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滑动摩擦力存在就必然会做功吗?
2015.09.22 09:39

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摘要

力学中摩擦力做功的问题是常见三个力(重力、弹力、摩擦力)做功最难的,是高考试卷中的一个常考点,同时也是比较抽象、难理解的地方。物理网的这篇文章,就是想和同学们分析下:存在滑动摩擦力,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向右滑动,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,原因就是物体的位移为零。根据做功的定义,此时滑动摩擦力是不做功的。

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,瞬间放到传送带上,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。传送带给物体的摩擦力的方向与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:

如刚开始静止的货车的车厢内,放一木箱,货车突然加速,虽然木箱相对货车向后滑动,但相对地面确为向前运动(与货车运动方向一致),则货车对木箱的滑动摩擦力做正功。

(3)滑动摩擦力可以做负功。

上述案例中,木箱对货车的滑动摩擦力对货车做的是负功。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),地面给箱子的滑动摩擦力与其运动方向是相反的,根据做功定义式,也是滑动摩擦力在做负功。这种情况很常见,不难理解。

一对摩擦力所做的总功分析

相互作用的系统内,一对滑动摩擦力所做的功是总不为零的,其绝对值恰等于滑动摩擦力与相对位移的乘积,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转化有两种情况:一是相互摩擦的物体之间机械能的转移;二是系统的机械能的一部分转化为内能,转化为内能的量值等于滑动摩擦力与相对位移的乘积。

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/赵武;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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