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前言
摩擦力做功的问题,是高考考卷的常考点,很难理解。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,一定对物体做功吗?一共有哪些情况?
滑动摩擦力做功与否分类解析
(1)滑动摩擦力可以不做功。
如下图所示情况,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,然而该滑动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,此时滑动摩擦力对物体A不做功。
(2)滑动摩擦力可以对物体做正功。
最为典型的案例,就是传送带做功。静止的物体,瞬间放到传送带上,不可能瞬间就与传送带同步,此时必然是受到滑动摩擦力的做功。传送带给物体的摩擦力的方向与运动的方向是一致的,所以滑动摩擦力是可以做正功的。
我们再来说一个案例:
如静止的货车车厢内有一木箱,货车突然启动加速,木箱相对货车向后滑动,但相对地面(为参考系)是向前运动的,货车对木箱的滑动摩擦力也是做正功的。
(3)滑动摩擦力可以做负功。
上例中木箱对货车的滑动摩擦力对货车做负功(摩擦力方向是向后的)。不同的研究对象选择,摩擦力做功的正负情况相差迥异。
再举一个案例。
水平面上用力推一个箱子运动,箱子所受到的滑动摩擦力与箱子的运动方向相反,从做功的概念和公式来分析,也是滑动摩擦力做负功的情况。
一对摩擦力所做的总功问题
在相互作用的系统内(研究的不是一个物体,而是系统),一对滑动摩擦力所做的功永远不可能是零,其绝对值的大小,恰等于滑动摩擦力与相对位移的乘积,就是系统损失的机械能(机械能减小量)。
一对滑动摩擦力做功时能量的转化同时有两种情况出现:一是相互摩擦的物体之间机械能的交换;二是系统的机械能的一部分转化为内能,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。
做过的摩擦力做功的题一定不少了,同学们可以拿过来进行二次分析,看看上面的结论是否严密。其实这些结论,都可以通过动能定理和能量守恒定律推导出来。
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/小雪;高中物理教师,物理网兼职编辑。
文章首发高中物理网,转载请予以注明,谢谢。
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