摩擦力做功的特點(diǎn)

1、摩擦力做功的特點(diǎn)南陽市五中李彩芹摩擦力做功問題，一直是高中物理教學(xué)的重點(diǎn)，更是教學(xué)難點(diǎn)。在具體問題中涉及到摩擦力是否做功、做功的正負(fù)，以及作為作用力反作用力的一對摩擦力（以下簡稱“一對摩擦力”）所做功的代數(shù)和的正負(fù)等問題，學(xué)生往往糾纏不清，理不清思路，甚至發(fā)生謬誤。摩擦力大小和方向的不確定性，使得摩擦力做功有其自身的特殊性，本文簡單歸納摩擦力做功的一些特點(diǎn)，僅供大家參考。、滑動摩擦力對物體可以做正功，可以做負(fù)功，也可以不做功1、滑動摩擦力可以對物體做負(fù)功?沱種情況最為常見，當(dāng)滑動摩擦力阻礙物體運(yùn)動或物體克服滑動摩擦力運(yùn)動時(shí)，其對物體做負(fù)功.例1.如圖1所示，一物塊放在靜止的粗糙水平桌面上，外力

2、F把它拉著向右運(yùn)動，在產(chǎn)生位移s的過程中，摩擦力對物塊做功情況如何？已知物塊的質(zhì)量為m,與桌面之間的摩擦因數(shù)為分析與解物塊在水平桌面上運(yùn)動時(shí)，受到的滑動摩擦力大小為f=mg,其方向向左,眥而位移s的方向向右，代入公式亞=fscosa,得W=（imgscos九=仙mgs.即摩擦力對物體做了負(fù)功.?2、滑動摩擦力可以對物體不做功?在例1中水平桌面雖然受到物體對它的滑動摩擦力作用，但桌面并沒有運(yùn)動，即在滑動摩擦力作用下，桌面相對于地面的位移s=0,則0=0,因而滑動摩擦力對桌面不做功.?3、滑動摩擦力可以對物體做正功?當(dāng)滑動摩擦力的作用效果是加快物體運(yùn)動時(shí)，其對物體做正功.?例2.如圖2所示，水平地

3、面上有輛平板車，其粗糙的表面上放有一質(zhì)量為m的木塊，當(dāng)平板車向右加速運(yùn)動的位移為s時(shí)，發(fā)現(xiàn)木塊在它上面發(fā)生向左方向的相對運(yùn)動位移s',則滑動摩擦力對木塊的做功情況如何？?分析與解小車向右加速運(yùn)動時(shí)，木塊相對于小車向左滑動，所以木塊受到的滑動摩擦力方向向右，在小車運(yùn)動過程中，車上的木塊相對于地面的位移為ss',方向向右（如圖2所示）.所以，此過程中滑動摩擦力對木塊做正功，其大小為亞=Fscosa=（ss'）.同時(shí)滑動摩擦力對小車做負(fù)功W'=（imgscos冗=pmgs,則一對滑動摩擦力分別對兩物體所做功之和為?亞合=0+0=一pmgs'.?即兩物體之間的一

4、對滑動摩擦力總做負(fù)功。這也正是相對滑動時(shí)為什么會有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的原因.例3.滑雪者從山坡上A點(diǎn)由靜止出發(fā)自由下滑，設(shè)動摩擦因數(shù)加為常數(shù)，他滑到B點(diǎn)時(shí)恰好停止，此時(shí)水平位移為6（如圖3所示）。求A、B兩點(diǎn)間的高度差丹。解析：設(shè)滑雪者質(zhì)量為陽，取一足夠小的水平位移板，對應(yīng)的滑行路線可視為小直線段口，該處滑雪者所受的摩擦力為As稈1亞儂cosB川陽所以在口段摩擦力所做的功為對滑行路線求和可得摩擦力的總功從A到B的過程中，重力做功%=得”而動能的變化為山=°,所以由動能定理得叫+叼二。，即陰砂-印耍二°,可解得a、B兩點(diǎn)間的高度差為人聲,二、一對滑動摩擦力做功的代數(shù)和必不為零，

5、且等于滑動摩擦力的大小與兩物體間相對位移的乘積，即"；：.),例4.如圖4,一質(zhì)量為M的木板，靜止在光滑水平面上，一質(zhì)量為肉的木塊以水平速度為滑上木板。由于木塊和木板間有摩擦力，使得木塊在木板上滑動一段距離后就跟木板一起以相同速度運(yùn)動。試求此過程中摩擦力對兩物體做功的代數(shù)和。解析：設(shè)木塊與木板的共同速度為管，以木塊和木板整體為研究對象，則由動量V=守恒定律可得刪+M摩擦力對木板做正功，對木塊做負(fù)功。由動能定理得由可知，摩擦力對兩物體做功的代數(shù)和為的十嗎=一弓(出.)二一今自相用上式即表明：一對滑動摩擦力做功的代數(shù)和必不為零，且等于滑動摩擦力的大小與兩物體間的相對位移的乘積，即摩擦生的

