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摘要
力学中摩擦力做功的问题,是高考考卷的常考点,很难理解。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?
滑动摩擦力做功深度解析
(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,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。
(2)滑动摩擦力能做正功。
最为典型的案例,就是传送带对物体。静止的物体,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。因为摩擦力的方向和物体运动的方向一致,因此,滑动摩擦力可以做正功。
我们再来说一个案例:
如静止的货车车厢内有一木箱,货车瞬间突然加速,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),这种情况下,货车对木箱的滑动摩擦力做正功。
(3)滑动摩擦力可以对物体做负功。
上述案例中,木箱对货车的滑动摩擦力对货车做负功。显然,选择不同的研究对象,摩擦力做功的正负情况相差迥异。
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
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,其绝对值等于滑动摩擦力与两者相对位移的乘积,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;二是机械能向内能转化,转化为内能的量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。同学们可以拿来做过的摩擦力做功的题,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。
文章首发高中物理网,转载请予以注明,谢谢。
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