一、研究目的

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年世界各國汽車總產(chǎn)量乘用車6853萬輛，商用車2224萬輛，世界各國汽車總銷量8967萬輛，汽車走進(jìn)了生活，但也面臨著能源浪費(fèi)的問題。在現(xiàn)代汽車中，發(fā)動(dòng)機(jī)所提供的功率有20%用來克服摩擦;飛機(jī)的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)有10%的功率被摩擦損耗，最為先進(jìn)的渦輪式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)也因其摩擦損耗掉2%的功率，其中包括機(jī)械固件的滾動(dòng)摩擦和滑動(dòng)摩擦，摩擦產(chǎn)生的熱量處理等，都大大增加了成本的投入。

如果我們的生活中沒有摩擦力，世界會(huì)變成什么樣子呢?如果沒有摩擦力，我們穿的衣服會(huì)滑落下來，就算沒有風(fēng)我們戴的帽子也會(huì)因沒有摩擦力而滑掉;而因沒有摩擦力，可以想象我們將不能用任何方式進(jìn)食，拿起的食物會(huì)掉下來，就算把食物放到嘴里，也會(huì)到處亂竄，不能在體內(nèi)停留，更沒有時(shí)間吸收;沒有摩擦力我們將變得“寸步難行”，在原地打滑而不能行走，就算站立都成為夢(mèng)想;沒有摩擦力所有物體都將集中在世界的最低點(diǎn)，任何物體靜止的永遠(yuǎn)靜止，運(yùn)動(dòng)的將會(huì)無限運(yùn)動(dòng)直到物體碰撞。

二、摩擦力的定義

當(dāng)兩個(gè)物體接觸，并有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢的時(shí)候，在接觸面就會(huì)形成阻礙兩個(gè)物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力，這種力叫做摩擦力。在接觸面產(chǎn)生的這種現(xiàn)象或者說特性就是我們常說的摩擦。

摩擦力可分為靜摩擦力、滑動(dòng)摩擦力和滾動(dòng)摩擦力，當(dāng)兩個(gè)物體相對(duì)靜止但有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢的時(shí)候，在接觸面產(chǎn)生的力叫靜摩擦力;當(dāng)兩個(gè)物體接觸并有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，在接觸面產(chǎn)生的摩擦力叫滑動(dòng)摩擦力;當(dāng)一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面滾動(dòng)的時(shí)候，在接觸面產(chǎn)生的摩擦力叫滾動(dòng)摩擦力。一般情況下，靜摩擦力小于滑動(dòng)摩擦力，當(dāng)兩個(gè)物體將要相對(duì)運(yùn)動(dòng)而未動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的摩擦力稱為最大靜摩擦力，摩擦力的方向與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢的方向相反。

三、摩擦力的利用與弊端

1、摩擦力的利用

(1)我們?cè)诘孛嫔闲凶?，腳掌與地面接觸，產(chǎn)生向前的摩擦力，促使我們能向前移動(dòng);

(2)有摩擦力才可以拿放東西，生活中物體的移動(dòng)、吃飯時(shí)使用的筷子、餐具，正是有了摩擦力我們才能正常使用;

(3)學(xué)習(xí)時(shí)使用的紙筆，有摩擦力才能寫字;

(4)如果沒有摩擦力，我們將不能在斜面上運(yùn)動(dòng)，上坡或者下坡都將滑倒;

(5)運(yùn)動(dòng)的足球能停下來，是因?yàn)槭艿娇諝獾淖枇团c地面接觸的摩擦阻力;

(6)汽車的剎車系統(tǒng)如果沒有摩擦力輪胎將不能抱死，輪胎與地面沒有摩擦力汽車將停不下來;

(7)臺(tái)風(fēng)天氣，沒有摩擦力樓房、樹木、動(dòng)植物等一切將不復(fù)存在;

(8)工業(yè)上使用的傳送帶是利用物體與傳送帶的摩擦力才能達(dá)到傳送的目的，摩擦傳送結(jié)構(gòu)簡單，傳送平穩(wěn)，噪聲小，還能無級(jí)調(diào)速，所以工業(yè)上廣泛使用;

