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核心考点剖析:滑动摩擦力做功的特点?
2016.01.05 16:28

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引言

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。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。

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,然而该滑动摩擦力对物体并不做功,因为位移为零。根据做功的概念和公式,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)滑动摩擦力能做正功。

最为典型的案例,就是传送带对物体。静止的物体,瞬间放到传送带上,不可能立刻与传送带同步(速度不同),此时一定是受到传送带滑动摩擦力的作用。传送带给物体的摩擦力的方向与运动的方向是一致的,因此,滑动摩擦力可以做正功。

我们再来说一个案例:

如货车车厢内放一木箱,货车瞬间突然加速,木箱相对货车向后滑动,但相对地面向前运动,这种情况下,货车对木箱的滑动摩擦力做正功。

(3)滑动摩擦力还可以做负功。

上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,摩擦力做功的正负情况相差迥异。

还有一个案例。

水平面上用力推一个箱子运动,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分析

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。

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之间机械能的转移;二是机械能转化为内能,转化为内能的量,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。做过的摩擦力做功的题一定不少了,同学们可以拿过来进行二次分析,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/小安;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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