高中物理摩擦.ppt

1、,第四章 摩擦,第四章 摩擦,41 引言 42 滑動摩擦 43 考慮摩擦?xí)r的平衡問題 44 滾動摩擦 習(xí)題課,靜力學(xué),前幾章我們把接觸表面都看成是絕對光滑的，忽略了物體之間的摩擦，事實上完全光滑的表面是不存在的，一般情況下都存在有摩擦。 例,第四章 摩 擦,4-1 引言,平衡必計摩擦,靜力學(xué),一、為什么研究摩擦？ 二、怎樣研究摩擦，掌握規(guī)律 利用其利，克服其害。,三、按接觸面的運(yùn)動情況看： 摩擦分為 滑動摩擦 滾動摩擦,靜力學(xué),1、定義：相接觸物體，產(chǎn)生相對滑動（趨勢）時，其接觸面 產(chǎn)生阻止物體運(yùn)動的力叫滑動摩擦力。 （ 就是接觸面對物體作用的切向約束反力）,4-2 滑動摩擦,一、靜滑動摩擦力

2、,靜力學(xué),2、狀態(tài)： 靜止： 臨界：（將滑未滑） 滑動：,（翻頁請看動畫）,所以增大摩擦力的途徑為：加大正壓力N, 加大摩擦系數(shù)f,（f 靜滑動摩擦系數(shù)）,（f 動摩擦系數(shù)）,靜力學(xué),3、 特征： 大小：（平衡范圍）滿足 靜摩擦力特征：方向：與物體相對滑動趨勢方向相反 定律：（ f 只與材料和表面情況有 關(guān)，與接觸面積大小無關(guān)。）,靜力學(xué),靜力學(xué),二、動滑動摩擦力：（與靜滑動摩擦力不同的是產(chǎn)生了滑動） 大小： （無平衡范圍） 動摩擦力特征：方向：與物體運(yùn)動方向相反 定律： （f 只與材料和表面情況有 關(guān)，與接觸面積大小無關(guān)。）,靜力學(xué),三、摩擦角： 定義：當(dāng)摩擦力達(dá)到最大值 時其全反力 與法線

3、的夾角 叫做摩擦角。,翻頁請看動畫,計算：,靜力學(xué),靜力學(xué),四、自鎖 定義：當(dāng)物體依靠接觸面間的相互作用的摩擦 力 與正 壓力（即全反力），自己把自己卡 緊，不會松開 （無論外力多大），這種現(xiàn)象稱為自鎖。,靜力學(xué),摩擦系數(shù)的測定：OA繞O 軸轉(zhuǎn)動使物塊剛開始下滑時測出a角，tg a=f , (該兩種材料間靜摩 擦系數(shù)),（翻頁請看動畫）,自鎖應(yīng)用舉例,靜力學(xué),靜力學(xué),靜力學(xué),4-3 考慮滑動摩擦?xí)r的平衡問題,考慮摩擦?xí)r的平衡問題，一般是對臨界狀態(tài)求解，這時可列出 的補(bǔ)充方程。其它解法與平面任意力系相同。只是平衡常是一個范圍,（從例子說明）。,例1 已知：a =30，G =100N，f =0.2

4、 求：物體靜止時，水平力Q的平衡范圍； 當(dāng)水平力Q = 60N時，物體能否平衡？,（翻頁請看動畫）,靜力學(xué),靜力學(xué),解：先求使物體不致于上滑的 圖(1),靜力學(xué),同理： 再求使物體不致下滑的 圖(2),解得：,平衡范圍應(yīng)是,靜力學(xué),例2 梯子長AB=l，重為P，若梯子與墻和地面的靜摩 擦系數(shù)f =0.5, 求a 多大時，梯子能處于平衡？,解：考慮到梯子在臨界平衡狀 態(tài)有下滑趨勢，做 受力圖。,靜力學(xué),注意，由于a不可能大于 ， 所以梯子平衡傾角a 應(yīng)滿足,靜力學(xué),由實踐可知，使?jié)L子滾動比使它滑動省力，下圖的受力分析看出一個問題，即此物體平衡，但沒有完全滿足平衡方程。,Q與F形成主動力偶使前滾,

