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學(xué)生在學(xué)習(xí)高中《物理》第一章“力”時，普遍反映摩擦力難學(xué)，特別是靜摩擦力，更加難以掌握．由于第一章沒有能打好扎實的基礎(chǔ)，在第四章討論做功問題時，對摩擦力做功更是混淆不清．本文就將摩擦力做功問題進(jìn)行討論歸納．
　　
　　要弄清摩擦力做功問題，必須理清摩擦力作用的特點和力對物體做功的一般求解方法．
　　
　　摩擦力產(chǎn)生于兩個相互接觸的、有彈力作用的、接觸面粗糙的、且相互之間存在相對運動或具有相對運動趨勢的物體之間．某個物體所受滑動摩擦力的方向跟它相對于另一個物體的運動方向相反；某物體受到靜摩擦力的方向與它跟另一物體的相對運動趨勢方向相反．若是滑動摩擦力，其大小可用公式ｆ＝μＮ進(jìn)行計算；而靜摩擦力的大小取決于物體所受其它力和當(dāng)時物體的運動狀態(tài)，然后應(yīng)用牛頓第二定律求解．
　　
　　根據(jù)Ｗ＝Ｆｓｃｏｓα，求某一力所做的功必須明確什么力對物體做功．如討論摩擦力對物體做功時，不但要搞清摩擦力的大小和方向，而且要明確物體在摩擦力作用的過程中所發(fā)生的位移．位移的確定必須事先確定好參照系，在高中物理中我們往往以地面作為參照物．明確了力Ｆ和位移ｓ及它們之間的夾角α，求功已是顯而易見的問題了．
　　
　　下面就不同情況，對摩擦力做功進(jìn)行分析討論．
　　
　　一、滑動摩擦力可以對物體做負(fù)功
　　
　　這種情況最為常見，當(dāng)滑動摩擦力阻礙物體運動或物體克服滑動摩擦力運動時，其對物體做負(fù)功．
　　
　　'例1如圖1所示，一物塊放在靜止的粗糙水平桌面上，外力F把它拉著向右運動，在產(chǎn)生位移ｓ的過程中，摩擦力對物塊做功情況如何？已知物塊的質(zhì)量為ｍ，與桌面之間的摩擦因數(shù)為μ．
　　

　　
　　分析與解物塊在水平桌面上運動時，受到的滑動摩擦力大小為ｆ＝μｍｇ，其方向向左，而位移ｓ的方向向右，代入公式Ｗ＝ｆｓｃｏｓα，得Ｗ＝μｍｇｓｃｏｓπ＝－μｍｇｓ．即摩擦力對物體做了負(fù)功．
　　
　　二、滑動摩擦力可以對物體不做功
　　
　　在例1中水平桌面雖然受到物體對它的滑動摩擦力作用，但桌面并沒有運動，即在滑動摩擦力作用下，桌面相對于地面的位移ｓ＝０，則Ｗ＝０，因而滑動摩擦力對桌面不做功．
　　
　　三、滑動摩擦力可以對物體做正功
　　
　　當(dāng)滑動摩擦力的作用效果是加快物體運動時，其對物體做正功．
　　
　　例2如圖2所示，水平地面上有輛平板車，其粗糙的表面上放有一質(zhì)量為ｍ的木塊，當(dāng)平板車向右加速運動的位移為ｓ時，發(fā)現(xiàn)木塊在它上面發(fā)生向左方向的相對運動位移ｓ′，則滑動摩擦力對木塊的做功情況如何？
　　

　　
　　分析與解小車向右加速運動時，木塊相對于小車向左滑動，所以木塊受到的滑動摩擦力方向向右，在小車運動過程中，車上的木塊相對于地面的位移為ｓ－ｓ′，方向向右（如圖2所示）．所以，此過程中滑動摩擦力對木塊做正功，其大小為Ｗ＝Ｆｓｃｏｓα＝μｍｇ（ｓ－ｓ′）．同時滑動摩擦力對小車做負(fù)功Ｗ′＝μｍｇｓｃｏｓπ＝－μｍｇｓ，則一對滑動摩擦力分別對兩物體所做功之和為
　　
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　　即總功為負(fù)值．
　　
　　從以上分析中可以悟出，物體之間的滑動摩擦力可以對其中某一物體做正功，也可以做負(fù)功，甚至可以不做功．但其對兩個物體不可能同時不做功，它可能對一個物體做正功，對另一個物體做負(fù)功；也可能同時對兩物體做負(fù)功，如在寒冷的冬天，用搓手的辦法取暖就是滑動摩擦力同時對兩只手做負(fù)功．總之，兩物體之間的滑動摩擦力至少對一個物體必須做功，并且對兩物體所做的總功一定是負(fù)值，這正是相對滑動時為什么會有機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的原因．首頁上一頁12下一頁末頁共2頁
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“摩擦力做功”習(xí)題講解

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