关注王尚老师微信公众号:王尚 ,可免费获取物理视频资料
前言
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,同时也是比较难理解的地方。高中物理网的这篇文章,就是想和同学们分析下:滑动摩擦力存在,是否一定对物体做功?
滑动摩擦力做功深度解析
(1)滑动摩擦力可以不对物体做功。
例证:如下图所示,下面的物体在向右走,上面的物体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,原因是位移为零。通过做功的定理判定,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,就是传送带对物体。静止的物体,刚刚放到传送带上,不可能瞬间就与传送带同步,存在滑动摩擦力。显然,摩擦力的方向和物体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(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。
上述案例中,木箱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。
再来说一个案例。
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分析
相互作用的系统内,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,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。
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,都可以通过两个动能定理公式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
动能定理http://gaozhongwuli.com/zongjie/kaodian/43171.html
文章作者
文/小安;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。
好文推荐
关注王尚老师微信公众号:王尚,可免费获取物理视频资料