一对滑动摩擦力对系统做功总是负值.doc

在学习功的概念后,摩擦力做功的问题是一个难点,现通过几个常见的问题来剖析如下 1. 静摩擦力不做功吗 用水平外力推桌子但未推动,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,所以静摩擦力对桌子不做功。那么是不是静摩擦力都不做功呢我们找一个物体受静摩擦力作用,也发生位移的情况看看如传送带上的工件相对传送带静止并随传送带一起匀速上升,静摩擦力就对工件做正功。

2. 静摩擦力可以做负功吗 当然可以,我们只要分析上例中传送带受到的静摩擦力及它的位移,就不难看出,传送带受到的静摩擦力对它做了负功。还有,若工件随传送带一起匀速下降,静摩擦力对工件也做负功。

3. 是不是物体受到静摩擦力,又发生了位移(相对大地),静摩擦力就一定做功呢 不一定,由功的定义可知如果力的位移的方向垂直,力就不做功。我们能不能举出这样的例子呢当然能我们用手握住杯子(杯子保持竖直),在水平方向上移动(或者用手捏着一本书,水平移动),静摩擦力竖直向上,与物体的重力平衡,与位移垂直,没有做功。

综上所述静摩擦力可以做正功,也可以做负功,还可以不做功。

4. 滑动摩擦力总是可以做正功吗 箱子在地面上滑行,摩擦力阻碍物体运动,做负功。滑动摩擦力能做正功吗如图1所示,传送带在动力驱使下匀速运动,当煤从漏斗落到传送带的瞬间,煤块的水平速度为零,煤块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,煤块所受滑动摩擦力方向与位移方向相同,所以滑动摩擦力对煤块做正功,煤块的速度和动能不断增大。直到煤块速度与传送带相等时,滑动摩擦力变为零。

图1 5. 滑动摩擦力可以不做功吗 滑动摩擦力也可以不做功,如木块在固定的桌面上滑动时,桌面受到的滑动摩擦力对桌子并不做功。

6. 相互作用的两个静摩擦力,如果其中一个力做了正功,另一个力一定做等大的负功吗 是的,一对静摩擦力作用的物体间无相对滑动,故位移始终相等,而二力大小相等,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,只有机械能的相互转移(静摩擦力起着传递机械能的作用),而没有机械能转化为其他形式的能。

7. 两个相互作用的滑动摩擦力做功的情况又如何呢 首先,可以都做负功。

其次,如第5问的例子中,可以一个滑动摩擦力做负功,而另一个力不做功。

第三,如第4问的例子中,如果一个滑动摩擦力做正功,则另一个力一定做负功,而且两个功的代数和一定为负值。因为物体间存在滑动摩擦力时,由于物体间存在相对运动,位移大小不同,所以一对滑动摩擦力必做负功。滑动摩擦力做功的过程中,能量的变化有两种情况一是相互摩擦的物体之间有部分机械能的转移;
二是有一部分机械能转化成了内能。所以,两个相互作用的滑动摩擦力做功之和一定为负值。

8. 相互作用的两个滑动摩擦力做的功如何计算呢 如图2所示,木板B长为L,静止在光滑水平面上,一个小物体A以速度滑上B的左端,当A滑到B的右端时恰好相对B静止,此时物体B运动了S的位移,可以判断B对A的摩擦力做功为;
A对B的摩擦力做功,所以这一对摩擦力对系统做功总和为。从能量的角度说,这就是转化为内能的部分。

图2 综上可知 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位移的乘积,即恰等于系统损失的机械能. ③滑动摩擦力、静摩擦力都可以做正功、、做负功、不做功