关于摩擦力科学论文
由于摩擦力与人的生活息息相关，所以有关摩擦力的研究和探索也一直在进行着。下面是小编为大家精心推荐的关于摩擦力科学论文，希望能够对您有所帮助。
关于摩擦力科学论文篇一
摩擦力研析
【摘要】在日常生活中，人们对摩擦这种现象并不陌生。由于摩擦力与人的生活息息相关，所以有关摩擦力的研究和探索也一直在进行着。文章对常见的干摩擦与湿摩擦进行了叙述，描述了他们的基本定义。
【关键词】干摩擦;湿摩擦;接触面;高端
摩擦力是物体与物体相接触时，在接触面上产生一种阻止它们相对滑动的作用力。摩擦是一种极为普遍的力学现象，在人类生活、生产中无处不在。不仅固体与固体的接触面上有摩擦(这类摩擦称为干摩擦)，就连固体与液体的接触面或固体与气体的接触面上都有摩擦(这两类摩擦称为湿摩擦)。在干摩擦中，摩擦力按其性质可分为静摩擦力、滑动摩擦力和滚动摩擦力三种。不同性质的摩擦力，影响其大小的因素亦不相同。
一、干摩擦力
(一)静摩擦力
只要两物体之间存在着相对滑动趋势，就会出现摩擦力。如果滑动趋势不太强，则由于摩擦力的作用，相对滑动不致真正实现，这时的摩擦力称为静摩擦力fS。可见静摩擦力产生的原因是因为物体间有相对运动的趋势。而相对运动趋势产生的原因是有外力作用，因此，产生静摩擦力的条件不仅包括接触面不光滑、有正压力，还需要有外力作用。静摩擦力的大小与指向都取决于相对滑动趋势。既然摩擦力是阻止相对滑动的作用力，静摩擦力的指向 自然 与接触面上相对滑动趋势的指向相反。两物体都受静摩擦力的作用，其指向分别与各该物体在接触面上的相对滑动趋势的指向相反。静摩擦力的大小也取决于相对滑动趋势，没有相对滑动趋势，就没有静摩擦力，即摩擦力大小为零;一有相对滑动趋势，静摩擦力也随之出现。在一定条件下，物体之间相对滑动趋势一定，静摩擦力就具有与之相应的一定的大小，这一大小应当恰恰足以抵消相对滑动趋势，使相对滑动不致真正发生。因此，在具体问题中，静摩擦力的大小往往不能预先知道，需要根据“物体之间并不真正发生相对滑动”这一条件从动力学的运动方程 计算 出来。情况一旦变了，物体之间的相对滑动趋势变了，静摩擦力的大小也就随之自动调节，使相对滑动总是不能真的发生。但是静摩擦力的自动调节并不能无限度地进行，其最大限度称为最大静摩擦力。在不超出最大静摩擦力的范围时，外力越大，静摩擦力越大。一旦超出最大静摩擦力的范围，物体便开始滑动，静摩擦力转变为滑动摩擦力。那么最大静摩擦力与什么有关呢?实验查明，最大静摩擦力fmax与两物体之间的正压力N成正比，与接触面的面积无关，与接触面的性质有关(如接触面的材料、接触面的粗糙程度等)。即fmax=μSN，其中μS称为静摩擦因数，它取决于接触面的材料与接触面的表面状态等。实践证明fS≤fmax=μSN。
(二)滑动摩擦力
当外力超出最大静摩擦力的范围时，物体便开始滑动，摩擦力继续存在，只是静摩擦力转变为滑动摩擦力。物体沿着接触面相对滑动，接触面上阻止相对滑动的摩擦力称为滑动摩擦力。滑动摩擦力的指向自然是与接触面上相对滑动的指向相反。滑动摩擦力的大小随相对滑动速度而变，相对滑动速度从零逐渐增大，滑动摩擦力则相应地从最大静摩擦力fmax=μN逐渐减小。通常说滑动摩擦小于静摩擦，将静止着的物体推动比较费劲，既以推动之后维持匀速运动则较省力，就是指此而言。但相对滑动速度过分大的时候，滑动摩擦力又急剧增大。我们可以采取控制变量法，通过实验准确验证在动摩擦因数一定时，滑动摩擦力的大小正比于接触面上的正压力N。但因为动摩擦因数较难控制，只粗略验证了在正压力一定时，滑动摩擦力与动摩擦力系数成正比这一结论。由此，可得出公式：fK=μN，其中μ称为滑动摩擦因数，它取决于接触面的材料与接触面的表面状态及相对滑动速度(如图所示)等。
