孔星皓

摘要：在高中物理的學(xué)習(xí)過程中，摩擦力做功是一個(gè)較為復(fù)雜的重點(diǎn)和難點(diǎn)，在高考試卷中占有重要比例。由于摩擦力通常會(huì)成對出現(xiàn)，使得同學(xué)們在學(xué)習(xí)的過程中常常感到困惑，因此在學(xué)習(xí)這一部分內(nèi)容時(shí)會(huì)受到一定阻礙。本文將結(jié)合實(shí)際情況對高中物理中摩擦力做功的常見問題進(jìn)行分析，旨在提升高中生的學(xué)習(xí)效率。

關(guān)鍵詞：高中物理 摩擦力做功 常見問題

在高中物理的學(xué)習(xí)過程中，摩擦力做功是一項(xiàng)重要的學(xué)習(xí)內(nèi)容。然而摩擦力做功相對抽象，使得同學(xué)們在課堂學(xué)習(xí)的過程中無法充分的理解摩擦力做功的特點(diǎn)以及相關(guān)的解決方法。本文將結(jié)合實(shí)際情況高中物理中摩擦力做功的常見問題作進(jìn)一步分析，以期加深高中生對相關(guān)知識(shí)的理解。

一、物理摩擦力做功的基本特點(diǎn)

在高中物理學(xué)習(xí)過程中，滑動(dòng)摩擦力以及靜摩擦力都可做正功或負(fù)功，同時(shí)也存在不做功的情況，例如皮帶在傳送的過程中，皮帶會(huì)受到靜摩擦力正功的影響，而皮帶則處于不做功的狀態(tài)。靜摩擦力在做功的過程中僅能實(shí)現(xiàn)機(jī)械能之間的相互轉(zhuǎn)化，在這一狀態(tài)下靜摩擦力的主要職能就是傳遞機(jī)械能，且機(jī)械能無法轉(zhuǎn)化為其他形式的能?；瑒?dòng)摩擦力在做功的過程中，不僅可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械能之間的相互轉(zhuǎn)化，還可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與其他形式能之間的相互轉(zhuǎn)化。在相互作用的系統(tǒng)中，一對靜摩擦力在做功時(shí)的代數(shù)和為“0”。在相互摩擦力系統(tǒng)中，系統(tǒng)所消耗的機(jī)械能為負(fù)值即一對摩擦力做的功均是負(fù)值，且絕對值等于相對位移與摩擦力的乘積。當(dāng)某一物體受到摩擦力影響時(shí)，這個(gè)物體運(yùn)動(dòng)的方向會(huì)與另一物體運(yùn)動(dòng)的方向相對相反，且受摩擦力的方向與另一物體的相對運(yùn)動(dòng)趨勢方向也相反。根據(jù)公式f=μN(yùn)可以得出摩擦力的大小，并通過第二定律計(jì)算出物體受力以及物體當(dāng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

二、有關(guān)高中物理摩擦力做功的問題分析

高中物理摩擦力做功主要分為以下四種情況：

第一，滑動(dòng)摩擦力對物體做負(fù)功。在物理解題過程中，滑動(dòng)摩擦力通常起到阻礙物體運(yùn)動(dòng)的作用，而物體會(huì)在運(yùn)動(dòng)的過程中克服滑動(dòng)摩擦力的影響，而在這一過程中滑動(dòng)摩擦力就對這個(gè)物體做負(fù)功。例如將質(zhì)量為m的物體放置在一平面粗糙且水平靜止的桌面上，并通過外在拉力促使物體向右運(yùn)動(dòng)，如圖1所示，已知物體和桌面之間產(chǎn)生的摩擦因數(shù)為μ，問當(dāng)這一物體運(yùn)動(dòng)到S處時(shí)，摩擦力對這個(gè)物體做功為多少？

