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考点辨析:有滑动摩擦力就必然会做功吗?
2015.11.04 17:18

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前言

摩擦力做功的问题,是高考的一个常考点,很难理解。这篇文章就是想和同学们探讨下:滑动摩擦力存在,一定对物体做功吗?一共有哪些情况?

滑动摩擦力做功的分析

滑动摩擦力做功情况分类解析

(1)滑动摩擦力可以不做功。

如下图所示情况,下面的物体在向右走,上面的物体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,原因就是物体的位移为零。通过做功的定理判定,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)滑动摩擦力可以做正功。

最为典型的案例,就是传送带。静止的物体,刚刚放到传送带上,不可能立刻与传送带同步,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,都是传送带运动的方向,因此,滑动摩擦力可以做正功。

我们再来说一个案例:

如静止的货车车厢内有一木箱,货车突然启动加速,虽然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)滑动摩擦力可以对物体做负功。

上述案例中,木箱对货车的滑动摩擦力对货车做的是负功。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(滑动起来),地面给箱子的滑动摩擦力与其运动方向是相反的,这个时候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分析

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,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之间机械能的转移;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,都可以通过动能定理、牛顿三大定律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/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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