(9)摩擦力不僅存在于固體之間，氣體和液體也存在摩擦力，跳傘員從空中跳落受到的空氣摩擦阻力，輪船行駛中受到水的摩擦阻力才能停止;

(10)沒有摩擦力工廠的工人將不能使用工具，機(jī)器不能正常啟動(dòng);

(11)利用摩擦力的自鎖作用可以將若干固件連接在一起，能有效的保護(hù)起重工作人員;

(12)原始人利用摩擦發(fā)現(xiàn)了火源，現(xiàn)代人利用摩擦制造點(diǎn)火系統(tǒng)，比如打火機(jī)、煤氣灶點(diǎn)火裝置等;

(13)利用摩擦可使高速運(yùn)轉(zhuǎn)的固件分離與接合，比如汽車的離合器等;

(14)利用摩擦傳動(dòng)過載打滑的的特點(diǎn)可以有效保護(hù)器械。

2、摩擦力的弊端

萬物都有其兩面性，摩擦必然伴隨其磨損，有些磨損是有益的，比如刀具的打磨，機(jī)械固件的研磨等。

(1)鞋子穿久了鞋底就會(huì)變薄;

(2)鍵盤上的按鍵時(shí)間久了會(huì)磨損;

(3)生銹的鎖打不開;

(4)鐵鍬與泥土的摩擦阻礙了鐵鍬前進(jìn);

(5)汽車輪胎上的條文變淺，生活中使用的物品圖案掉漆、變色等都是由于摩擦而磨損降低了其使用壽命;

(6)摩擦?xí)斐蓸?gòu)件的磨損，影響工作的平穩(wěn)性和精確性，當(dāng)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的表面都會(huì)產(chǎn)生摩擦力，由于長時(shí)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，表面不斷被消耗，改變了其尺寸，嚴(yán)重影響了工作的性能;

(7)摩擦?xí)斐赡芰康南?，使機(jī)械效率降低，據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前世界上有30%到50%的能源被消耗在摩擦的損耗上;

(8)摩擦直接影響機(jī)械的使用壽命和生產(chǎn)率，據(jù)大量統(tǒng)計(jì)，世界機(jī)器器件有75%是由于摩擦損耗而報(bào)廢的;

(9)摩擦?xí)a(chǎn)生熱量，直接影響接觸面和其附件，嚴(yán)重甚至直接損壞器械，為了冷卻附件不得不增加冷卻系統(tǒng)。

3、影響摩擦力大小的因素

滑動(dòng)摩擦力的大小與兩個(gè)物體的正壓力和物體的接觸面表面粗糙度有關(guān)。當(dāng)物體接觸面表面粗糙度相同時(shí)，增大正壓力滑動(dòng)摩擦力增大，當(dāng)正壓力相同時(shí)，接觸面表面越粗糙滑動(dòng)摩擦力越大，反之。

增大有益摩擦的方法：

(1)鞋底增加花紋，輪胎增加紋路都是為了增大表面粗糙度從而增加滑動(dòng)摩擦力;

(2)汽車行駛在雪地或冰面上輪胎打滑，為增加摩擦力在輪胎下增加防滑鎖鏈;

(3)生活中飲料瓶上的條文，我們行走的路面有凹凸不平的花紋紋路，既能有美觀效果也能起到增大摩擦力作用;

(4)大風(fēng)天氣用重物壓蓋重量輕的物體，增加其正壓力達(dá)到增大摩擦力。

減小有害摩擦的方法：

(1)拉沉重物品時(shí)，在物品下面放幾根圓形鐵管，變滑動(dòng)摩擦為滾動(dòng)摩擦，能有效降低做功;

(2)冰壺運(yùn)動(dòng)員在冰壺前進(jìn)方向前擦拭地面;

(3)軸承、齒輪加潤滑油，減小機(jī)械摩擦;

(4)船體與水面之間增加一高壓氣墊，隔絕船體與水面直接接觸，減小摩擦力。

四、總結(jié)

摩擦力無論在生活中還是機(jī)械中都廣泛存在，如何合理利用有益摩擦，減小有害摩擦，是我們今后主要研究的課題，摩擦力作為生活中最常見的力，我們應(yīng)該去了解它，讓物理學(xué)知識(shí)在生活中得以充分運(yùn)用。