第二课时 摩擦力和作用力与反作用力做功
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为什么作用力和反作用力做功不一定相等
作用力和反作用力是牛顿第三定律中的两个重要概念。
根据这一定律,每一个
物体都对另一个物体施加一个大小相等、方向相反的力。
然而,尽管这两个力大小相等方向相反,它们所做的功却不一定相等。
这一现象的背后有许多因素需要考虑。
首先,作用力和反作用力的功并不一定相等是因为它们作用的物体可能有不同
的运动状态。
例如,在一个光滑的水平面上,一个人在推一个静止的箱子,作用力和反作用力的大小相等,方向相反,但箱子没有运动,因此它们的功不相等。
这是因为功的计算不仅取决于力的大小和方向,还取决于力和物体之间的位移及角度。
另外,作用力和反作用力不一定相等的原因还在于作用时间的长短。
在物体运
动时,做功的大小与作用力的大小、作用力的方向以及物体移动的距离有关。
当作用力的方向与物体移动方向一致时,作用力会做正功,当方向相反时,作用力会做负功。
如果作用力和反作用力的作用时间不同,那么它们所做的功也会不相等。
此外,摩擦力和其他外部因素也会影响作用力和反作用力做功的大小。
在现实
世界中,很少有真正光滑的表面,摩擦力往往会阻碍物体的运动。
如果考虑摩擦力,那么作用力和反作用力所做的功可能会有所不同。
综上所述,作用力和反作用力做功不一定相等是由于多种因素共同作用的结果。
在实际应用中,我们需要考虑多种因素的影响,才能准确计算作用力和反作用力的功,并正确分析物体的运动状态。
希望以上内容能够满足您的需求,如有任何疑问或者补充需要,请随时告诉我,我会尽力为您提供帮助。
专题强化摩擦力做功问题变力做功的计算[学习目标] 1.理解摩擦力做功的特点,会分析一对相互作用的摩擦力的做功情况(难点)。
2.掌握一般的变力做功的求解方法(重难点)。
一、摩擦力做功如图所示,在光滑的水平面上,物体A放在长为l的木板B的右端,现用水平力F向右拉木板。
(1)若物体A相对木板B滑动,当B前进x时,物体A从木板B左端滑下。
已知A、B间的滑动摩擦力为F f,求摩擦力分别对A、B做了多少功?这一对滑动摩擦力做功的总和为多少?(2)若物体A相对木板B没有滑动,已知当B前进x时,物体A受到的静摩擦力为F f′,求静摩擦力分别对A、B做了多少功?这一对静摩擦力做功的总和为多少?答案(1)滑动摩擦力对A做的功为F f(x-l),对B做的功为-F f x,这一对滑动摩擦力做功的总和为-F f l。
(2)静摩擦力对A做的功为F f′x,对B做的功为-F f′x,这一对静摩擦力做功的总和为0。
1.不论是静摩擦力,还是滑动摩擦力,都可以是动力也可以是阻力,也可能与位移方向垂直,所以不论是静摩擦力,还是滑动摩擦力,既可能对物体做正功,也可能对物体做负功,还可能不对物体做功。
2.一对相互作用的静摩擦力等大反向且物体之间相对静止,即两个物体的对地位移相同,由W=Fl cos α可判断两个相互作用的静摩擦力做功的总和为零。
3.一对相互作用的滑动摩擦力等大反向但物体之间相对滑动,即两个物体的对地位移不相同,由W=Fl cos α可判断两个相互作用的滑动摩擦力做功的总和不为零,且两力做功的总和一定为负值。
例1(多选)如图所示,一子弹以水平速度射入放置在光滑水平面上原来静止的木块,并留在木块中,在此过程中子弹钻入木块的深度为d,木块的位移为l,木块与子弹间的摩擦力大小为F,则()A.F对木块做功为FlB.F对木块做功为F(l+d)C.F对子弹做功为-FdD.F对子弹做功为-F(l+d)答案AD解析木块的位移为l,由W=Fl cos α得F对木块做功为Fl,子弹的位移为l+d,木块对子弹的摩擦力的方向与位移方向相反,故木块对子弹的摩擦力做负功,W=-F(l+d),故A、D正确。
