苏科版《摩擦力》课件

摩擦力摩擦力是生活中常见的力，它无处不在，对我们的生活有着重要的影响摩擦力的概念定义方向当两个物体相互接触并发生相对运摩擦力的方向总是与物体相对运动动或有相对运动趋势时，在接触面方向或相对运动趋势方向相反上会产生阻碍物体运动的力，这种力叫做摩擦力本质摩擦力是由于物体表面凹凸不平而产生的，当物体接触时，表面上的微小突起会互相卡住，从而产生阻力摩擦力的特点方向大小总是与物体相对运动或将要发生的相对运动方向相反取决于接触面的粗糙程度和压力大小影响摩擦力的因素接触面粗糙程度压力接触面的材料性质接触面越粗糙，摩擦力越大例如，粗糙压力越大，摩擦力越大例如，用更大的不同材料之间的摩擦力不同例如，金属的木块在粗糙的木板上滑动比在光滑的木力压住物体，物体与接触面之间的摩擦力与金属之间的摩擦力比金属与木材之间的板上滑动摩擦力更大就会增大摩擦力更大滑动摩擦力定义方向大小123当两个物体发生相对滑动时，它们之滑动摩擦力的方向总是与物体相对运滑动摩擦力的大小与物体间的压力和间的阻力叫做滑动摩擦力动的方向相反接触面的粗糙程度有关静止摩擦力静止状态平衡力物体处于静止状态时，物体受到的摩静止摩擦力与外力大小相等，方向相擦力反最大静摩擦力当外力逐渐增大时，静止摩擦力也会随之增大，直到达到最大值摩擦力的应用摩擦力在日常生活中和工业生产中有着广泛的应用，例如•行走、跑步、抓握物体•汽车、自行车、火车等交通工具的刹车•机器零件的紧固和传动•摩擦起电现象摩擦力的计算摩擦力公式1f=μN摩擦系数μ2取决于接触面材料和表面状况正压力N3垂直于接触面的力乾摩擦力定义特点两个物体表面没有润滑剂的情况下与接触面的粗糙程度有关，接触面产生的摩擦力越粗糙，摩擦力越大例子鞋底与地面之间的摩擦力，木块在木板上滑动时的摩擦力湿摩擦力润滑剂的存在会减少摩擦力例如，油可以减少机器部件之间的摩擦，延长机器寿命湿摩擦力通常小于干摩擦力摩擦力和牛顿第二定律牛顿第二定律摩擦力物体加速度的大小跟合外力的大小成正比，跟物体的质量成反比，摩擦力是物体与物体之间发生相对运动或有相对运动趋势时，在接加速度的方向跟合外力的方向相同触面上产生的阻碍相对运动的力功与摩擦力做功123定义方向正负当物体在摩擦力的作用下发生位移时，摩擦力做功的方向与物体运动方向相反摩擦力做功时，如果物体克服摩擦力做摩擦力就对物体做了功功，则摩擦力做负功；反之，摩擦力做正功摩擦力与机械效率能量损失效率降低减小摩擦123摩擦力会导致机械能转化为热能，造机械效率是指有用功占总功的比例，减小摩擦力可以提高机械效率，例如成能量损失摩擦力会导致效率降低使用润滑油或滚动轴承摩擦力与能量浪费发动机风力涡轮机自行车链条发动机内部的摩擦会导致能量损失，降低燃风力涡轮机的轴承和叶片之间的摩擦会降低自行车链条和齿轮之间的摩擦会导致能量损油效率发电效率失，影响骑行效率减小摩擦力的措施润滑滚动摩擦气垫表面光滑使用润滑油或润滑剂可以减少物将滑动摩擦改为滚动摩擦，可以使用气垫或磁悬浮技术可以减少通过打磨、抛光等方法使物体表体之间的接触面摩擦，从而降低显著降低摩擦力例如，使用滚物体之间的接触，从而降低摩擦面更光滑，可以减少摩擦力摩擦力动轴承代替滑动轴承力增大摩擦力的措施增大接触面粗糙程度增大压力改变接触面材料在鞋底、轮胎上设计花纹，或者在机械零用力压紧两个物体，可以增大它们之间的选择摩擦系数较大的材