摩擦力大小的测和算

张瑞

摩擦力是最常见的一种力，没有摩擦力，我们就写不成字；没有摩擦力，人们将寸步难行；没有摩擦力，开动的汽车将无法停下来了……摩擦力有利也有弊，为了更好发挥摩擦力的好处，让它为我们服务，也为了减小摩擦力可能带来的麻烦，我们就要学习与摩擦力相关的知识，知道摩擦力的大小，并在生活中自觉运用摩擦力的知识去解决实际问题.

盈摩擦力的测量

两个物体接触（接触面粗糙且有相互挤压）并发生相对滑动时，接触面上就产生了阻碍其相对运动的滑动摩擦力.滑动摩擦力的方向总是与物体相对运动的方向相反，

探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关.是初中物理的一个重要探究实验，首先，我们可以选择一个小木块，将小木块放在水平长木板上，让它在水平长木板上运动，于是，就产生了一个摩擦力，我们必须测量出这个摩擦力的大小，那么这个摩擦力的大小怎么测量呢？

滑动摩擦力的大小是间接测量出来的.采用的是物理学中一种常用的方法——等效替代法，如图1.可用弹簧测力计拉着小木块在水平长木板上做匀速直线运动，此时小木块受力平衡，根据二力平衡的知识，水平方向的弹簧测力计的拉力大小等于小木块受到的摩擦力.那么，读出弹簧测力计的示数.就测量出滑动摩擦力的大小了，

例1 学过摩擦力知识后.小明想探究摩擦力大小是否与压力、重力都有关系.他利用如图2所示的装置进行探究实验.

实验步骤如下：

①把金属盒放在质量不计的白纸上，读出台式测力计的示数：在拉动白纸的过程中，读出弹簧测力计的示数，

②将质量不计的氢气球系在金属盒上，读出台式测力计的示数；在拉动白纸的过程中，读出弹簧测力计的示数.

③让氢气球继续系在金属盒上，再往金属盒中注入适量的沙子，使台式测力计的示数与步骤①中的示数相等；在拉动白纸的过程中，读出弹簧测力计的示数.

实验相关数据如表1.

（1）此实验是根据_____原理测出摩擦力大小的.

（2）与直接用弹簧测力计拉动金属盒测量摩擦力相比，拉动白纸进行实验具有容易操作的优点，具体体现在：____.（写出一条即可）

（3）请你补齐表1中空格处的数据，其值为____N.

（4）实验中是通过_____来改变金属盒总重的.

（5）比较实验步骤____（填序号）的数据，说明摩擦力大小与重力无关，

解析：（1）实验中用到了相对运动的知识.拉动白纸向左运动，金属盒相对于白纸就向右运动.此时金属盒受到了白纸对它的向左的滑动摩擦力，由于金属盒实际上始终是静止在台式测力计上的.它受到的应是平衡力，根据二力平衡的知识，金属盒受到的摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数.（2）在探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关的实验中，一般是需要拉动物块做匀速直线运动的.但实际操作时.难以保证物块做的是匀速直线运动，本实验中是白纸在运动.此时金属盒对白纸的压力不变.接触面的粗糙程度不变，则白纸与金属盒之间的滑动摩擦力不变.白纸不必做匀速直线运动，所以操作容易.（3）虽然氢气球系在金属盒上，但氢气球的质量不计，所以金属盒的总重G不变，仍为4.8N.但对台式测力计的压力变小了.（4）往金属盒内注入适量的沙子，金属盒的总重就增加了.（5）比较①③，台式测力计示数4.8N不变，金属盒的总重由4.8N变为6.4N.但是弹簧测力计示数为1.8N不变，可见，重力改变，压力不变，滑动摩擦力的大小不变，从而得出结论：滑动摩擦力的大小与物体所受的重力大小无关，

答案：（1）二力平衡 （2）不需要匀速拉动白纸（3）4.8（4）往金属盒内注入沙子（s）①③

点评：此题中测滑动摩擦力大小的方法是对课本实验方案的改进.更方便对滑动摩擦力的测量.由于水平面上静止的物体对水平面的压力大小等于它所受的重力，所以时常被误认为滑动摩擦力大小与物体所受的重力有关，此题有助于纠正这个错误观点，第（5）问中，要得出摩擦力大小与重力无关的结论，就要选择压力不变而重力不同的两次实验作比较.

盈摩擦力的计算

1.计算静摩擦力的大小

当两个相互接触的物体之间有相对运动的趋势时，接触面上就产生了静摩擦力.静摩擦力起阻碍物体相对运动的作用，其大小总等于欲使物体运动的那个力的大小.

