物理网博客
辨析:滑动摩擦力存在就肯定做功?
2015.11.13 16:11

王尚老师微信

关注王尚老师微信公众号:王尚 ,可免费获取物理视频资料

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,同时也是比较难理解的地方。高中物理网的这篇文章,就是想和同学们共同分析下:滑动摩擦力存在,是否一定对物体做功?

滑动摩擦力做功的分析

滑动摩擦力做功情况分类解析

(1)滑动摩擦力可以不做功。

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,不过这个摩擦力对物体并不做功,原因是位移为零。通过做功的定理判定,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,不可能立刻与传送带同步(速度不同),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,因此,滑动摩擦力可以做正功。

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,是向后滑动的,但相对地面向前运动,货车对木箱的滑动摩擦力也是做正功的。

(3)滑动摩擦力还可以做负功。

还是原来的案例。上述案例中箱子对货车的滑动摩擦力对货车做的是负功。不同的研究对象选择,摩擦力做功的正负情况相差迥异。

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箱子的运动方向相反,根据做功定义式,滑动摩擦力显然是在做负功。

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,就是系统损失的机械能(机械能减小量)。

一对滑动摩擦力做功的过程中,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

功能关系http://gaozhongwuli.com/zongjie/kaodian/43174.html

文章作者

文/苏阳;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。

好文推荐

交流电学习问题及物理网答复

关注王尚老师微信公众号:王尚,可免费获取物理视频资料

王尚微信公众号