摩擦力做功的能量轉(zhuǎn)化

本文格式為Word版，下載可任意編輯——摩擦力做功的能量轉(zhuǎn)化做功摩擦力轉(zhuǎn)化能量

在我們生活的世界里，四處彌漫了摩擦，而我們也離不開摩擦，設(shè)想，這個世界沒有了摩擦，我們是否能習(xí)慣？我們每天的行為、生活，無時無刻在表達(dá)能量之間的轉(zhuǎn)化，而這些轉(zhuǎn)化是靠做功來完成。那么摩擦力就在我們身邊，它是怎樣做功以及如何舉行能量之間的轉(zhuǎn)化呢？

一、滑動摩擦力做功與能量轉(zhuǎn)化

滑動摩擦力的方向總是與物體間相對運動方向相反，它可以對物體做正功，也可以做負(fù)功，還可以不做功。

例如：

從研究對象角度來說

1、A沖上固定在光滑地面上的物體B上，運動到B的右端，對A而言，它所受到的滑動摩擦力向左阻礙了A、B之間的相對運動，做了負(fù)功。那么對A來說，它的機械能裁減轉(zhuǎn)化為由于摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能。

2、對B而言，盡管A對B有向右的滑動摩擦力，但由于B物體相對地面在力的方向上并沒有發(fā)生位移，所以A對B的滑動摩擦力對B并沒有做功。那么，B的能量沒有變化。假若B不固定，A以確定初速度沖上B，在A的“帶動下”，B相對地面向右也發(fā)生了一段位移。那么這時候，A對B的滑動摩擦力對B就做了正功，B的機械能要增加。

3、對A、B組成的系統(tǒng)來說，這一對相互作用的滑動摩擦力做功的總和又如何呢？能量如何轉(zhuǎn)化呢？

對（1）圖來說，B對A的摩擦力WBA=-FBA×L，WAB=0，W合=WAB+WBA=-FBA×L＜0，負(fù)功

對（2）圖來說，WBA=-FBA×（L+S），WAB=FAB×S，W合=WBA+WAB=-FBA×L＜0，負(fù)功

從功能關(guān)系角度來說，A、B間發(fā)生相對滑動，“摩擦生熱”，系統(tǒng)的機械能必然損失轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，理由是A、B系統(tǒng)內(nèi)力做功之和為負(fù)，使系統(tǒng)的機械能損失。看來，相互作用的兩個物體之間，一對滑動摩擦力做功的代數(shù)和理應(yīng)為負(fù)值。

二、靜摩擦力做功與能量轉(zhuǎn)化

靜摩擦力的方向總是與物體間的相對運動趨勢方向相反。同樣，靜默擦力可以對物體做正功，也可以做負(fù)功，還可以不做功。

例如：

物塊靜止在傾斜傳動帶上，物塊與傳送帶間產(chǎn)生了靜摩擦力，但兩物體都在各自受到的靜摩擦力方向上相對地面并沒有發(fā)生位移，故二者彼此對對方的靜摩擦力都不做功。

物塊被傳動帶勻速地從底端傳送到頂端，物塊相對于地面運動了，相對于傳送帶靜止，二者產(chǎn)生靜摩擦力。對物塊而言，傳送帶對它的靜摩擦力沿斜面向上，起到動力作用，做正功，物塊的機械能增加。物塊對傳送帶的靜摩擦力方向沿斜面向下，對傳送帶做負(fù)功。

對于物塊和傳送帶組成的系統(tǒng)來說，無論是上述處境的那種，系統(tǒng)中這一對靜摩擦力做功的代數(shù)和都為零。

三、能否看作質(zhì)點是解決靜摩擦力做功與能量轉(zhuǎn)化問題的關(guān)鍵

在高中階段，有好多問題是將物體抽象成為一個質(zhì)點。例如我們前邊所舉到的那些例子，那些物體在運動過程中沒有發(fā)生形變，稱之為剛體，就可以看作是質(zhì)點。而關(guān)于靜摩擦力做功的問題上，能否把物體當(dāng)作是質(zhì)點來處理，是解決問題的關(guān)鍵。

例1人在地面上行走。

錯誤的解釋：人受到地面對他向前的靜摩擦力，假設(shè)把人看作是質(zhì)點，那么人相對于地面向前發(fā)生了位移，地面對人的靜摩擦力對人做了正功。

正確的解釋：人在走路的時候，實際上是腳與地面接觸，人的各個片面的運動處境不一樣，力的作用點在腳上，不能把人看作質(zhì)點。腳與地面接觸的過程中，腳在地面上并未發(fā)生位移，即在力的作用點上沒有發(fā)生位移，所以人在地面上行走，靜摩擦力不做功。從功能關(guān)系角度來說，人在地面上行走是由于人體內(nèi)各個片面肌肉收縮、擴張，發(fā)生形變作用而做功，將人的體能轉(zhuǎn)化為人行走的動能和內(nèi)能。而靜摩擦力只是人能夠行走的一個條件而已。

按照上述的觀點，不能把人看作是質(zhì)點，人從左端走到右端的過程中，人腳受到向右的靜摩擦力，小車受到向左的靜摩擦力，在人每走一步的過程中，車向左移動一小段距離，而這時腳也隨車一起向左移動，因此說，人對車的靜摩擦力對車做了正功，而小車對人的靜摩擦力對人做了負(fù)功。這樣也就與我們前面所講的系統(tǒng)中一對相互作用的靜摩擦力做功之和為零是相吻合的。人之所以能夠走到車的右端，并不是靜摩擦力對人做正功，而是人體內(nèi)部的力對人做功，使人的體能損耗轉(zhuǎn)化為人、車的動能以及人的內(nèi)能。這就好比一小木板車上放一個上緊發(fā)條的玩具小車一樣，釋放后，玩具車內(nèi)部彈簧彈力做功，將玩具車的彈性勢能轉(zhuǎn)化為各片面的動能和內(nèi)能。

綜上所述，在關(guān)于摩擦力做功的問題上，本人認(rèn)為，在研究的物體情景中，假設(shè)研究的對象在整個運動過程中沒有形變發(fā)生，也就是剛體模型，當(dāng)作質(zhì)點處理，那么做功的問題就看力方向上是否有位移。而要研究形變物體的做功，就不能當(dāng)作質(zhì)點來處理，做功要看力的作用點上是否有位移。在關(guān)于系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化的問題上，本人認(rèn)為，系統(tǒng)中的相互作用力，也就是內(nèi)力做功也會導(dǎo)致系統(tǒng)能量的變化。譬如滑動摩擦力的做功。而系統(tǒng)中，遇到靜摩擦力的