6、熱。三、對于與外界無能量交換的孤立系統(tǒng)而言，滑動摩擦產(chǎn)生的熱等于滑動摩擦力的大小與兩物體間相對位移的乘積，即總結(jié)(1)滑動摩擦力可以對物體做正功，也可以對物體做負(fù)功，還可以不做功。(2)在一對滑動摩擦力做功的過程中，能量的轉(zhuǎn)化有兩種情況：一是相互摩擦的物體之間機(jī)械能的轉(zhuǎn)移；二是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，轉(zhuǎn)化的量值等于滑動摩擦力與相對位移的乘積，即(3)在相互摩擦的系統(tǒng)內(nèi)，一對滑動摩擦力做功的和總是負(fù)值，其絕對值等于滑動摩擦力與相對位移的乘積，即恰好等于系統(tǒng)損失的機(jī)械能。四、靜摩擦力對物體可以做正功，可以做負(fù)功，也可以不做功1,靜摩擦力對物體可以不做功。例5.如圖5所示，物體在水平拉力下靜止在粗糙水平面

7、上，物體與桌面間有靜摩擦力，該摩擦力不做功。2,靜摩擦力對物體可以做正功如圖6所示，光滑水平面上物體A、B在外力F作用下能保持相對靜止地勻加速運(yùn)動，則在此過程中，A對B的靜摩擦力對B做正功。LBAF圖63,靜摩擦力對物體可以做負(fù)功。如圖7所示，物體A、B以初速度先滑上粗糙的水平面，能保持相對靜止地減速運(yùn)動，則在此過程中A對B的靜摩擦力對B做負(fù)功。八|包圖7五、一對相互作用的靜摩擦力做功的代數(shù)和必為零，即T7對相互有靜摩擦力作用的兩物體A和B來說，A對B的摩擦力和B對A的摩擦力是一對作用力和反作用力：大小相等，方向相反。由于兩物體相對靜止，其對地位移必相同，所以這一對靜摩擦力一個(gè)做正功，一個(gè)做負(fù)

8、功，且大小相等，其代數(shù)和必為零，即的+叼'=°具體來說，一對靜摩擦力做功代數(shù)和為零包含兩種情況：一是每個(gè)靜摩擦力都不做功（例推箱子而未動，靜摩擦力對箱子、對地面均不做功，或者物體隨轉(zhuǎn)盤一起做勻速圓周運(yùn)動，靜摩擦力提供向心力的情況），二是兩個(gè)靜摩擦力一個(gè)做正功，一個(gè)做負(fù)功，但數(shù)值相等，其代數(shù)和為零。這就是在靜摩擦力作用下的兩物體，即使發(fā)生運(yùn)動也不會產(chǎn)生內(nèi)能的原因.在靜摩擦力做功的過程中，只有機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)移（靜摩擦力起著傳遞機(jī)械能的作用），而沒有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其它形式的能。不論是靜摩擦力，還是滑動摩擦力既可以對物體做正功，也可以對物體做負(fù)功，還可能不對物體做功.力做功是要看哪個(gè)力

9、對哪個(gè)物體在哪個(gè)過程中做的功，而不是由力的性質(zhì)來決定的.力做正功還是做負(fù)功要看這個(gè)力是動力還是阻力.摩擦力可以是動力也可以是阻力，也可能與位移方向垂直.思考：人走路時(shí)，若鞋與地面間不打滑，人與地面間的靜摩擦力做功嗎？這一個(gè)常識性的問題，看起來不值得討論，但不仔細(xì)去分析，則很容易出錯(cuò)。有人認(rèn)為，人走路時(shí)，受到向前的靜摩擦力，而人的速度也是向前，有向前的位移，摩擦力是做正功的。但仔細(xì)想一想就不難發(fā)現(xiàn)，在鞋與路面接觸時(shí)，地面與鞋間有靜摩擦力的作用，但在這段時(shí)間內(nèi)，鞋底所受摩擦力的作用點(diǎn)相對于地面是不動的，而腳抬起向前邁出時(shí)，鞋在空中便不受靜摩擦力的作用，隨著人的前進(jìn)，人與地面間的靜摩擦力不斷改變受力點(diǎn)，但受力點(diǎn)在靜摩擦力作用下并無位移，故地面與腳之間的一對靜摩擦力對人和對地面都不做功。這一點(diǎn)從能量轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)來分析，則更容易理解，在人走路的過程中，地面（我們把地面視為剛體）沒有發(fā)生任何形式的能量轉(zhuǎn)化，因此地面不可能做功。既然靜摩擦力不做功，那么人在走路時(shí)的動能是從何而來的呢？人腳向后蹬地時(shí)，下肢對軀干施以斜向前上方的力F,軀干向前發(fā)生位移s,F與s夾角為a,而且a兀/2,力F對軀干做正功，使軀干獲得動能，然后軀干再對騰空腿做功，帶動它向前運(yùn)動，此時(shí)，另一只腳蹬地。這個(gè)過程反復(fù)進(jìn)行，人就能沿粗糙的地面前行。從能量轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)來