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考点解析:有滑动摩擦力就必然会做功?
2015.11.04 16:57

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摘要

摩擦力做功的问题,是高考考卷的常考点,很难理解。物理网的这篇文章,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?

摩擦力做功的分析

滑动摩擦力做功与否分类解析

(1)滑动摩擦力可以不做功。

例证:如下图所示,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。

滑动摩擦力时候做功的示意图分析

(2)滑动摩擦力可以做正功。

最为典型的案例,就是传送带做功。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,此时一定是受到传送带滑动摩擦力的作用。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。

再来个案例:

如刚开始静止的货车的车厢内,放一木箱,货车突然加速,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,则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)。由此可见,不同的研究对象选择,摩擦力做功的正负情况是不一样的。

再举一个案例。

水平面上推一个箱子运动,地面给箱子的滑动摩擦力与箱子的运动方向相反,根据做功定义式,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问题

相互作用的系统内,一对滑动摩擦力所做的功总不为零,其绝对值等于滑动摩擦力与两者相对位移的乘积,即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。

这里并不深入分析,有兴趣可以到物理网查阅相关的文章,讲解的很清楚。同学们可以对一些做过的题进行二次分析,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

机械能守恒定律http://gaozhongwuli.com/zongjie/kaodian/43172.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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