在一些特殊情况下(例如材料的硬度保持一定，接触面经过一定加工等等)，滑动摩擦
力几乎不随运动速度而变，并且差不多就等于最大静摩擦力，即μ=常数≈μS 当外力等于动摩擦力时，物体受力还是平衡的，要使物体运动，就必须增大外力。
二、湿摩擦力
物体相对于液体或气体(称为流体)而运动时，沿着接触面上也有阻止相对滑动的摩擦力，这种摩擦力称为湿摩擦。物体浸没于液体或气体中，运动时除了受到湿摩擦力外，同时还有另一种效应，即在接触面上，物体受到液体或气体的压力，这压力的指向垂直于接触面，而且迎面所受压力大于背面所受压力，因而物体所受压力的总效果也是阻止物体的相对运动。由此而引起的阻力称为介质阻力，并且一般来说，介质阻力远远大于湿摩擦力。介质阻力和湿摩擦力的本质完全不同，但在物体相对于液体或气体的运动中，它们起着同样的作用。一般就将介质阻力归到湿摩擦力中，不去追究它们的本质。湿摩擦力不同于干摩擦力，没有相对运动也就没有湿摩擦力。所以对于湿摩擦现象，谈不上静摩擦力。既然不存在静摩擦，不论多小的力都能推动物体使其在液体或气体中运动。在干摩擦的情况下，小于最大静摩擦力的力根本不能推动物体。可以用竹竿撑船使船前进，却从来没看见过用竹竿撑汽车使汽车前进，就是这个道理。
一旦发生相对运动，湿摩擦力也随之出现。湿摩擦力的指向自然与物体相对运动速度指向相反。至于湿摩擦力的大小则随着相对运动的加快而增大。当相对运动比较慢的时候，湿摩擦力的大小大致与速度成正比;当相对运动比较快的时候，湿摩擦力大致与速度的平方成正比。
物体浸于液体或气体中，如以一定大小的力去推物体，由于不存在静摩擦，物体将逐渐动起来。物体一开始运动，湿摩擦力也就出现。起初，湿摩擦力比较小，还小于所加推力，物体仍然继续加速。物体速度加快，湿摩擦力随之而增大。最后，物体达到某个速度，其相应的湿摩擦力与所加推动力相等，物体保持这一速度而作匀速运动，这一速度称为极限速度。如物体的初速度超过极限速度，则湿摩擦力大于所加推动力，运动变慢，最后也是达到极限速度而作匀速运动。极限速度的大小显然与所加推动力的大小有关。在力学中湿摩擦力一般不去分析与研究，主要考虑的是干摩擦力。
三、摩擦力带来的影响
推桌子时,如果没有推动,则桌子有一个向右的运动趋势,同时桌子会受到一个向左的静摩擦力的作用,阻碍它的这种运动趋势，使桌子处于相对静止状态。传递带把货物往上运的过程中,如果没有摩擦,则货物要沿斜面下滑,所以物体有沿斜面下滑的趋势,所以传送带给了货物一个沿斜面向上的静摩擦力的作用,以阻碍货物向下滑的运动趋势。
假如没有摩擦力,我们就不能走路了。因为既站不稳,也无法行走。比如在冰上步行,由于冰滑,走不多远就累得满头大汗。如果没有摩擦力的话,道路比冰还滑,那时人们只有伏倒在地上才会觉得好受些。假如没有摩擦力,螺钉就不能旋紧,钉在墙上的钉子就会自动松开而落下来。根据万有引力定律得知，一切物体就会在万有引力的作用下，全部聚集在了一起。家里的桌子,椅子都要聚在一起。给一点推力就都会散开来,并且会在地上滑过来,滑过去,根本无法使用。。。
如果没有摩擦和介质阻力,物体只发生动能和势能的相互转化时, 机械能的总量保持不变。这就是摩擦力带来的影响。总之，影响摩擦力大小的因素是固定的，较少的，但其表现形式却十分多样化、复杂化、只有充分了解、控制这些因素，才能充分利用有益摩擦，避免有害摩擦，最大程度地改进生产，改善生活。
