Page 59 - 这样学高中物理更有益——力学部分
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第二章 力学
以通过实验来比较三角皮带和平皮带的摩擦力。
器材：较薄的精装书、一本小字典。
操作：选硬封面的一本小字典，一本稍大的精装书。用书内页相同的纸包在
这两本书的书面外，作为封面。模拟平面皮带的情况：把小字典平放在大书上，
将大书的一端逐渐抬起，直至字典刚要开始打滑，记下这时斜面的倾角 θ ，如图
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所示。模拟三角皮带的情况：如图所示，把小字典跨放在大书本上，同样将大书
本的一端抬高倾角 θ ，发现小字典并没有滑动。继续抬高大书，至小字典刚要滑
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动为止，记下 θ 。
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现象思考：同一本书，动摩擦因数相同，抬高相同的角度，为什么三角形支
撑不会下滑呢？
说明：设字典的质量为 m，根据平衡条件可得，字典与书本封面间的最大静
摩擦力 fm =mgsinθ 。设书脊与水平面的夹角为 θ ，则最大静摩擦力 f′m =mgsinθ 。
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ax
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ax
小字典比作三角皮带槽，大书本比作三角皮带，这个最大静摩擦力也相当于三角
皮带槽与三角皮带的最大静摩擦力。由实验可以发现 θ 比 θ 要大得多。由此即
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可说明三角皮带可以产生大得多的摩擦力，故工业上多采用三角皮带传动。
为什么三角皮带可以产生比平板皮带大得多的静摩擦力呢？简要的受力分析
可得。字典上所受重力 G 与弹力 N 、 N 的合力为零，即 N 、 N 的合力与 G 大小相等、
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方向相反。由于N 、 N 间的夹角很大，因此，
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N 、N 比其合力要大得多，所以 N 、N 2
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大于 G（在平面皮带 N ＝ G cosθ ）。而
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大书和小字典之间的摩擦力 f = µ N + µ N 2
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＞ 2μG，由此可知，它们之间的静摩擦
力的最大值也要大得多。
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