如何认识滑动摩擦力

潘丽君

同学们都知道中国的神舟九号已经成功地完成任务并返回，在返回过程中，返回舱都要做一些特殊的处理，为什么要做这种特殊处理，请大家看两张照片.

第一张照片是俄罗斯超龄服役的“和平号”空间站碎片坠落太平洋前划过斐济上空的壮观情景，碎片在剧烈燃烧.第二张照片是我国的神舟九号返回舱安全返航后的情景，返回舱表面也有被燃烧的痕迹，为什么太空坠落的空间站碎片和神九返回舱会燃烧呢？这就和我们要谈的滑动摩擦力有关.

同学们听到滑动摩擦力可能都觉得陌生，其实滑动摩擦力和我们的生活密切相关，可以说到处都存在滑动摩擦力.例如：拉小提琴时、滑雪时、刷牙时、用钢笔写字时、擦黑板时，等等.

既然滑动摩擦力随处可见，到底什么是滑动摩擦力呢？

两个有相对滑动的物体间在接触面上产生的阻碍它们相对滑动的力，此力就叫滑动摩擦力.同学们可能都有拖木箱前进的经验，木箱拖行过程中，总觉得后面有个“人”在拉着箱子不让你前进，其实那个阻止箱子前进的“人”就是摩擦力.为什么会产生滑动摩擦力呢？

滑动摩擦力产生在两个接触面之间.我们用肉眼看到的光滑固体表面，当用放大镜观察时，就会发现其表面是凹凸不平的，好像布满了山峰山谷一般.经过车床加工的金属表面，峰高可达5μm，再经过仔细研磨，峰高可减至0.1μm，但这相对于原子尺度仍然是很大的.因此，当两个物体相互接触时，真正接触的只是物体表面的峰丘.在这些真正接触的区域内，两个接触表面的原子之间的距离比较大，从几埃到几十埃（1埃=10-10米）.这些原子之间的相互作用力比较弱，与真正接触区域相比可以忽略不计，而接触区域的面积之和要比物体表面积小得多.

当两个接触面发生相对滑动的时候，势必要以剪切的方式破坏原来所有的接触点，使两个接触表面的凸起部分相碰撞而产生断裂、磨损，从而形成了对物体运动的阻碍.平行于接触表面而使接触点破坏所需要的剪切力就是摩擦力.所以滑动摩擦力的产生有三个条件：①接触面粗糙；②两个物体互相接触且相互间有挤压；③物体间有相对运动.

滑动摩擦力的大小和方向又该如何计算和判断呢？

（1）方向：总是跟接触面相切，并且跟物体与相对运动方向相反.所谓相对，仍是以施加摩擦力的施力物体为参照物的.如下图牙刷的运动.

第一幅图牙刷静止；第二幅图牙刷相对运动方向向右，摩擦力向左，所以刷毛向左弯；第三幅图牙刷相对运动方向向左，摩擦力向右，所以刷毛向右弯.

（2）大小：滑动摩擦力f的大小跟压力成正比，与接触面的材料、粗糙程度有关.

（3）滑动摩擦力的大小比最大静摩擦力fmax略小.通常的计算中可以认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力.

如何测量滑动摩擦力呢？

我们当然要自己动手做实验，做实验前首先要知道实验原理：当用弹簧测力计拉着木块做匀速直线运动时，木块处于平衡状态，因木块在水平方向上只受拉力和摩擦力的作用，所以摩擦力和拉力是一对平衡力，即摩擦力的大小与测力计的示数相等.我们在实验过程中要采用控制变量法.下面是这个实验的部分过程和数据，同学们自己也可以试做这个实验.

由实验可知影响滑动摩擦力大小的因素有：

①物体所受压力的大小.在接触面粗糙程度相同时，所受压力越大，滑动摩擦力越大；

②与物体接触面粗糙程度的关系.在物体所受压力大小相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；

③滑动摩擦力的大小与接触面面积无关；

④滑动摩擦力大小与物体运动速度无关.

练习

1.在探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关的实验中，用弹簧测力计（最大刻度为5N）拉着木块在长木板上匀速沿直线运动（如图）.试问：

（1）这时弹簧测力计所示的拉力为

N，木坂受到的滑动摩擦力为 N；

（2）如果在木块上再加一个砝码，则弹簧测力计的示数将 ，滑动摩擦力将 （变大/变小/不变）.这一事实说明：滑动摩擦力的大小与 有关.

2.雨后泥路上，人是挑担走路滑得厉害还是空手走路滑得厉害？为什么？