摩擦生熱課件

1、摩擦生熱摩擦力的功與熱的產(chǎn)生柳暗花明 2007-08-21 20:34:31 閱讀332 評論3字號：大中小無論是靜摩擦力，還是滑動摩擦力，都可以做正功，也可以做負(fù)功，還可以不做功。但是，并不是所有摩擦力的功都能將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能而產(chǎn)生熱量。一、靜摩擦力的功只起轉(zhuǎn)移機械能的作用，不會產(chǎn)生熱量。靜摩擦力產(chǎn)生在兩個相對靜止但有相對運動趨勢的物體之間。顯然這樣的兩個物體必然具有相同的速度、加速度、位移等。如：將一質(zhì)量為 m的木塊放在置于光滑水平地面質(zhì)量為M的木板上，對木塊施一水平向右的恒力,使木塊與木板一起向右加速運動。顯然，在運動過程中，木塊與木板間的摩擦力屬于靜摩擦力。 TOC o 1-5 h

2、z 隔離木塊進行受力分析，豎直方向受重力和彈力，為一對平衡力，二力皆不做功；水平方向受恒力F和木板對木塊的靜摩擦力 Ff1,恒力F做正功，靜摩擦力Ff1做負(fù)功。設(shè)某時刻木塊的位移為S,末速度為V。由動能定理得：(FFf1) S = 1/2 mVA2(1)隔離木板進行受力分析，豎直方向受重力和彈力(地面的支持力和木塊施加的壓力)而平衡，此三力不做功；水平方向受木塊對木板的靜摩擦力Ff2作用(與Ff1是一對作用力和反作用力，大小相等)，此力對木板做正功。木板與木塊具有相同的位移及末速度。由動能定理得：Ff2s = 1/2 MVA2(2)整體受力分析，豎直方向重力和彈力而平衡，且都不做功；水平方向只

3、受恒力F的作用。由動能定理得：FS= 1/2 -(m + M) V，2(3)由于Ff1 =Ff2,比較(1)、(2)、( 3)三式，不難知道，外力 F對系統(tǒng)做的功，使系統(tǒng)獲得機械能1/2 (m1 m2) V，2 ,靜摩擦力Ff1對木塊做負(fù)功使木塊損失的機械能恰好是靜摩擦力Ff2對木板做正功而使木板獲得的機械能。因此，靜摩擦力在這里只是起到傳遞機械能的作用，并沒有將機械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，系統(tǒng)的機械能沒有損失。二、滑動摩擦力的功一方面?zhèn)鬟f機械能，同時另一方面將部分機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，從而產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致相互摩擦的物體發(fā)熱。如，一質(zhì)量為M的長木板在光滑水平面上勻速運動 ，將一質(zhì)量為m的木塊無初速地放在長木板

4、右端 木塊與長木板間有摩擦，一段時間后，木塊與木板保持相對靜止。木塊與長木板的運動情況如圖所示。設(shè)這段時間內(nèi)，木板對地的速度由V0變成V,位移為S1;木塊對地的速度由0變?yōu)閂,位移為S2;木塊相對木板的位移為 AS。不論是木塊還是木板，豎直方向上受力平衡，且力都不做功。水平方向上，木板只受木塊對它水平向左的滑動摩擦力 Ff1的作用，此力做負(fù)功。由動能定理得：Ff1S1 =1/2 MV，21/2 MV0A2（4）等式（4）表明滑動摩擦力 Ff1做負(fù)功導(dǎo)致木板的機械能損失。而木塊在水平方向只受木板對它水平向右的滑動摩擦力Ff2的作用，此力做正功。由動能定理得：Ff2s2 = 1/2 mV，2（5）

5、等式（5）表明滑動摩擦力 Ff2做正功使木板的機械能增加。由于作用力和反作用力 Ff1 = Ff2 ,而S1 =S2 + AS,比較（4）、（ 5）兩式的左邊部分，不難看出，滑動摩擦力Ff1對木板做負(fù)功使木板損失的機械能并沒有完全轉(zhuǎn)移給木塊。表明由木塊和木板所構(gòu)成的系統(tǒng)機械能有損失。將（4）、（5）兩式相加，可得：Ff1 -= 1/2 ，） V，2 1/2 MV0A2 （6）由（6）式可以看出，相互摩擦的兩個物體所構(gòu)成的系統(tǒng)，其損失的機械能等于滑動摩擦力與兩物體 的相對位移的乘積。正是這部分損失的機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，產(chǎn)生熱量，使物體溫度升高。因此，滑動摩擦力在改變物體機械能的同時，會產(chǎn)生熱量，其產(chǎn)生熱量的多少可以用滑動摩擦力與相對移位的乘積來獲得。上述兩點，可以在車輛行駛方面獲得一定的說明。滾動摩擦力本質(zhì)上是靜摩擦力。車輛前進時的牽引力就來源于主動輪與地面間的靜摩擦力。因此，車輛正常行駛時，車輪是不發(fā)熱的。但是，當(dāng)緊急剎車時，如果剎車力量過大，導(dǎo)致車輪停止轉(zhuǎn)動，向前滑行，此時車輪與地面間的靜摩擦力變成滑動摩擦力，做功時將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，輪胎的溫度急劇上