力学中的作用力和摩擦力力学是研究物体运动和受力的学科,其中作用力和摩擦力是力学中两个重要的概念。
作用力是指物体之间相互作用而产生的力,而摩擦力是物体之间由于接触而产生的阻碍相对滑动的力。
本文将详细介绍力学中的作用力和摩擦力,并探讨其应用。
一、作用力的概念作用力是指物体之间相互作用而产生的力,是力学研究的基本概念之一。
作用力可以是任何形式的力,例如重力、弹力、电磁力等。
作用力可以改变物体的状态,使其产生加速度,或改变其形状和结构。
作用力有大小和方向两个重要的属性。
大小表示作用力的强弱,通常用牛顿(N)作为单位来表示;方向表示作用力的作用方向。
作用力遵循牛顿第三定律,即“作用力与反作用力大小相等、方向相反,并且作用在不同的物体上”。
二、摩擦力的概念摩擦力是物体之间由于接触而产生的阻碍相对滑动的力。
摩擦力是力学中非常常见的一种力,在我们日常生活中到处可见。
摩擦力的大小取决于物体之间的粗糙程度、压力以及接触面积。
根据物体之间的接触情况,摩擦力可分为静摩擦力和动摩擦力。
静摩擦力是指当物体相对运动时受到的阻力,只有当力的大小小于或等于静摩擦力时,物体才能保持静止。
而动摩擦力是指物体相对滑动时受到的阻力,当力的大小大于动摩擦力时,物体将发生运动。
摩擦力的大小与物体之间的压力有关,一般情况下,摩擦力正比于物体之间的压力。
同时,摩擦力的大小还与物体之间的接触面积和材料的粗糙程度有关。
三、作用力和摩擦力的应用1. 作用力的应用作用力在实际生活中有着广泛的应用。
例如,重力是一种常见的作用力,在建筑领域中,我们需要考虑物体的重力作用以确保建筑结构的稳定性。
此外,作用力还应用于机械设计中,例如杠杆原理就是利用作用力的平衡原理进行设计。
2. 摩擦力的应用摩擦力在日常生活和工程实践中有着重要的应用。
例如,汽车的刹车系统就是利用摩擦力来减速和停止车辆。
同时,在运动领域,运动员也需要合理利用摩擦力来提高运动的效果,例如滑雪运动和滑板运动中,通过调整身体姿势和重心来控制摩擦力的大小。
几种力做功的特点及求解方法作者:徐君生来源:《新高考·高一物理》2012年第04期功是物理学中一个非常重要的物理量,它是解决物理问题三大途径之一——动能定理方程中的关键物理量,同时也是解答物理习题重要方法之一——功能原理中至关重要的物理量. 因此能正确把握物体受到的各个力做功的特点及大小的求解方法就显得至关重要. 本文试就结合具体事例给同学们总结一下已学过的几种力做功的特点,为机械能守恒定律这一章内容的学习打下坚实的基础.■ 1. 恒力做功如果F是恒力,则求解恒力做功的基本方法是应用功的公式计算. 对功的计算式W=Fxcosα的使用,除知道F必须是恒力外,还应知道x的含义,公式中的x为力的作用点对地的位移. 对x的理解着重在三点:一是x是位移,位移的大小只与始末位置有关,所以恒力做功的特点是与移动的路径无关,只与始末位置有关,其典型代表就是重力;二是x为对地位移,一定是以地面为参考系而非相对位移;三是x是力的作用点对地位移而不是物体对地位移,这两个位移在绝大多数情况下没有区别,但如果力通过动滑轮施加到物体上,则这两个位移就完全不一样了,请看例1.■ 例1 一恒力F通过一动滑轮拉物体,沿光滑水平面前进了距离s. 在运动过程中,F与水平方向保持θ角不变,求该过程中拉力所做的功.■ 解析此题最容易得出的答案是WF=Fxcosθ,错误的原因就是没有正确理解公式中x的含义,正确答案应该是:设在绳上打一个结,见图2中的A点,力的作用点位移应该是图中AB长,设为L,则WF=FLcosα,只不过图中的L及α均不知,而求解L及α比较麻烦,所以本题采用等效替代法求解,拉力F作用在物体上的等效力为F+Fcosθ,所以等效力做功为(F+Fcosθ)x.■ 2. 