中職物理高教版（2021）通用類第三節(jié) 重力 彈力 摩擦力教學(xué)設(shè)計

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摩擦角及滾動摩阻曾凡林哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研組  

 本講主要內(nèi)容1、全約束力、摩擦角與自鎖現(xiàn)象2、考慮摩擦的平衡問題(幾何法)3、 滾動摩阻的概念
       1、全約束力、摩擦角與自鎖現(xiàn)象
(1)          全約束力和摩擦角 φf
FRA
? FN
?    FS
 
FRA
——全約束(反)力
 物體處于臨界平衡狀態(tài)時，全約束反力
和法線間的夾角——摩擦角
(?f )
tan ?
? FmaxFN
? fs FN FN
? fs
φfFRA
φfFNRA
 
全約束反力和法線間的最大夾角(摩擦角) 的正切等于靜滑動摩擦系數(shù)。
Fmax A
Fmax
 
0 ? ? ?
摩擦錐
(2)          自鎖現(xiàn)象全部主動力的合力FR的作用線在摩擦角φf   之內(nèi)，無論這個力怎么大，物塊必保持靜止。稱之為自鎖現(xiàn)象。  
? ? ?
? ?f
? ? ?f ? ?
 ?
(2)          摩擦角的應(yīng)用測定靜摩擦系數(shù)OB繞O 軸轉(zhuǎn)動使物塊剛開始下滑時測出OB轉(zhuǎn)過的角θ，tanθ=fS, 即為兩種材料間的靜摩擦系數(shù)。
 確定斜面與螺紋的自鎖條件            A   ? ? ?f
 用摩擦角求解平衡問題——求解臨界平衡問題的幾何法 對于某些臨界平衡問題，因為摩擦力對應(yīng)的是最大靜滑動摩擦力，此時全約束反力與法線間的夾角為摩擦角，將摩擦力與支持力用全約束反力代替，能夠減少平衡力系中力的數(shù)量，從而為解題帶來方便。