料，可以增大摩擦件表面加工出凹凸不平的纹理，可以有效摩擦力例如，用夹子夹住纸张，可以防力例如，用橡胶轮胎比光滑的轮胎更容增大摩擦力止纸张滑落易抓地机械设备中的摩擦力问题摩擦力在机械设备中是不可避免的，它会造成能量损失、零件磨损、温度升高，甚至导致设备故障例如，发动机中的摩擦力会消耗燃油，降低效率；轴承中的摩擦力会造成磨损，缩短使用寿命；传动系统中的摩擦力会降低传动效率，造成能量损失轴承中的摩擦力减少摩擦滚动摩擦轴承是机械设备中常用的部件，它轴承利用滚动摩擦代替滑动摩擦，可以减少摩擦力，提高设备的效率大大降低了摩擦力和寿命种类繁多轴承的种类很多，例如滚珠轴承、滚柱轴承和滑动轴承等，可以根据不同的需求选择合适的轴承润滑油在摩擦力中的作用降低摩擦系数减少磨损散热摩擦力与表面粗糙度表面粗糙度摩擦力12表面粗糙度是指物体表面微观表面越粗糙，接触面积越大，起伏的程度，它会直接影响到摩擦力就越大摩擦力的大小举例3例如，粗糙的砂纸比光滑的玻璃更容易产生较大的摩擦力摩擦力与温度的关系温度升高表面润滑材料特性一般情况下，温度升高会导致摩擦系数高温会使润滑油变稀，减少摩擦力某些材料在高温下会发生相变，影响摩下降擦力摩擦力与速度的关系静摩擦力滑动摩擦力静摩擦力与速度无关物体的静摩擦力取决于物体的质量和接触面滑动摩擦力在一定范围内，一般与速度无关，但当速度较高时，滑的性质，与物体运动的速度无关动摩擦力会随速度的增加而增大，这称为摩擦力的速度效应摩擦力与载荷的关系摩擦力与载荷的关系摩擦力与载荷的关系当物体与表面接触时，施加在物体上的力被称为载荷载荷越大，在相同材料的表面上，载荷越大，摩擦力越大载荷越小，摩擦力物体与表面之间的接触力就越大，摩擦力也随之增加越小这就是为什么我们更容易推动轻物而不是重物摩擦力与材料性质的关系材料的硬度材料的表面粗糙度硬度高的材料表面更难变形，摩表面越粗糙，接触面积越大，摩擦力更大擦力也越大材料的表面性质材料表面是否光滑、润滑、干燥或潮湿都会影响摩擦力的大小固体微观摩擦的特点接触面积小表面凹凸不平存在分子引力摩擦力的微观机理表面粗糙度分子间作用力变形和热量即使看似光滑的表面，在微观下也存在着当两个物体接触时，其表面分子之间会产摩擦力的作用会导致物体表面发生变形，无数的凸起和凹陷，这些不平整的部分相生吸引力，这种吸引力会阻止物体之间的并产生热量，这些因素进一步影响摩擦力互接触，造成阻力相对运动，从而产生摩擦力的大小和性质摩擦力的理论研究摩擦系数摩擦模型研究不同材料之间的摩擦力，确建立数学模型来描述摩擦现象，定不同材料之间的摩擦系数，进例如库仑摩擦定律和阿蒙顿摩擦而预测摩擦力的具体大小定律微观机理探究摩擦力的微观机理，例如表面粗糙度、分子间作用力、材料性质等因素摩擦力的试验研究摩擦系数测量1通过实验测定不同材料间的摩擦系数摩擦力影响因素2研究接触面材料、压力、速度等因素对摩擦力的影响摩擦磨损机理3通过实验观察和分析材料的磨损过程摩擦材料开发4开发具有特殊摩擦性能的材料摩擦力的工程应用汽车轮胎的抓地力皮带传动刹车系统摩擦力的未来发展纳米材料应用智能材料研究新型润滑剂研究纳米材料的应用将极大地提高机械设备的性智能材料可以感知环境变化并自动调节摩擦开发具有更低摩擦系数、更高耐磨性以及更能，降低摩擦损耗，并改善润滑性能系数，例如自修复材料和形状记忆材料长使用寿命的新型润滑剂，可有效减少摩擦力。