变力做功变力做功不能直接用W=Fxcosθ公式计算,求解变力做功常用如下几种方法.(1)求解变力做功的方法方法一:平均值法. 当F是变力时,如果能求出F的平均值,则W=■xcosθ,只是中学范围内会计算平均值的情况就是力F随位移x线性变化,则平均值■=(F1+F2)/2.方法二:图象法. 若F随位移变化,且能画出F—x图象,则W可用F—x图象与x轴所包围的面积表示,这种F—x图象称之为示功图. x轴上方的面积表示力对物体做正功的多少,x 轴下方的面积表示力对物体做负功的多少.方法三:分段法(微元法). 微元法是物理学中非常重要的方法,其基本思想就是化“变”为“恒”,把物体运动的位移分割为若干小段,每一个小段F为定值或近似当做定值,则每一小段可用公式?驻W=F?驻xcosθ,然后把每一小段做功累加求和得到总功.方法四:等效替代法. 若某一变力做的和某一恒力做的功相等,则可以用求得的恒力的功来作为变力的功.方法五:动能定理法. 动能定理是中学范围内求解变力做功的最基本方法,有关动能定理的应用限于篇幅这里不再赘述.(2)几种特殊变力做功的结论结论一:以弹簧或橡皮绳为代表的弹力,其F与x成正比,应用图象法可得到弹簧被拉升或压缩x时弹力做的功为W=-kx2/2;结论二: f 大小不变,方向始终与速度v方向相反,应用微元法可得W f =- f s总,式中s 总是物体走过的总路程.结论三:力的方向始终与速度v的方向垂直,应用微元法知这个力不做功(W=0).■ 3. 作用力与反作用力做功(1)一般作用力与反作用力作用力与反作用力尽管大小相等,但由于作用在两个不同的物体上,这两个物体对地位移不一定相等,所以如果没有具体指明是什么力就笼而统之称作作用力与反作用力做功,则它们之间没有必然关系,没有作用力做正功反作用力一定做负功的说法. 例如放在光滑水平面上的两个磁体从静止开始在相互吸引力作用下的运动,作用力与反作用力均做正功;再如放在水平桌面上的物体在外加拉力作用下运动,则桌面对物体的摩擦力做负功,而物体对桌面的摩擦力不做功等.(2)几种特殊的作用力反作用力做功的特点总结结论一:一对静摩擦力做功之和一定为零;结论二:一对滑动摩擦力做功之和一定为负;结论三:一对弹力做功之和一定为零.■ 4. 合力做功(1)合力做功的求解方法由合力与分力的等效替代关系知,合力与分力做功也可以等效替代,由此计算合力功的方法有两种:一是先求物体所受到的合力,再根据公式W=Fxcosθ求合力做的功. 二是根据W=Fxcosθ,求每个分力做的功W1、W2、W3……再根据W合=W1+W2+W3+……求合力做的功. 两种求解合力做功的方法要依据题目特点灵活运用,如物体处于平衡状态或某一方向受力平衡时,先求合力再求功的方法简单有效;如已知物体受力中有的不做功,有的做功,且方便求得该力的功(如重力的功),选择第二种方式简单方便.(2)重要结论及应用同一根绳或同一轻杆对与之相连的两物体做功之和一定为零. 由于绳或轻杆的弹力一般不知,所以求解绳或轻杆的弹力做功比较困难. 如果把这两个物体当做一个整体,因为绳或杆的弹力做功之和为零,从而可以避开弹力做功的问题.■ 例2 如图3在光滑水平面上质量为M物体通过细绳和定滑轮与质量为m的物体相连,整体从静止开始运动,已知m与地面之间的距离为h,求当m着地时两者的速度.■ 解析绳对m做功,做功的多少与绳拉力大小有关,但绳拉力不知,尽管可以求出,毕竟转了一个弯,所以以M和m为整体作为研究对象,则整体只有重力做功,根据重力做功的特点可知:mgh=■(M+m)v2从而求出m着地时的速度v=■。
一对作用力与反作用力做功的特点1.功的定义与计算:功是衡量力对物体作用的一种形式,定义为力沿着力的方向对物体施加的作用导致物体移动的能力。
在一对作用力与反作用力中,这两个力大小相等、方向相反。
