Question

【題目】閱讀下列材料，回答文后問題。

靜擦力和滑動(dòng)摩擦力

摩擦是一種常見的現(xiàn)象，兩個(gè)相互接觸的物體，當(dāng)它們發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，就會(huì)在接觸面上產(chǎn)生阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力，這種力叫做摩擦力（frictional force）。

若一小孩在地面上輕推一個(gè)箱子，箱子有相對(duì)地面運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，但他沒有推動(dòng)，箱子與地面仍然保持相對(duì)靜止。根據(jù)二力平衡的知識(shí)，這時(shí)一定有一個(gè)力與推力平衡。這個(gè)力與小孩對(duì)箱子的推力大小相等、方向相反。這個(gè)力就是箱子與地面之間的摩擦力。由于這時(shí)兩個(gè)物體之間只有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，而沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以這時(shí)的摩擦力叫做靜摩擦力（static frictional force），靜摩擦力的方向總是沿著接觸面，并且跟物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反。

小孩用更大的力推，箱子還是不動(dòng)，同樣根據(jù)二力平衡的知識(shí)，這時(shí)箱子與地面間的靜摩擦力還跟推力大小相等，只要箱子與地面間沒有產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，靜摩擦力的大小就隨著推力的增大而增大，并與推力保持大小相等。若箱子在地面上開始滑動(dòng)后，箱子與地面之間也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)摩擦力，這種摩擦力就是滑動(dòng)摩擦力。當(dāng)一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面滑動(dòng)的時(shí)候，會(huì)受到另一個(gè)物體阻礙它滑動(dòng)的力，這種力叫做滑動(dòng)摩擦力（sliding frictional force），滑動(dòng)摩擦力的方向總是沿著接觸面，并且跟物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反�；瑒�(dòng)摩擦力的大小跟壓力成正比，也就是跟兩個(gè)物體表面間的垂直作用力成正比。如果用表示滑動(dòng)摩擦力的大小，用表示壓力的大小，則有，

其中是比例系數(shù)（它是兩個(gè)力的比值，沒有單位）叫做動(dòng)摩擦因數(shù)（dynamic friction factor），它的數(shù)值跟相互接觸的兩個(gè)物體的材料有關(guān)。材料不同，兩個(gè)物體的動(dòng)摩擦因數(shù)也不同。動(dòng)摩擦因數(shù)還跟接觸面的情況（如粗糙程度）有關(guān)。

（本材料選自人民教育出版社普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書《物理必修一》）

（1）若重為的物體靜止在水平地面上，用的水平推力沒有推動(dòng)，物體受到的靜摩擦力為______；

（2）若改用的水平推力能使物體在水平地面上勻速運(yùn)動(dòng)，則物體與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)______；

（3）若改用更大的水平推力使物體速度越來越大，物體與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)______（選填“變大”“變小”或“不變”）。

Answer 1

【答案】20 0.3 不變

【解析】

(1)物體靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，處于平衡狀態(tài)，受到的力為平衡力，二力平衡時(shí)大小相等；

(2)根據(jù)物體在水平面上勻速前進(jìn)，根據(jù)二力平衡求出地面對(duì)物體的摩擦力大小，結(jié)合動(dòng)摩擦力的大小跟壓力成正比，通過滑動(dòng)摩擦力公式求出物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)；

(3)動(dòng)摩擦因數(shù)(即滑動(dòng)摩擦力和彈力的比值)，是一種比值定義法，則摩擦因數(shù)與滑動(dòng)摩擦力和彈力均無關(guān)，只與接觸面的粗糙程度、相互接觸的物體的材料有關(guān)，從而即可求解。

(1)[1]用20N力推物體，沒有推動(dòng)，物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，是由于物體和地面之間存在摩擦力，并且水平方向受到的靜摩擦力和推力是一對(duì)平衡力，兩個(gè)力的大小相等，即此物體受到的摩擦力等于20N；

(2)[2]物體勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)二力平衡，水平方向的推力與摩擦力相等，即

，

已知滑動(dòng)摩擦力的大小跟壓力成正比，物體重為，對(duì)水平面的壓力

由可知，物體與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為：

(3)[3]由題文可知，動(dòng)摩擦因數(shù)是比例系數(shù)（即滑動(dòng)摩擦力和彈力的比值），則摩擦因數(shù)與滑動(dòng)摩擦力和彈力均無關(guān)，與速度也沒有關(guān)系，只與接觸面的粗糙程度、相互接觸的物體的材料有關(guān)，因此更大的水平推力使物體速度越來越大時(shí)，木塊與水平桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)也不變。