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考点辨析:滑动摩擦力肯定做功?
2015.11.04 10:32

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引言

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。高中物理网的这篇文章,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,因为位移为零。通过做功的定理判定,此时滑动摩擦力对物体A不做功。

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,就是传送带做功。静止的物体,瞬间放到传送带上,不可能瞬间就与传送带同步,存在滑动摩擦力。传送带给物体的摩擦力的方向与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:

如静止的货车车厢内有一木箱,货车瞬间突然加速,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),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(摩擦力方向是向后的)。显然,选择不同的研究对象,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运动,箱子所受到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,也是滑动摩擦力做负功的情况。

一对摩擦力所做的总功

请同学们注意,我们下面研究的是两个物体构成的系统。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,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,能量的转化同时有两种情况出现:一是相互摩擦的物体间机械能的彼此交换;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。

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,都可以通过动能定理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

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