四、高端物 理学 中对摩擦力的产生的解释
至到今天，人们对摩擦力的本质认识得不是十分清楚。最早对摩擦进行实验研究的代表性人物是文艺复兴时期的达·芬奇。他对表面光滑程度不同的物质的摩擦作了比较，提出物体间的摩擦程度取决于物体表面粗糙程度的大小，表面愈粗糙，摩擦力愈大，即固体表面的凹凸程度是产生摩擦的根本原因。这一想法后来逐步被 发展 为一种学说——凹凸说。该学说认为：物体表面无论经过何种加工，都必然留下或大或小的凹凸，这种表面凹凸不平的物体相互接触，就必然产生摩擦。有人对此做过这样一个比喻：固体表面的接触，犹如把一列山脉翻过来盖在另一列山脉上一样。由于它们的相互咬合，所以只有把凸部破坏掉，才能使之滑动，这便是产生阻碍相对运动的摩擦力的基本原理。这种学说在很长一段时间里，受到许多人的支持。
对于摩擦力的另外一种看法是分子说。这是由英国的物理学家德萨古利埃提出的。他认为，摩擦力产生的原因是摩擦面上的分子力相互交错所致。该学说指出，物体表面愈是光滑，摩擦面愈是相互接近，表面分子力就愈大，这样摩擦力也就愈大。但是这种学说由于加工技术上的原因，一直没有得到实验的证实，因而入们对此很难接受。
进入20世纪以后，分子说逐渐得到很多人的支持。一个叫尤因的人首先指出因摩擦引起的能量损失，是因固体表面分子引力场的相互干涉所致，与凹凸程度无关。而另一名著名的学者哈迪，他进行了大量的实验，从而证明了分子说的正确性。他首先把两个物体表面研磨得极光滑，然后来做摩擦实验，结果发现，两物体磨得越光滑，它们之间的摩擦力就越少，但是这种光滑水平达到一定程度时，摩擦力反而有所增加，甚至两个光滑的金属面能“粘”在一起。而这正好证实了分子说的观点：当两个表面的分子互相进入彼此的分子间的引力圈时，两者间就能产生强烈的粘合作用，并以摩擦力的形式显示出来。哈迪的实验为分子说提供了有力的证据，分子说因而获得了广泛的承认，并被进一步发展为“粘合说”。但是，凹凸说并没有因分子说和粘合说的进展而被完全废弃，它与对立的分子说和粘合说都持之有据，言之有理。有人在这两者的基础上提出了包含凹凸说内容的综合性的 现代 粘合论。
(一)凹凸啮合说
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。
(二)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10-8 m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。在现代摩擦理论中，还加进了静电作用。光滑表面摩擦过程中可能带上异号电荷，它们之间的静电作用，也是摩擦力的一个原因。
综上所述，摩擦现象的机理是复杂的，是必须在分子尺度内才能加以说明的。由于分子力的电磁本性，摩擦力说到底也是由于电磁相互作用引起的。
上述理论，已经否定了“物体表面越光滑，摩擦力越小”的说法。在非常平滑的物体表面之间，摩擦力是存在的。在教学中经常使用“表面光滑”，其含义是指无摩擦或摩擦因数等于零的表面，即没有摩擦力。这是教学中的一种约定，而并非真的是说两个表面光滑。在平玻璃板上推木块很容易，而在平玻璃板上推与木块相同质量的玻璃时就不容易了，这说明摩擦力增大了。
【 参考 文献 】
[1]徐行.力学[M].内蒙古人民出版社，1993.
[2]梁昆淼.力学(上册)[M].高等 教育 出版社，1998.
[3]李迺伯.物理学[M].高等教育出版社，1999.
[4]李椿，夏学江.大学物理[M].高等教育出版社，1998.
