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核心考点剖析:滑动摩擦力做功的特点?
2015.11.04 17:20

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摘要

力学中摩擦力做功的问题是常见三个力(重力、弹力、摩擦力)做功最难的,是高考考卷的常考点,很难理解。高中物理网的这篇文章,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?

滑动摩擦力做功的分析

滑动摩擦力做功与否分类解析

(1)滑动摩擦力可以不做功。

如下图所示情况,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,然而该滑动摩擦力对物体并不做功,因为位移为零。根据做功的定义,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,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是相反的,这个时候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永远不可能是零,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。

一对滑动摩擦力做功时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;二是机械能转化为内能,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。

同学们可以对一些做过的题进行二次分析,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/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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