问题导入

为什么我们在地面上能够轻松潇洒地行走，而到了冰面上则步履维艰？

图2-2-1　冰面上的人们步履维艰

摩擦是一种常见的现象。通过初中的学习我们已经知道，两个相互接触的物体，发生相对运动或者相对运动的趋势时，就会在接触面上产生阻碍相对运动或者相对运动趋势的力，这种力叫作摩擦力。

1.滑动摩擦力

一个物体在另一个物体表面上滑动时，在接触面上产生的阻碍物体相对运动的力叫作滑动摩擦力。滑动摩擦力的方向总是沿着接触面，并且与物体相对运动的方向相反。如图2-2-2所示，当物体A相对物体B向右运动时，A受到的滑动摩擦力的方向向左。

图2-2-2

动手做

如图2-2-3所示，在桌面上垫一张纸，把手压在纸上，然后手掌向前推。再把纸拿开，在桌面上试试。还可以把纸换成布、塑料、铁片等，在大小不同的压力下朝前推手掌。通过比较，感受滑动摩擦力的大小与哪些因素有关。

图2-2-3　感受摩擦力

实验表明：滑动摩擦力f的大小跟外力无关，只跟接触面间正压力的大小成正比，可用下式来表示：

f=μN

式中的μ是比例常数，称为动摩擦因数。μ的数值与接触面的材料和接触程度等因素有关。表2-2-1给出了几种材料间的动摩擦因数。

表2-2-1　几种材料间的动摩擦因数

滑冰运动员冰鞋下面安装冰刀就是因为钢和冰之间的动摩擦因数很小，易于在冰面上滑行。在世界上一些寒冷地区，常用驯鹿、狗拉雪橇运送货物，也是因为雪橇和冰雪之间的动摩擦因数很小。

还有一种摩擦力叫作滚动摩擦力。滚动摩擦是一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦力。当压力相同时，滚动摩擦力比滑动摩擦力小得多。生产中常见的滚动轴承就是利用滚动摩擦小的事实制成的。

【例题】东北某林场，在冬季伐木工作中常用马拉着雪橇在冰面上滑行，将木料运送出去，如图2-2-4所示。一个有钢制滑板的雪橇，上面装有木料，总重量为3.8×104N。马要用多大的力，才能使雪橇在水平冰面上匀速滑行？

图2-2-4　马拉雪橇

分析：雪橇在水平方向上受到两个力的作用：马对雪橇的拉力F、冰道对雪橇的滑动摩擦力f。在这两个力的作用下，雪橇匀速前进。由于二力平衡，F=f，滑动摩擦力f=μN，N 的大小等于雪橇的总重量G。μ 可以从表中查出。

解：G=3.8×104N，μ=0.02，雪橇匀速运动，拉力与阻力大小相等，所以有

F=f

f=μN

N=G

则

f=μN=μG

代入数值后，得

F=f=0.02×3.8×104N=760N

答：马要用760N的力，才能够拉着雪橇在水平冰面上匀速前进。(www.daowen.com)

2.静摩擦力

用一个较小的力来推箱子，箱子有相对地面运动的趋势，但没有动，即箱子与地面仍然保持相对静止。根据初中学过的二力平衡知识，这时一定有一个力与推力平衡，它与推箱子的力大小相等，方向相反。这个力就是箱子与地面的摩擦力。由于这时箱子与地面之间只有相对运动的趋势，而没有相对运动，这时的摩擦力叫作静摩擦力。静摩擦力的方向总是沿着接触面，并且跟物体相对运动趋势的方向相反。

如果用更大的力推箱子，箱子还是没有移动。根据同样道理可知，此时箱子受到的地面的静摩擦力也增大了，但仍与推力的大小相等。只要箱子与地面之间没有产生相对运动，静摩擦力的大小就随着推力的增大而增大，并与推力大小相等。

想想议议

日常生活和生产中还有哪些事例是利用静摩擦力的？

静摩擦力的增大有一个限度，这个限度叫作最大静摩擦力。因此，两物体间发生的静摩擦力f在零和最大静摩擦力fm之间，即0＜f≤fm。两物体间的最大静摩擦力一般略大于它们之间的滑动摩擦力，在没有说明的情况下，可认为两物体间的最大静摩擦力与滑动摩擦力近似相等。