关于摩擦力科学论文篇二
静摩擦力浅议
摘 要：当两个互相接触并处于相对静止的物体间存在相对运动趋势时，就有静摩擦力产生。静摩擦力的方向与相对运动趋势方向相反，与接触面相切，最大静摩擦力跟物体接触面间的正压力成正比。
关键词：静摩擦力;最大静摩擦力;平衡状态。
在教学过程中，经常发现不少学生分析静摩擦力时，时常会出现错误的判断，究其原因，在于这些学生没有真正理解静摩擦力产生的条件及其特点。当两个互相接触并处于相对静止的物体间存在相对运动趋势时，就有静摩擦力产生。静摩擦力的方向与相对运动趋势方向相反，与接触面相切。为了帮助学生正确处理有关静摩擦力的问题，现介绍以下两种方法。
1、根据静摩擦力产生的条件分析
产生静摩擦力的充要条件是：
① 两物体接触;
② 两物体互相有压力;
③接触面不光滑;
④两物体间有相对运动趋势。
其中前三个条件比较容易判断。但两接触物体间有无相对运动趋势成为判断静摩擦力的依据。"相对运动趋势"必须是彼此接触的两个物体互为参照物，而不是以两个物体之外的物体为参照物。通常可用假设法：先假设接触面是光滑的，看被研究的物体相对于接触面是否运动，向何方运动，即为运动趋势方向若运动则有静摩擦力，其方向与相对运动方向相反;不运动则无静摩擦力。
再例如：试判断自行车后轮在滚动时受到的静摩擦力的方向。
分析：先假设自行车后轮与地面没有摩擦力，可以明显看到后轮与地面的接触点相对与地面是向后运动的，则说明后轮相对于地面有向后运动的趋势，所以后轮受到地面的静摩擦力是向前的。 2、根据物体运动状态分析
①根据物体的平衡条件来分析静摩擦力。
当物体处于平衡状态时，可根据平衡条件ΣF = 0来分析静摩擦力。
例如：如图所示，一木块放在水平桌面上处于静止状态，木块在水平方向上受到F1和F2的作用力，其中F1=10N，F2=6N，求木块受到的静摩擦力的大小。
(注：上图左边直线上方标注F1，左边直线上方标注F2)
分析：由于木块处于静止状态，因此木块在水平方向上合力为0，即水平向左的力等于水平向右的力，即F2 +f = F1， 计算可得静摩擦力等于4N。
② 根据牛顿第二定律来分析静摩擦力。
如果物体处于非平衡状态，可以根据牛顿第二定律来分析静摩擦力。
例如：物体A放在水平放置的圆盘B上，随B一起作匀速转动，试分析物体A受到的静摩擦力的方向。
分析：物体A在竖直方向上受重力G和盘对它的支持力N的平衡，而A在水平面内作匀速圆周运动，A作匀速圆周运动所需的合力(向心力)，只有靠圆盘B对物体A的静摩擦力来提供，由于向心力的方向是沿半径指向圆心的，所以，静摩擦力的方向也是沿着半径指向圆心的。
3、静摩擦力的大小：用较小的力推桌子，桌子没动，根据二力平衡条件，静摩擦力与较小的推力相等;用较大的力来推，若仍然不动，静摩擦力与较大的推力相等，所以静摩擦力是随着物体所受外力的大小而变化的，它的作用就是阻碍物体间发生相对运动。不过，静摩擦力并不能无限度的增加，当我们逐渐增加推桌子的力，桌子终究会动起来，在从静到动的一刹那，静摩擦力不能增加了，它达到了最大值，这个最大值叫最大静摩擦力。实验表明：最大静摩擦力跟物体接触面间的正压力成正比。
理解静摩擦力的含义需注意以下几点：
1)静摩擦力不是一个不变的力，它随着外力的增大而增大。
2)用公式算出的是最大静摩擦力，不一定是实际摩擦力。例如：用手握一个瓶子，为什么瓶子越重手握得越紧?
分析：当手把瓶子握住时，瓶子在竖直方向受到了两个力的作用，向下的重力G 及向上的静摩擦力F，由于处于平衡状态，所以G=F，瓶子越重，要把瓶子握住，需要的实际摩擦力越大，由于静摩擦力不会超过最大静摩擦力F。所以当瓶子较重时，瓶子与手之间必须有较大的最大静摩擦力，才能保证实际静摩擦力不超过它。手把瓶子握得紧，手与瓶子之间的正压力越大，最大静摩擦力也越大，但当最大静摩擦力增加时，实际静摩擦力并不一定增大，因此，当瓶子平衡时，它所受到的静摩擦力F总是等于物体的重量G。由本题可见，最大静摩擦力和静摩擦力是两个不同的概念。
4、教师在讲授静摩擦力这一问题时，需要注意的问题有：要向学生提出"以课本为主，课前要预习，要学会读书"的 要求，向学生指出静摩擦力的定义和特点，这些定义和 规律是什么意思?在日常生活生产实践中，有哪些实例?可以在黑板上列出如下提纲：什么叫静摩擦力?是否两个物体接触就一定产生静摩擦力?静摩擦力和哪些因素有关?通过预习提纲引导学生边阅读边思考。帮助他们有的放矢的进行阅读教材。
另外，可以通过实验更好的帮助学生理解静摩擦力，同时通过实验还可以增加趣味性。
总之，在教学过程中分析静摩擦力时只要采用正确的方法，就会避免错误的判断，对于学生真正理解静摩擦力产生的条件及其特点有重要意义。
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