），如人在梯子上走动，试 分析不使梯子滑动，人的活动应限制在什么范围内？ l 11 12 所以人在AC和BD段 活动都不能满足三力 平衡汇交的原理，只 有在CD段活动时， 才能满足三力平衡 汇交原理。 证明：由几何关系 12 $