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前言
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。高中物理网的这篇文章,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?
滑动摩擦力做功与否分类解析
(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,可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,此时滑动摩擦力是不做功的。
(2)滑动摩擦力可以做正功。
最为典型的案例,就是传送带做功。静止的物体,刚刚放到传送带上,不可能立刻与传送带同步,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,都是传送带运动的方向,因此,滑动摩擦力可以做正功。
再来个案例:
如货车车厢内放一木箱,货车突然启动加速,木箱相对货车向后滑动,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的是负功。由此可见,不同的研究对象选择,摩擦力做功的正负性截然不同。
再举一个案例。
水平面上推一个箱子(滑动起来),箱子所受到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,也是滑动摩擦力做负功的情况。
一对摩擦力所做的总功
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,其绝对值等于滑动摩擦力与两者相对位移的乘积,其大小也等于系统损失的机械能。
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,看看上面我们整理的这些结论是不是正确。其实这些结论,都可以通过动能定理、牛顿三大定律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
机械能守恒定律http://gaozhongwuli.com/zongjie/kaodian/43172.html
文章作者
文/苏阳;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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