例2如图3所示为静止在竖直墙面上的爬墙遥控车，其质量为0.03kg，“腹部”有吸盘.当爬墙遥控车的真空泵将吸盘内的空气向外抽出时.遥控车能牢牢吸在竖直的墙面上而不会掉落，这是因为遥控车受到了

的作用，其大小等于

一.（取g=10N/kg）

解析：由于遥控车受到重力的作用，相对于墙壁有向下运动的趋势，墙壁会对遥控车产生阻止它向下运动的静摩擦力，遥控车静止在墙壁上，此摩擦力与重力是一对平衡力，遥控车所受的重力G=mg=0.03kgx10N/kg=0.3N.则它所受的竖直向上的静摩擦力大小也等于0.3N.

答案：摩擦力（或静摩擦力）0.3N

点评：计算静摩擦力，要用到二力平衡的条件，相互平衡的两个力大小相等.

2.计算滑动摩擦力的大小

实验证明，滑动摩擦力的大小与压力的大小以及接触面的粗糙程度有关.压力越大，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大.

初中阶段，滑动摩擦力的大小一般要利用二力平衡的知识来计算.例如物体做匀速直线运动时.滑动摩擦力大小一定等于使其前进的动力，

例3 如图4所示.一个重为G的物体放在水平地面上，在水平向右的拉力F作用下，沿水平面向右做匀速直线运动.已知G=40N，F=10N.

（1）求运动过程中物体受到滑动摩擦力的大小.

（2）我们知道，滑动摩擦力f的大小是由物体接触面间的压力fn和接触面的粗糙程度决定的.物理学中用动摩擦因数u表示接触面的粗糙程度，则有关系式f=ufn成立，求图4中物体与地面间的动摩擦因数uendprint

解析：（1）物体在水平方向上受到两个力的作用，分别是拉力和摩擦力，由于物体做匀速直线运动，受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，所以滑动摩擦力等于拉力，即f=F=10N.

（2）物体放在水平面上，水平面受到的压力等于物体所受的重力，即Fn=G=40N.由关系式户f=ufn，带入数据可求得图中物体与地面间的动摩擦因数

答案：（1）10N.（2）0.25.

点评：物体做匀速直线运动时受到的力是平衡力，利用二力平衡的知识求解滑动摩擦力的大小.是初中阶段常用的方法.由于滑动摩擦力的大小只与压力和接触面的粗糙程度有关，若该题目中物体做加速或者减速运动，滑动摩擦力的大小都不会改变，仍然是10N.

学即用，练一练：

1.小明同学在做“探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关”的实验过程中，将木板水平固定后.用水平力拉动图5甲中的物块m在木板上滑动，当物块匀速滑动时，弹簧测力计的示数为1.6N，设物块m受到的滑动摩擦力为fi，则fi=____N.如图5乙所示，小明在物块m上加个砝码后，再次用水平力拉动物块m在同一木板上匀速滑动，设此时物块m受到的滑动摩擦力为f，则f2_（填“大于”“小于”或“等于”）f1.2.如图6所示，叠放在一起的物体A和B在大小为F的恒力作用下沿水平面做匀速直线运动.则下列结论正确的是（）.

A.甲、乙两图中A物体所受的摩擦力大小均为F

B.甲、乙两图中B物体受到地面对它的摩擦力均为F

C.甲图中，物体A受到的摩擦力为零，物体B受到地面对它的摩擦力为F

D.乙图中，物体A受到的摩擦力为F.物体B受到地面对它的摩擦力为F

3.在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验中.

（1）将物体A置于水平木板上，用弹簧测力计沿水平方向拉动，使其做

运动，这时滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计拉力的大小.

（2）小明设计了如图7所示的实验方案，通过实验得到了正确的结论.

①下列各种现象中，利用了该实验结论的是____（选填字母）.

A.汽车在结冰的路面行驶时，在车轮上缠绕铁链

B.用力压住橡皮，擦去写错的字

C.移动很重的石块时，在地上铺设滚木

②图7甲中物体运动的速度为v1，图7乙中物体运动的速度为V2，实验过程中，关于v1和v2的大小，下列说法正确的是___（选填字母）

A.vl-定大于V2 B.Vl -定小于v2

C.Vl -定等于V2 D.vl可以大于、等于或小了二V2

参考答案：1.1.6 大于 2.B

3.（1）匀速直线（2）①B②Dendprint