5、4-4 滾動摩擦,靜力學(xué),出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是，實際接觸面并不是剛體，它們在力的作用下都會發(fā)生一些變形，如圖：,靜力學(xué),滾阻力偶與主動力偶（Q,F）相平衡,（翻頁請看動畫）,滾動 摩擦,靜力學(xué),靜力學(xué),滾動摩擦系數(shù) d 的說明： 有長度量綱，單位一般用mm,cm； 與滾子和支承面的材料的硬度和溫度有關(guān)。 d 的物理意義見圖示。,根據(jù)力線平移定理，將N和M合成一個力N ， N=N,靜力學(xué),從圖中看出，滾阻力偶M的力偶臂正是d（滾阻系數(shù)），所以，d 具有長度量綱。 由于滾阻系數(shù)很小，所以在工程中大多數(shù)情況下滾阻力偶不計，即滾動摩擦忽略不計。,靜力學(xué),第四章 摩擦習(xí)題課 本章小結(jié) 一、概念： 1、摩

6、擦力-是一種切向約束反力，方向總是 與物體運(yùn)動趨勢方向相反。,a. 當(dāng)滑動沒發(fā)生時 Ff N (F=P 外力) b. 當(dāng)滑動即將發(fā)生時 Fmax=f N c. 當(dāng)滑動已經(jīng)發(fā)生時 F =f N (一般f 動 f 靜 ),靜力學(xué),2、 全反力與摩擦角 a.全反力R（即F 與N 的合力） b. 當(dāng)時， 物體不動（平衡）。,3、 自鎖 當(dāng)時自鎖。,二、內(nèi)容： 1、列平衡方程時要將摩擦力考慮在內(nèi)； 2、解題方法：解析法 幾何法 3、除平衡方程外，增加補(bǔ)充方程 (一般在臨界平衡狀態(tài)計算） 4、解題步驟同前。,靜力學(xué),靜力學(xué),三、解題中注意的問題： 1、摩擦力的方向不能假設(shè)，要根據(jù)物體運(yùn)動趨勢來判斷。 （只

7、有在摩擦力是待求未知數(shù)時，可以假設(shè)其方向） 2、由于摩擦情況下，常常有一個平衡范圍，所以解也常 常是力、尺寸或角度的一個平衡范圍。 （原因是 和 ）,靜力學(xué),四、例題 例1 作出下列各物體 的受力圖,靜力學(xué),例2 作出下列各物體的受力圖 P 最小維持平衡 P 最大維持平衡 狀態(tài)受力圖； 狀態(tài)受力圖,靜力學(xué),例3 構(gòu)件1及2用楔塊3聯(lián)結(jié)，已知楔塊與構(gòu)件間的摩擦系數(shù)f=0.1, 求能自鎖的傾斜角a 。,解：研究楔塊，受力如圖,靜力學(xué),例4 已知：B塊重Q=2000N，與斜面的摩擦角j =15，A塊與 水 平面的摩擦系數(shù)f=0.4，不計桿 自重。 求：使B塊不下滑，物塊A 最小重量。,解：研究B塊，

8、若使B塊不下滑,靜力學(xué),再研究A塊,靜力學(xué),靜力學(xué),練習(xí)1 已知：Q=10N， f 動 =0.1 f 靜 =0.2 求：P=1 N; 2N, 3N 時摩擦力F？,解：,所以物體運(yùn)動：此時,（沒動，F(xiàn) 等于外力）,（臨界平衡）,（物體已運(yùn)動）,靜力學(xué),練習(xí)2 已知A塊重500N，輪B重1000N，D輪無摩擦，E 點的摩擦系數(shù)fE=0.2，A點的摩擦系數(shù)fA=0.5。 求：使物體平衡時塊C的重量Q=？,解： A不動（即i點不產(chǎn) 生 平移）求Q,1,靜力學(xué),由于,1,分析輪有,靜力學(xué),由, E 點不產(chǎn)生水平位移,靜力學(xué),靜力學(xué), B輪不向上運(yùn)動，即N0,顯然,如果i,E兩點均不產(chǎn)生運(yùn)動,Q必須小于208N,即,靜力學(xué),補(bǔ)充方程 ,練習(xí)3 已知：P、D、d、Q1、Q2，P為水平。 求：在大球滾過小球時，f=?,解：研究整體,將、代入得：,靜力學(xué),當(dāng)時，能滾過去（這是小球與地面的f 條件）,要保證大球滾過小球，必須使大球與小球之間不打滑。,求大球與小球之間的f , 研究大球,靜力學(xué),補(bǔ)充方程 ,將代入得： ,又,靜力學(xué),當(dāng) 時能滾過小球,結(jié)論：當(dāng) 和時能保證大球能滾過小 球的條件。,解得：,注大球與小球間的f 又一種求法：,靜力學(xué),解： 作法線AH和BH 作A,B點的摩擦角j 交E,G兩點 E,G兩點間的水平距 離l為人的 活 動范圍,練習(xí)4 水平梯子放在直角V形槽內(nèi)，略去梯重，梯子與