传送带就是靠静摩擦力把货物送到高处。

动手做

观察摩擦力

将小车放在水平桌面上，用弹簧秤沿水平方向拉小车。逐渐增大拉小车的力，观察小车从静止到运动的整个过程中弹簧秤示数的变化情况。

STS

高速列车制动

我国已成为世界上高铁发展最快、技术最全面的国家，中国高铁的速度让全世界都刮目相看。但是，高铁速度提升1倍，制动功率要提升8倍，因此能耗较大。在节能技术上，高铁动车组采用了再生制动方式：动车到站前先停止供电，由于惯性，动车会继续向前运行，当动车速度减至90km/h以下才进行机械刹车。

高速列车制动力主要有电制动力和摩擦力，而摩擦力制动是列车安全停车的最后保障。摩擦力依靠制动系统中的制动盘和刹车片之间的摩擦来实现，因此制动系统中刹车片性能的好坏对列车制动效果有着非常大的影响。

图2-2-5　运行中的高速列车

国际上只有德国、法国和日本等少数国家能够生产高速列车制动闸片，其中，德国克诺尔公司曾垄断全球80%以上高铁刹车片的市场。我国高铁列车自开通以来，制动系统刹车片长期依靠进口。进口刹车片普遍存在价格高、供货周期长、备品备件供应不及时和售后服务差等问题。如今中国打破了垄断，已占高铁刹车片50%的市场。

3.摩擦的利弊

摩擦力有时会给生产、生活带来不便。例如，自行车上各个轴承间如果长时间不添加润滑剂，人们在蹬骑时就会感到费力；各种机器运行时传动部件之间都有摩擦力，不但多消耗能量，降低效率，还会损坏零件，缩短机器寿命。因此，人们常常需要给机器添加润滑油以减小摩擦力，这样可以使摩擦力减小88%～90%，从而保护机器，提高工作效率。此外，应尽量利用滚动代替滑动，例如，在有转动轴的情况下，常使用滚动轴承以减小摩擦。

摩擦力在很多场合是有益的。例如，汽车在公路上启动时，依靠的就是橡胶轮胎和地面之间的摩擦力；火车在铁路上开动和制动，依靠的也是钢铁车轮与钢轨之间的摩擦力；如果没有摩擦力，我们会寸步难行，走路、拿杯子、戴帽子……可以说，离开了摩擦力，我们就无法生活。

友情提示

人在行走时，主要受重力、支持力和摩擦力的作用。人在地面上行走，由于脚和地面之间摩擦力较大，一般情况下，在人的前脚落地之后，总是由后脚用力向后蹬获得向前的静摩擦力，而前脚并不用力向后蹬。随着人的重心前移，前脚所受正压力增大，导致脚底和地面之间的最大静摩擦力也增大，滑动摩擦力迅速转变为向后的静摩擦力。当后脚提起来之后，前脚已经处于人重心的下方，这时候才会用力向后蹬，以获得继续前进的摩擦力。人可以自如地控制自身的重心，在跨步行走时，使重心保持在两脚之间而不滑倒。

若到了冰面上，人的脚与冰面之间的摩擦力很小，人在跨大步时很难控制自身重心的移动，只能小步前进，因此显得步履维艰。

习　题

1.“摩擦力总是阻碍物体间的运动。”这种说法是否正确？请你举实例来说明。

2.关于摩擦力，下列说法正确的是（　）。

A.静摩擦力的方向总是与物体相对运动趋势的方向相反

B.静摩擦力的方向总与物体运动的方向相反

C.静摩擦力的大小可以用公式f=μN直接计算

D.正压力越大，静摩擦力就越大

3.用手握住竖直放置的瓶子，使瓶子不至于下落。是否握得越紧，瓶子受到的摩擦力越大？为什么？

4.水平桌面上，有一重为6N的木块，与桌面间的动摩擦因数为0.4，如果用绳拉木块匀速前进，需要多大的拉力？