摩擦力做功与能量转化.pdf

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1、第25卷第1期赤峰学院学报（自然科学版）Vol.25No.12009年1月JournalofChifengUniversity（NaturalScienceEdition）Jan.2009摩擦力做功与能量转化胡义嘎（赤峰学院物理与电子信息工程系，内蒙古赤峰024000）摘要：摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功，摩擦力对物体做功可以使物体的能量发生转换或传递，所转化的能量可以用做功多少来量度.本文对滑动摩擦力、静摩擦力和滚动摩擦力的做功情况以及能量转化情况进行了分析和研究.关键词：摩擦力；做功；能量：转化中图分类号：O313文献标识码：A文章编号：

2、1673-260X（2009）01-0011-02关于摩擦力做功，人们常会出现以下几种模糊认识：它的运动过程是在做速度减小的匀减速运动，直到与木板“滑动摩擦力和滚动摩擦力总是阻碍物体运动的，所以滑动M一起以共同的速度V1做匀速运动为止，m所受到滑动摩摩擦力和滚动摩擦力一定做负功”；“静摩擦力一定不做擦力方向水平向左，与物体位移方向相反，夹角为180°，所功”；“摩擦力做功一定全部消耗在产生热量上”；“系统内一以做负功.利用动能定理也可以说明.因为物体受到三个力：对摩擦力是作用与反作用关系，所以系统内一对摩擦力的重力，方向竖直向下；弹力，方向竖直向上；滑动摩

3、擦力，方总功一定为零”等等.为此，很有必要对摩擦力做功的特点以向水平向左；因为重力和弹力的合力为零，所以m所受的合及在摩擦力做功过程中的能量转化情况进行分析和研究，力即为m所受的滑动摩擦力，所以，由动能定理：以弄清上述问题.Wf=1MV12-1MV02＜0221关于滑动摩擦力做功及能量转化情况的分析研究这种情况下，滑动摩擦力对物体做负功，使物体的动能滑动摩擦力可以做正功、也可以做负功、还可以不做减小.功，下面分几种不同情况，分析研究滑动摩擦力对物体做功图1左方是t时刻m和M的位置，右方是t+△t时刻它的情况及能量转化情况.们的位置，此时它们具有共同的速度V

4、1，△t是相互作用的1.1滑动摩擦力可以做正功，也可以做负功时间内可以视为恒定的一小段时间:把m，M看成一个系统，滑动摩擦力做功时，必伴随机械能向内能的转化，即对上述过程作如下表述：m、M两物体相对滑动时，木板M“摩擦生热”.滑动摩擦力可以对物体作正功，正是这个正功在小木块m的带动下运动，我们可以认为m对M有一个带才使物体的内能增加，从而完整地解释了“摩擦生热”现象；动作用做正功，是木板M的动能增加.而木板M对小木块m也可以做负功，使物体的内能减小.有一个阻碍作用，可以这样认为即：木板M对木块m有一如图1所示，在光滑地面上放着一质量为M的长木板，个牵滞力作

5、用，做负功，使m的动能减小.两者相互摩擦，做另一质量为m的木块以初速度V0沿水平方向飞上木板，由正功，使系统内能增加.于摩擦，最后质量为m的物体停留在木板上，并一起以速度在粗糙而相互接触且有正压力的情况下，两物体有相V1前进，求摩擦力对对运动时，产生的不仅是纯摩擦作用，而且还有带动和阻碍木板M和对木块m所作用.实际上物体对于一种且带动（包括阻碍）且牵滞的状做的功？以及在此过程态，带动作用和牵滞作用分别做正功和负功，使物体的动能中能量的相应转化情增加或减少.而摩擦作用做正功使物体内能增加，这就是对况？图1“摩擦生热”现象中做功与能量转换的一个解释.木板M向右

6、运1.2滑动摩擦力可以不做功动，一定受到m对它的摩擦力f的作用，由于地面是光滑以上我们分析研究了滑动摩擦力可以做正功、也可以的，没有摩擦力，则木板所受的合力即为木块m对它的摩擦做负功，下面我们分析研究滑动摩擦力还可以不做功.如图力f，方向水平向右，我们把它可以看成是一个带动力，由动2所示，在水平地面上有一质量为m的物体，以初速度V0能定理：向右滑行，经位移s后停下来，物体跟地面间滑动摩擦系数12f·s=MV1-02μ，在此过程中，物体和地面分别受到的摩擦力为f和f'，且这种情况下，滑动摩擦力对木板M做正功.f=f'.在这里我们只考虑f'，f'作用在地面上，

7、但地面没有发生木块m也是向右运动，但通过对m的受力分析可知，位移，所以摩擦力f'对地面不做功.·11·2关于静摩擦力做功与按照接触物体之间的运动情况，摩擦可以分为滑动摩能量转化情况的分析研究擦和滚动摩阻.当两物体接触处有相对滑动或相对滑动趋势静摩擦力可以做正时，在接触面上就有阻止它们作相对滑动的机械作用出现，功、也可以做负功、还可以这种作用称为滑动摩擦力.当两物体有相对滚动或相对滚动不做功，下面分几种不同图2趋势时，物体间产生阻碍相对滚动的作用称为滚动摩阻力，情况，分析研究静摩擦力用M表示.对物体做功的情况及能量转化情况.一般情况下，0≤M≤Mmax（Mm

8、ax表示滚子处于将滚未滚2.1静摩擦力可以做正功，也可以做负功的临