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知识点剖析:滑动摩擦力一定做功?
2015.09.18 10:48

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引言

力学中摩擦力做功的问题,是高考考卷的常考点,同时也是比较难理解的地方。物理网的这篇文章,就是想和同学们共同分析下:滑动摩擦力存在,是否一定对物体做功?

滑动摩擦力做功的分析

滑动摩擦力做功讨论

(1)滑动摩擦力可以不做功。

例证:如下图所示,下面的物体B相对向右走;上面的物体A一定会受到滑动摩擦力的作用,不过这个摩擦力对物体并不做功,因为位移为零。根据做功的概念和公式,自然此时滑动摩擦力不做功。

滑动摩擦力时候做功的示意图分析

(2)滑动摩擦力可以做正功。

最为典型的案例,就是传送带对物体。静止的物体,刚刚放到传送带上,不可能立刻与传送带同步(速度不同),此时必然是受到滑动摩擦力的做功。显然,摩擦力的方向和物体运动的方向是一致的,因此,滑动摩擦力可以做正功。

再来说一个案例:

如货车车厢内放一木箱,货车突然启动加速,木箱相对货车,是向后滑动的,但相对地面向前运动,货车对木箱的滑动摩擦力也是做正功的。

(3)滑动摩擦力还可以做负功。

还是原来的案例。上述案例中箱子对货车的滑动摩擦力对货车做负功(摩擦力方向是向后的)。显然,选择不同的研究对象,摩擦力做功的正负性截然不同。

还有一个案例。

水平面上用力推一个箱子运动,箱子所受到地面的滑动摩擦力与其运动方向是相反的,从做功的概念和公式来分析,滑动摩擦力显然是在做负功。

一对摩擦力所做的总功问题

相互作用的系统内,一对滑动摩擦力所做的功总不为零,其绝对值的大小,恰等于滑动摩擦力与相对位移的乘积,即等于系统损失的机械能。

我们从能量的角度来分析。一对滑动摩擦力做功,能量转化有两种情况:一是相互摩擦的物体之间机械能的交换;二是机械能转化为内能,转化为内能的数值,等于滑动摩擦力与两物体相对位移的乘积。

补充一句,只能说内能,说热量是不科学的。热量的定义是:热传递过程中转移的内能大小。

功和能之间的转化并不是这篇文章的重点。同学们可以对一些做过的题进行二次分析,看看上面的结论是否严密。其实这些结论,都可以通过两个动能定理公式和能的转化与守恒定律推导出来。

推荐查阅的文献资料

摩擦力详解http://gaozhongwuli.com/zongjie/b1/29.html

功能关系http://gaozhongwuli.com/zongjie/kaodian/43174.html

文章作者

文/木子;高中物理教师,物理网兼职编辑。

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