关于摩擦力做功问题的讨论

关于摩擦力做功问题的讨论【内容摘要】摩擦力(包括静摩擦力和动摩擦力)的大小和方向必须通过实际的运动性质才能判定,所以摩擦力做功具有不确定性。本文结合高中物理教学实际,对摩擦力做功问题进行分析、讨论,总

关于摩擦力做功问题的讨论 摩擦力(包括静摩擦力和动摩擦力)的大小和方向必须通过实际的运动性质才 【内容摘要】 能判定,所以摩擦力做功具有不确定性。本文结合高中物理教学实际,对摩擦力做功问题进 行分析、讨论,总结,以形成规律。 静摩擦力 动摩擦力 正功 负功 能量 【关键词】 在现代摩擦理论中,摩擦力产生的机理是极复杂的,是必须在分子尺度内才能加以说 明的,由于分子力的电磁本性,摩擦力可以说是电磁相互作用而引起的。就中学阶段而言, 摩擦力是互相接触的两个物体,当有相对运动或相对运动趋势时,在它们接触面上出现的阻 碍相对滑动的力。高中阶段摩擦力分两种:静摩擦力和滑动摩擦力。静摩擦力可以从零到最 大静摩擦力之间变化,所以它的大小必须由外力来确定;滑动摩擦力则必须由摩擦因数及正 压力共同决定即,摩擦因数与材料有关,正压力则与运动的形式及性质有关。所 以滑动摩擦力大小和方向,与物体所处的运动状态有关。 功是力在运动过程中的空间累积效应的量度。在经典力学中也称为机械功。在高中阶 段,恒力对物体所做的功等于力的大小、位移的大小、力和位移的夹角的余弦这三者的乘积。 即,其中是在力的方向上通过的位移大小。由于运动具有相对性,故 在力的方向上通过位移也具有相对性。 综上所述可知,要想计算摩擦力所做的功,就必须同时确定摩擦力的大小及在摩擦力 方向上通过的位移大小。由此可知,摩擦力做功具有不确定性。下面就这一问题,从摩擦力 做功的特点,逐一讨论摩擦力做功的问题。 一、静摩擦力的功 在相互挤压的物体的接触面间有相对滑动趋势,但还没有发生相对滑动的时候,接触 面间会出现阻碍相对滑动的力,这个力即为静摩擦力。静摩擦力虽然是在两物体没有相对位 移的条件下出现的力,但这不等于静摩擦力做功一定为零。因为受静摩擦力作用的物体依然 可以相对地面或其他参考系发生位移,这个位移如果不与静摩擦力垂直,则静摩擦力必定做 功: 1ABF 如图所示,水平地面上的物体和在外力的作用下能保持相对静止地匀加速运 ABfA 动,则在此过程中,对的静摩擦力的方向水平向右,与它们的位移方向相同,所以 BB 对的静摩擦力对做正功。

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