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剖析:有滑动摩擦力就一定做功吗?
2015.10.28 11:12

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摘要

摩擦力做功的问题,是高考考卷的常考点,同时也是比较抽象、难理解的地方。物理网的这篇文章,就是想和同学们共同分析下: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

滑动摩擦力做功讨论

(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,原因是位移为零。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。

再来说一个案例:

如货车车厢内放一木箱,货车瞬间突然加速,木箱相对货车,是向后滑动的,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。

上例中木箱对货车的滑动摩擦力对货车做负功。由此可见,不同的研究对象选择,摩擦力做功的正负情况相差迥异。

还有一个案例。

水平面上推一个箱子运动,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

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,其绝对值的大小,恰等于滑动摩擦力与相对位移的乘积,即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交换;二是机械能向内能转化,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。同学们可以拿来做过的摩擦力做功的题,进行二次分析,看看上面总结的结论是否正确。其实这些结论,都可以通过两个动能定理公式和功能关系公式推导出来。

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/齐龙;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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问:传送带上物体所受摩擦力情况?

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