根據(jù)題意可知，當(dāng)物體在水平粗造桌面上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí)，其所受的摩擦力大小為f=μmg，且方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向相反向左側(cè)，而位移S的方向?yàn)橛摇Ｒ虼?，可以根?jù)公式W=FScosθ得出W=μmgScosπ=-μmgS，說明摩擦力做負(fù)功。

第二，滑動(dòng)摩擦力對物體做正功。摩擦力在某些情況下可幫助物體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，這時(shí)，滑動(dòng)滑動(dòng)摩擦力會(huì)對物體做正功。例如，一輛車的粗糙表面上方有一個(gè)質(zhì)量為m的物體停在水平地面上，當(dāng)車向右運(yùn)動(dòng)的位移為S時(shí)，車上的物體會(huì)相對向左運(yùn)動(dòng)，位移為S′，如圖2所示，問滑動(dòng)摩擦力對物體m的做功為多少？

據(jù)題意可知，當(dāng)小車在向右運(yùn)動(dòng)的過程中物體會(huì)朝向相對于小車相反的方向進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，因此，物體所受到的摩擦力的方向是向右的，小車與濃重，車上的物體與地面形成的相對位移為S-S′，且方向向右，因此滑動(dòng)摩擦力在這一過程中對車上物體做正功，大小為W=FScosθ=μmg（S-S′），而摩擦力在這一過程中對這個(gè)小車做負(fù)功，摩擦力做功為W′=μmgScosπ=-μmgS，而這一對滑動(dòng)摩擦力在運(yùn)動(dòng)過程中對兩個(gè)物體做功的總和為W=W+W′=μmg（S-S′）+（-μmgS）=-μmgS′，為負(fù)值。

第三，滑動(dòng)摩擦力沒有對物體做功。據(jù)圖1可知，雖然物體在平面運(yùn)動(dòng)的過程中會(huì)受到向左摩擦力的影響，但是桌面并沒有隨著摩擦力產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，這說明物體在滑動(dòng)摩擦力的作用下，相對于地面來說桌面位移S為“0”且做功W也為“0”，因此滑動(dòng)摩擦力沒有對桌面做功。

第四，靜摩擦力對物體做功。如圖3所示，一傳送帶與水平地面夾角為θ，同時(shí)在傳送帶上放置一個(gè)物體，相對于傳送帶來說物體始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)傳送帶勻速將物體向下傳送時(shí)，靜摩擦力對物體的做功是多少？據(jù)題意可知，當(dāng)傳送帶勻速將物體向下傳送時(shí)，物體與地面相對的位移方向是沿著斜面向下，而在這一過程中傳送帶對物體的靜摩擦力和物體重力沿斜面的分力平衡，物體所受靜摩擦力方向與其位移方向相反，因此在傳輸過程中靜摩擦力對傳送帶上的物體做負(fù)功。同理，若是圖中的傳送帶是勻速向上傳送物體靜摩擦力就對物體做正功。此外，若是物體與地面始終保持靜止?fàn)顟B(tài)，在受摩擦力的影響下沒有產(chǎn)生位移，則這一過程中靜摩擦力就沒有對物體做功。在同學(xué)們學(xué)習(xí)物理的過程中，應(yīng)根據(jù)物體承受的摩擦力以及物體的運(yùn)動(dòng)方向來判斷靜摩擦力是否對物體做功或者做的是何種功，通過理智的判斷和分析最終得出結(jié)論。

三、結(jié)語

綜上所述，摩擦力做功問題是物理學(xué)習(xí)中常見的問題，同學(xué)們在物理學(xué)習(xí)的過程中應(yīng)打好基礎(chǔ)，同時(shí)提高理解分析能力。在課堂上通過認(rèn)真體會(huì)教師對典型例題的講解進(jìn)一步理解摩擦力做功這一難題，從而提高的學(xué)習(xí)質(zhì)量，完成學(xué)習(xí)目標(biāo)，同時(shí)有效提升學(xué)習(xí)效率，為今后的物理學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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（作者單位：濟(jì)寧市第一中學(xué)）endprint