2013年3月12日 星期二

1-3摩擦力


1-3摩擦力

圖片說明:p18.19

學生踢球:球受力後會開始滾動,但是滾動中的球又會慢慢停下來,表示物體在滾動的過程中應該是受到其他力量的阻擋,而使物體停止運動,而唯一能阻擋球繼續運動的,就只有球所接觸到的地面,可見在球與地面接觸的地方會產生影響球運動的力量。
摩擦力大小裝置:利用固定角度的斜坡,接下來則把玩具車放到斜坡的最頂端,讓玩具車在鬆手後能因重力自動滑下,而使玩具車在相同的受力條件下開始移動,當玩具車停止移動後,測量玩具車的移動距離,依序在不同的地面進行實驗,比較地面的材質對玩具車移動結果的影響。

討論:
玩具車的移動距離與地面的材質有什麼關係?
 當地面愈光滑的時候,玩具車的移動距離會比較長;當地面愈粗糙的時候,玩具車的移動距離會較短。
在玩具車不易移動的地面,要怎麼做才能增加玩具車移動的距離?
 將斜坡的角度增高,使玩具車下滑的速度變快。

圖片說明:p20.21

運動鞋底部紋路:鞋子底部的紋路設計,就是為了增加摩擦力,保持行走的安全。
樓梯防滑瓷磚:樓梯的邊緣設置防滑瓷磚,可以增加鞋子和地板間的摩擦力,避免不小心摔倒。
寶特瓶瓶蓋:寶特瓶瓶蓋上的溝紋,可使瓶蓋表面較粗糙,增加摩擦力,如此即使手溼溼的,也不會因為瓶蓋平滑而無法打開。
門栓上油:門栓加潤滑油,使接觸面較光滑,減少摩擦力,開門較省力。
房屋搬遷:在房子底下墊上鋼管,利用鋼管滾動來搬遷房子,是以滾動摩擦代替滑動摩擦,例如:古埃及人建造金字塔時,就利用樹幹作為滾輪搬運大石頭。
指紋的生理結構:人體的皮膚係由表皮、真皮與皮下組織所構成,表皮在皮膚的最上層,是一種複層扁平上皮組織,一般厚度為0.07mm0.12mm。手掌面、手指面及腳底的表皮,係由角質層、透明層、顆粒層、棘狀層及生發層等五層細胞構成的,且其表面呈現複雜、突出的紋線,具有抵抗溜滑作用,以便緊握物體,或於迅速奔跑跳躍時不致於滑跌。


補充資料
※影響摩擦力大小的原因
1接觸面的性質:接觸面粗糙則摩擦力大,接觸面光滑則摩擦力小。例如:粗砂紙摩擦力較細砂紙大。
2作用於接觸面的力:接觸面的力愈大,摩擦力愈大,接觸面的力愈小,摩擦力愈小。例如:卡車的重量比小汽車重,所於和地面的作用也相對較大,故卡車較不容易起動。

    物體在平滑的表面會比粗糙的表面容易滑動,這是因為粗糙的表面會增加摩擦力,而摩擦力會使得物體的移動變慢。

※生活中和摩擦力有關的現象和設計
1汽車的輪胎上有凹凸的紋路,目的就是希望車輪與地面接觸時能增加摩擦力,使車子在柏油路上不會打滑。輪胎的胎紋除了可以增加摩擦力之外,不同的胎紋設計還有不同的功能,例如:公共汽車所使用的輪胎,胎紋為鋸齒狀,可以減少車輛的噪音;農業用的曳引機所使用的輪胎,胎紋為斜牙紋,可以減少泥土和泥漿的黏附。
2我們手上的指紋就如同車子輪胎的花紋一樣,都可以用來增加摩擦力,方便我們的手指拿起較細小的東西。
3我們走路時,鞋底對地面向後施力,因摩擦而產生向前的作用力,因此得以行走。如果改在冰面上步行時,則因摩擦力過小而難於走動。
4拿筷子挾菜時,筷子之表面必須稍微粗糙不宜太光滑,才能靠摩擦力幫忙把菜送入口中。
5磨刀石與刀子間適當的摩擦力,才能使刀子磨得又快又亮。
6汽車也是利用輪胎與地面之間的摩擦力而得以行進。當汽車的引擎運轉時,帶動輪子轉動,輪子和地面的接觸點對地面向後施力,因此輪子獲得一向前的摩擦力,推動汽車前進。如果車輪與地面沒有摩擦力,車輪只會在原地轉動而無法前進,所以輪胎上需要有凹凹凸凸的胎紋。
7有許多機械的設計也都利用摩擦來傳遞動力,例如:汽車內的飛輪是利用皮帶和輪槽間的摩擦來傳動,用於驅動風扇、發電機等。為避免打滑,這些皮帶的內面還鑄成齒狀,以增強摩擦。
8比賽跑步時所穿的釘鞋,鞋底的釘鞋是為了增加摩擦力,避免跑步時滑倒,並增加向前衝的效果。
9汽車在雪地行駛時,在輪胎外加掛鐵鍊可以增加摩擦力,鐵鍊的內徑由一組鐵鍊以車輪的圓心固定,摩擦鍊橫跨過輪胎面,以另外一組鐵鍊固定,但鐵鍊結不可以太多,以免車輪太重而無法轉動。
減少摩擦力的方法
摩擦力的存在,有時會造成生活上的不便,例如:推動重物時需要用較大的力氣,才能克服地面與物體間的摩擦力,使物體移動;機械齒輪會因為摩擦產生損耗,減少機械的使用壽命。
1增加接觸面的光滑程度,例如:加潤滑油,使接觸面較光滑。
2以滾動摩擦代替滑動摩擦,例如:古埃及人建造金字塔時,樹幹作為滾輪搬運大石頭;或是伐木時,會在地上鋪上圓木,再利用木馬在圓木上移動裁切好的木頭。
3採用流線型的設計,減少連動體和流體(水、空氣等)的摩擦,例如:魚的外形、車子的外形。

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