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巧说摩擦力做功
杜辉 山东省垦利第一中学 257500
一、静摩擦力能不做功吗?
答:能.用水平推力推课桌但未推动,此时桌子所受摩擦力为静摩擦力.由于桌子相对地面位移为零,所以静摩擦力对课桌不做功.当然,静摩擦力可以做正功,如传送带上的工件相对传送带静止,且随传送带一起斜向上匀速运动时,静摩擦力对工件就做正功.
二、静摩擦力能做负功吗?
答:能.若传送带上的工件相对传送带静止,且随传送带一起斜向下匀速运动时,静摩擦力对工件就做负功.
三、受到静摩擦力的物体发生了位移,静摩擦力就一定做功呢?
答:不一定.如我们用手握住杯子(杯子保持竖直),在水平方向上匀速移动,静摩擦力竖直向上,与位移垂直,不做功.
综上可知:静摩擦力既可以做正功,也可以做负功,还可以不做功. 四、滑动摩擦力能做正功吗?
答:能.如图所示,传送带匀速运动,当砂子从漏斗落到传送带的瞬间,砂子的水平速度为零,砂子相对传送带向后滑动,因而受到向前的滑动摩擦力作用.以地面为参照系,砂子所受滑
动摩擦力的方向与位移方向相同,所以滑动摩擦力对砂子做正功,砂子的速度和动能不断增大.直到砂子速度与传送带相等时,滑动摩擦力变为零.
五、滑动摩擦力能不做功吗?
答:能.如图所示,把木板B从用绳系住的小木块A下面抽出时,木板对木块的滑动摩擦力不做功.
六、相互作用的一对静摩擦力的做功之和为零吗?
答:是的.一对静摩擦力作用的物体间无相对运动,故位移始终相等,而这一对力大小相等,方向相反,因而做功之和为零.从能量转化的角度来说,在静摩擦力做功的过程中,只有机械能的转移,而没有机械能转化为其他形式的能.
七、相互作用的一对滑动摩擦力的做功之和也为零吗? 答:不是.具体可分为三种情况:
①一个滑动摩擦力做负功,另一个滑动摩擦力不做功,如第5问中的例子;
②都做负功.如图所示,木块A在木板B上,当它们相向运动时,一对滑动摩擦力均做负功;
③如第4问中的例子,一个滑动摩擦力做正功,另一个滑动摩擦力做负功,且两个功的代数和一定为负值.因为这对滑动摩擦力大小相等、方向相反,而对应正功的位移小,所以这一对滑动摩擦力必做负功.
总而言之,相互作用的一对滑动摩擦力的做功之和一定为负值.所以,相互作用的一对滑动摩擦力做功的过程中,一定有一部分机械能转化成了内能.
八、相互作用的一对滑动摩擦力做的功如何计算? 答:如图所示,在光滑水平面上,木板B长为L,以vB向右运动,一个小木块A以速度vA滑上B的右端,当A滑到B的左端
时恰好相对B静止,此时物体B运动了x的位移,然后它们一起向右运动.
B对A的摩擦力做功为:A对B的摩擦力做功为:W1FfxFf(xL);W2Ffx,所以这一对摩擦力对系统做功总和为:WFfL.从能量转化的角度来说,这就是转化为内能的部分.
综上所述:①相互摩擦的系统内,一对静摩擦力所做的总功等于零;②相互摩擦的系统内,一对滑动摩擦力所做的功总是负值,其绝对值等于滑动摩擦力与相对路程的乘积,且等于系统损失的机械能.
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