牛顿第三定律指出,任何对物体的作用力都会引起物体对该力的反作用力。
由于作用力与反作用力大小相等、方向相反,因此它们所做的功相等且互为负数。
2.能量转化与转移:需要强调的是,一对作用力与反作用力的作用对象并不是同一个物体。
作用力作用在物体A上,而反作用力作用在物体B上。
假设物体A沿着力的方向移动,那么作用力对物体A所做的功是正的,而反作用力对物体B所做的功是负的。
这种转化和转移的特点反映了能量守恒的原理。
3.动能的变化:根据功的定义,物体所受到的总功等于物体的动能变化。
在一对作用力与反作用力中,作用力对物体A做正功,使物体A的动能增加,而反作用力对物体B做负功,使物体B的动能减小。
这个过程实际上是能量在物体A与物体B之间的转移。
4.功的矢量性质:5.反向与倾向性:一对作用力与反作用力一定存在着两种相互对立的倾向,具体表现为物体A受到作用力的倾向是沿着作用力的方向运动,而物体B受到反作用力的倾向是沿着反作用力的方向运动。
这种特点保证了物体间靠近或远离的正常状态。
6.力的作用时间:在实际应用中,一对作用力与反作用力经常会发生在物体间的接触过程中,如运动中的撞击、摩擦力以及物体的支撑力等。
了解一对作用力与反作用力做功的特点对于我们理解物体的运动、能量的转化与转移以及力学原理的应用非常重要。
总第246期2013年6月(下)The Science Education Article Collects Total.246June2013(C)摘要作用力和反作用力做功情况的分析是学生学习的难点,作用力与反作用力由于等大而反向,故而不少同学就想当然地产生了它们做功一定也是一正一负且代数和为零的错误看法。
还经常出现根据作用力的做功情况判断反作用力的做功情况的错误做法,下面对作用力和反作用力的做功特点就这个问题举例分析如下。
关键词作用力和反作用力做功情况判断Six Conditions of Action and Reaction Acting//Yang ShengquanAbstract The analysis on conditions of action and reaction acting is a difficult point in students'learning,and some mistakes often occur in students'practical analysis.This paper mainly illustrate the issue from several aspects.Key words action and reaction;acting;situation judgment1作用力和反作用力都不做功如图1所示,一根不可伸长的细绳拴住一个小球在竖直平面内做圆周运动,求小球对细绳的拉力和细绳对球的拉力做功情况怎样?解析:细绳对小球的拉力和小球对细绳的拉力是一对作用力与反作用力。
细绳对球的拉力沿着细绳收缩的方向指向圆心,此力与小球的运动方向垂直,对小球不做功;小球对细绳的拉力方向与细绳伸长的方向相同,由于细绳不可伸长,故球对细绳的拉力不做功。
图12一对作用力和反作用力都做正功图2如图2所示,在光滑绝缘水平面上有两个带正电小球,所带电量均为Q。
常见几种做功的判断一、摩擦力做功1、滑动摩擦力做功情况例题:如图,求摩擦力对滑块和木板做的功各是多少?(滑块与木板间的动摩擦因数是μ)思考:(1)滑块与木板间的摩擦力是静摩擦力还是动摩擦力?(2)滑动摩擦力可以做负功吗?可以做正功吗?(3)一对滑动摩擦力做功的代数和是正是负?2、学生练习:如图,水平传送带以速度v匀速运动,将质量为m的小物体轻放在传送带的一端。
(1)试分析物体的运动情况。
(2)设其动摩擦因数为μ,求物体加速的位移。
