貴刊2008年11月號刊登了《關于一對靜摩擦力做功的討論》一文,2009年12月號刊登了《對“關于一對靜摩擦力做功的討論”的討論》一文。討論的題目為:如圖1所示,平板車放在光滑的水平面上,一個人從車的左端加速向右端跑動。設人受到的摩擦力為F,平板車受到的摩擦力為F″,下列說法正確的是( )
A.F、F″均做正功
B.F、F″均做負功
C.F做正功,F(xiàn)″做負功
D.F、F″做功均為零
分析 討論這個問題首先要弄清物理情景,合理地抽象出物理模型。很明顯人在跑動過程中,與車面接觸的腳相對車靜止,而人的身體要發(fā)生形變,故人是不能看作質(zhì)點或剛體的,只能看作質(zhì)點組。而質(zhì)點組的能量變化,是內(nèi)力和外力做功共同作用的結(jié)果。在腳與車面接觸階段,靜摩擦力對腳做負功,這就是常說的對人做負功;從人提起該腳到再次落回車面的過程中,人體對該腳做正功,人體的化學能提供所需能量。
“一對相互作用的靜摩擦力做的總功等于零”的結(jié)論是正確的。因為兩個產(chǎn)生作用力的部分位移相同,力的方向相反,一力做正功,一力做負功,其代數(shù)和一定為零。本題中F做負功,F(xiàn)″做正功,總功為零。題中確實無答案。
如圖2所示是測量運動員體能的一種裝置,運動員質(zhì)量為m1,重物質(zhì)量為m2,人腳與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ,不計繩與滑輪間的摩擦。人在水平方向用力向后蹬傳送帶,而人重心保持不動,使傳送帶勻速向后運動。同理可知與上題的結(jié)果相同。
題目通過較熟悉的情景來考查對功的定義的理解。雖然人、車(傳送帶)都在動,對解答靜摩擦力的問題產(chǎn)生了一定的障礙,具有較強的欺騙性,但是只要深入了解功的定義和理解物體看作質(zhì)點的條件,就能解決問題。
參考文獻:
[1]漆安慎,杜嬋英.力學基礎[M].蘭州: 高等教育出版社,1988.
[2]曹貴章,錫洪武.關于一對靜摩擦力做功的討論[J].物理教學探討,2008. 11.
[3]姜振環(huán).對“關于一對靜摩擦力做功的討論”的討論[J]物理教學探討,2009. 12.
(欄目編輯 羅琬華)
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