高考物理 摩擦力做功的特點(diǎn)素材蘇教版

1、摩擦力做功的特點(diǎn)對摩擦力做功，存在著不少錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，如：“靜摩擦力總不做功；滑動(dòng)摩擦力總是做負(fù)功”等等。那么，究竟怎樣認(rèn)識(shí)摩擦力做功呢？下面，我們通過實(shí)例來總結(jié)摩擦力做功所具有的特點(diǎn)。首先，不論是靜摩擦力，還是滑動(dòng)摩擦力，它們做功都與物體通過的路徑有關(guān)。l例題：一長為L的輕桿一端用鐵鏈固結(jié)在O點(diǎn)，另一端固結(jié)一個(gè)質(zhì)量為m的物體，使其在粗糙水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)物體所受的滑動(dòng)摩擦力大小為f，求在物體轉(zhuǎn)動(dòng)一周過程中摩擦力所做的功。解析：因?yàn)槲矬w所受的滑動(dòng)摩擦力方向與物體運(yùn)動(dòng)方向相反，始終在圓周的切線方向，所以滑動(dòng)摩擦力為變力，將物體運(yùn)動(dòng)軌道圓周分割成無窮多個(gè)小段，設(shè)每一小段位移為S，每一小段對應(yīng)的弧長

2、為l，如圖所示，在每一個(gè)小段上，可以認(rèn)為f的方向不變，則在該小段上，f做的功可由恒力做功的公式計(jì)算W=fscos180=fs，顯然s越小，s與相應(yīng)的弧長l 的差異就越小。當(dāng)l 0時(shí)，sl，故可用l代替s，則W=fscos180=fs=fl，再將每個(gè)小段上的滑動(dòng)摩擦力所做的功累加起來，就可以得到物體轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中摩擦力所做的功W總=fscos180=fs=f l=f2L。其次，靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力還有一些特點(diǎn)，下面進(jìn)行分別歸納總結(jié)。 一、靜摩擦力做功的特點(diǎn) 如果兩個(gè)物體保持相對靜止，它們間的摩擦力是靜摩擦力，這一對靜摩擦力中如果有一個(gè)對某物體做正功，則它的反作用力一定對另一個(gè)物體做負(fù)功，而且它

3、們的代數(shù)和一定為零（這是因?yàn)檫@兩個(gè)靜摩擦力的大小相等、方向相反、而兩個(gè)物體的位移又總是相等的緣故）。從能量的觀點(diǎn)看，一對靜摩擦力做功的結(jié)果，只是使機(jī)械能從其中的一個(gè)物體向另一個(gè)物體轉(zhuǎn)移，并沒有機(jī)械能向內(nèi)能的轉(zhuǎn)化，即沒有摩擦生熱。 例題：在一水平面上疊放著兩個(gè)木塊A、B，如圖所示，求下列兩種情況下，A、B間的摩擦力對A、B所做的功及由于靜摩擦力做功時(shí)能量的轉(zhuǎn)化情況。 （1）力F作用在A上，A、B靜止。（2）力F作用在B上，A、B一起以相同加速度運(yùn)動(dòng)，其位移為s。解：（1）受力分析如右圖所示（這里僅分析水平方向受力，以下同）。由于A、B相對靜止，所以間沒有靜摩擦力作用，且它們的位移也都為零，所以A

4、B間的靜摩擦力都不做功，即WAWB0。當(dāng)然，這一對靜摩擦力做的總功也為零。（2）受力分析如右圖所示。靜摩擦力fA對A做正功：WAfs，使A的動(dòng)能增加。靜摩擦力fB對B做負(fù)功：WBfs，使B的動(dòng)能減少。由于fAfB，是一對作用力與反作用力。一對靜摩擦力做的總功為：WWAWB0。由此可以得出靜摩擦力做功具有以下特點(diǎn)：1、靜摩擦力可以做正功，也可以做負(fù)功，還可以不做功，但不是總不做功。2、靜摩擦力對一個(gè)物體是外力，所做的功改變該物體的機(jī)械能。但對相互摩擦的系統(tǒng)來說是內(nèi)力，一對靜摩擦力所做功的代數(shù)和總等于零。即在靜摩擦力所做功的過程中，不改變系統(tǒng)的機(jī)械能，只使機(jī)械能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)化到另一個(gè)物體，而沒有機(jī)

