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核心考点解析:滑动摩擦力做功的特点?
2016.01.06 19:35

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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,是高考的一个常考点,很难理解。物理网的这篇文章,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

滑动摩擦力做功讨论

(1)滑动摩擦力可以不对物体做功。

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)滑动摩擦力可以对物体做正功。

最为典型的案例,就是传送带做功。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。

再来说一个案例:

如货车车厢内放一木箱,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(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。显然,选择不同的研究对象,摩擦力做功的正负性截然不同。

再举一个案例。

水平面上用力推一个箱子运动,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问题

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,其绝对值恰等于滑动摩擦力与相对位移的乘积,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。

功和能之间的转化并不是这篇文章的重点。同学们可以对一些做过的题进行二次分析,看看上面总结的结论是否正确。其实这些结论,都可以通过两个动能定理公式和能量守恒定律推导出来。

推荐查阅的文献资料

摩擦力详解http://gaozhongwuli.com/zongjie/b1/29.html

动能定理http://gaozhongwuli.com/zongjie/kaodian/43171.html

文章作者

文/齐龙;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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