摩擦力的微觀起源

2021-02-23 欣澤物理解題研究

    肉眼看來似乎很光滑的固體表面，在微觀尺度上卻通常十分粗糙。摩擦力是由於兩物體表面「高點」之間的原子鍵或分子鍵引起的。這些鍵由將原子和分子結合在一起的微觀電磁力構成。如果兩物體被更用力地擠在一起，接觸面的形變就會更厲害，使更多的「高點」結合在一起。這就是動摩擦力和最大靜摩擦力均正比於法向力的原因。一些潤滑油可以大大降低摩擦力，因為兩個表面可以彼此漂過，避免了很多「高點」的相互接觸。

    靜摩擦中，被拉深後的分子鍵會更強地向回拉。只有破壞了這些鍵，滑動才能開始。一旦滑動開始，「高點」隨機地碰到一起，分子鍵不停地形成、破壞。相對於無滑動時形成的鍵，這些鍵通常不太牢固，這就是最大靜摩擦力大於滑動摩擦力的原因。

    對於乾燥的固體表面而言，摩擦力的大小取決於表面的光滑程度以及表面汙垢的數量。是否將兩個鋼製表面拋光，就一定會減小它們相對滑動時的摩擦力呢？答案是不一定。因為在表面極為光滑、所有汙垢被除淨的極端情況下，兩個鋼表面「冷焊」在一起－－基本上變成了一塊鋼。新鄰居間的原子鍵與原先的一樣牢固。

（Alan Giambattista,Betty McCarthy Richardson,Robert C. Richardson

College Physics Volume1:With an Integrated Approach to Forces and Kinematics）

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    摩擦力走出課本 這種力很「魔」性「中學所學的固體間摩擦力，研究已相對成熟，但並不是沒『空間』。比如，決定摩擦力的關鍵因素中，存在『接觸面積』和『接觸線』之爭。我們研究的是生活和生產中極為常見的液滴，在固體表面上的運動，及發生的摩擦阻力變化。當然，固液間摩擦力研究，未知可探『空間』很大。」
  • 如果沒有摩擦力(物理概念),現實生活會變成什麼樣?
    比如引力，摩擦力，彈力，慣性力，離心力，電磁力，吸附力等等。但很多力只是表象，甚至是虛擬的。比如慣性力和離心力就是虛擬的，而摩擦力和彈力本質是一種力。它們在更微觀的尺度上就是電磁力。所以自然界按照力的性質來劃分只有四種基本相互作用。
  • 摩擦力:是什麼?怎麼好?怎麼不好?
    我們生活在一個四處有摩擦力的世界裡。你的腳與地面之間有摩擦力，發動機裡有摩擦力，在人世間人際關係中也有摩擦。這裡講物理世界裡的摩擦，兩個表面相互作用產生的摩擦及其力。摩擦是彼此接觸的對象之間的相互作用，我們所看到的幾乎所有東西都觸及到其他物，因此摩擦無處不在。
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  • 《摩擦力》說課稿
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  • 高中教案:《摩擦力》教案
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    一、教學目標1.理解滑動摩擦力的公式並會應用。2.通過探究滑動摩擦力的大小實驗，學生發現滑動摩擦力的大小與正壓力的關係，提高邏輯推理能力。3.通過實驗探究，學生養成敢於探索發現的勇氣，以及提高學習物理的興趣。二、教學重難點【重點】滑動摩擦力的計算公式。【難點】探究滑動摩擦力大小的實驗。
  • 【周末實驗室】 第一期:認識摩擦力
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