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考点剖析:滑动摩擦力必然会做功?
2015.11.01 23:28

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引言

摩擦力做功的问题,是高考的一个常考点,同时也是比较抽象、难理解的地方。物理网的这篇文章,就是想和同学们探讨下: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,然而该滑动摩擦力对物体并不做功,原因是位移为零。根据做功的概念和公式,此时滑动摩擦力对物体A不做功。

滑动摩擦力时候做功的示意图分析

(2)滑动摩擦力能做正功。

最为典型的案例,就是传送带做功。静止的物体,放到传送带上,不可能瞬间就与传送带同步,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,所以滑动摩擦力是可以做正功的。

再来说一个案例:

如静止的货车车厢内有一木箱,货车突然启动加速,木箱相对货车向后滑动,但相对地面(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。

上例中木箱对货车的滑动摩擦力对货车做负功。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),箱子所受到地面的滑动摩擦力与其运动方向相反,从做功的概念和公式来分析,滑动摩擦力显然是在做负功。

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。

我们从能量的角度来分析。一对滑动摩擦力做功,能量的转化有两种情况:一是相互摩擦的物体间机械能的彼此交换;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者相对位移的乘积。

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

动能定理http://gaozhongwuli.com/zongjie/kaodian/43171.html

文章作者

文/崔强;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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