5、械能轉(zhuǎn)化為其它形式的能，無摩擦生熱，但靜摩擦力的功起了一種特殊的作用傳遞機(jī)械能。即這一對靜摩擦力做功的過程，實(shí)質(zhì)是機(jī)械能在整體的各部分之間傳遞、轉(zhuǎn)移的過程，并不生熱。例如在上例中，通過靜摩擦力做功，木塊B將一部分機(jī)械能傳遞給木塊A，此過程A、B整體機(jī)械能的增量與力F做功的數(shù)值是相等的。二、滑動(dòng)摩擦力做功的特點(diǎn)如果兩物體之間存在著相對滑動(dòng)，并且有相互作用的滑動(dòng)摩擦力，這一對滑動(dòng)摩擦力分別對兩個(gè)物體做功，共有如下三種可能：1、一個(gè)做正功，另一個(gè)做負(fù)功；2、一個(gè)做負(fù)功，另一個(gè)不做功；3、兩個(gè)都做負(fù)功。這三種情況的共同點(diǎn)是它們的代數(shù)和總是負(fù)值，它反映的物理實(shí)質(zhì)是：一對滑動(dòng)摩擦力做功的總的結(jié)果除了使一部

6、分機(jī)械能從一個(gè)物體向另一個(gè)物體轉(zhuǎn)移以外，還使一部分機(jī)械能向內(nèi)能轉(zhuǎn)化，即“摩擦生熱”。例題：設(shè)有一質(zhì)量為m的木塊A，一水平速度v0滑上一放在光滑水平面上，質(zhì)量為M的物塊B，如圖。求下列兩種情況下，滑動(dòng)摩擦力對木塊A、物塊B及系統(tǒng)所作的功和各子動(dòng)能的變化。（1）物塊固定，木塊在物塊上滑行距離為L；（2）物塊向前滑動(dòng)位移為s，木塊在物塊上滑行距離為L，此時(shí)物快速度為vt。解：（1）物塊固定，受力如右圖所示?；瑒?dòng)摩擦力fA對木塊做負(fù)功：W木fAL滑動(dòng)摩擦力fB對物塊不做功：W物fB00?；瑒?dòng)摩擦力做的總功：WW木W(wǎng)物fAL（2）物塊不固定，受力分析如右下圖所示滑動(dòng)摩擦力fA對木塊做負(fù)功：W木fA（sL） 滑動(dòng)摩擦力fB對物塊做正功：W物fBs。 滑動(dòng)摩擦力對系統(tǒng)做的總功：WW木W(wǎng)物fA（sL）fBs fA L (fAfB)由以上可以得到滑動(dòng)摩擦力做功具有以下的特點(diǎn)：1、滑動(dòng)摩擦力可以不做功，可以做正功，也可以做負(fù)功，但并不總是做負(fù)功。2、一對滑動(dòng)摩擦力所做功的過程：一是使相互摩擦的物體通過滑動(dòng)摩擦力做功將部分機(jī)械能由一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上；二是使系統(tǒng)的部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。3、在相互摩擦的物體系統(tǒng)中，一對相互作用的滑動(dòng)摩擦力所作的總功與參照系的選擇無關(guān)，其值總是負(fù)值，它等于一個(gè)滑動(dòng)摩擦力的大小和相互摩擦的兩個(gè)物體相對位移的乘積，也等于系統(tǒng)增加的內(nèi)能（摩擦產(chǎn)生的熱