(3)在这一加速过程中,分别求出滑动摩擦力对物体和皮带所做的功。
并验证例中的结论。
学生讨论:滑动摩擦力可以不做功吗?若可以,举例说明。
总结:滑动摩擦力可以做负功,也可以做正功,还可以不做功。
一对滑动摩擦力做功的代数和必为负。
3、静摩擦力做功情况:(1)学生回顾:在本节所讲的例题中,有静摩擦力做功的题吗?你能总结静摩擦力做功的特点吗?(2)例题分析:如图,设A、B的分别为2kg和3kg。
在水平恒力10的作用下,它F N们一起前进了2s,求这2s内A、B间的静摩擦力分别对A、B做的功。
学生讨论:静摩擦力可以不做功吗?举例说明。
总结:静摩擦力可以做正功,可以做负功,还可以不做功。
一对静摩擦力做功的代数和必为零。
二、一对平衡力做功的特点:思路一:一对平衡力等大反向,作用于同一个物体设物体的位移即为一对平衡力的位移,即一对平衡力的位移一样。
一个做正功,另一个一定做负功。
代数和一定为零。
思路二:因一对平衡力的合力为零,所以一对平衡力做功的代数和相当于它们合力做的功,必定为零,若一个做正功,另一个必做负功。
若物体不动,两个力均不做功总结:三、学生讨论:1、一对作用力与反作用力做功情况2、重力做功特点。
高中物理必修1 第三章研究物体间的相互作用第六节作用力和反作用力罗湖外语学校物理组刘丹丹教学目标(一)知识目标1、知道力的作用是相互的,理解作用力和反作用力的概念;2、理解牛顿第三定律,应用它解决简单问题;3、区分作用力反作用力和一对平衡力的概念。
(二)能力目标1、培养实验观察能力,从实验现象中总结物理规律;2、通过新旧知识的对比,弓|导学生将知识前后联系,融会贯通;3、理论联系实际,善于用学过的知识解决生活中疑惑的问题。
过程与方法(一)实验探究:作用力和反作用力的关系(二)启发讨论、归纳总结牛顿第三定律(三)学以致用:用牛顿第三定律正确理解马拉车和拔河比赛的问题(四)概念比较:一对作用力与反作用力和一对平衡力的区别情感、态度和价值观1、掌握实验探究规律的方法,培养学生区分物理概念的能力2、以火箭、卫星的发射为例,切实感受知识的伟大力量,激发学生学习物理的兴趣,加强爱国主义教育。
教学重点、难点1、通过实验探究,作用力和反作用力的关系从内容上学生很容易掌握,但是在解释一些实际问题时又会出现疑惑,比如:马拉车的过程中马对车与车对马哪个力大呢?拔河过程中嬴的一方是否力气大呢?因此对牛顿第三定律的深刻理解是本节课的重点和难点,教学中通过师生之间的相互探讨,大量举例,牢固的建立起“一对相互作用力任何时候任何情况都等值反向”的正确认识;2、一对作用力与反作用力和一对平衡力的概念很容易混淆,为了解决这个难点,先引导学生做一个实例分析:静止在桌面上的书,通过找出一对相互作用力,书的受力,桌子的受力等(以力的示意图标明),让学生各抒己见找不同点,最后由老师以表格的形式进行归纳对比,完成概念的辨析。
教学器材气垫导轨、磁铁、铁块、演示弹簧秤(两个)、小弹簧秤(40个)铁架台、计算机、计算机教学课件等。
I教学过程(一)实验引入[演示]鼓掌、气垫导轨上滑块与橡皮筋的碰撞、气垫导轨上磁铁与铁块间的吸引(引导学生观察并思考两物体作用时力的关系:如在气垫导轨上按住磁铁,能把铁块吸引过来;按住铁块,也能把磁铁吸引过来)(二)新课讲授[提问]这个现象说明了什么?[回答]说明磁铁和铁块是相互吸引。
摩擦力的反作用力是什么在我们的日常生活中,摩擦力无处不在。
当我们走路时,汽车行驶时,甚至是我们擦拭桌面的时候,都会产生摩擦力。
而其中一个重要的概念就是摩擦力的反作用力。
那么,摩擦力的反作用力究竟是什么呢?摩擦力的基本概念在讨论摩擦力的反作用力之前,我们需要先了解一下摩擦力的基本概念。
摩擦力是一种阻碍物体相对运动的力,它是由接触物体表面不光滑造成的微观颗粒之间的相互作用力所产生的。
在物体表面接触的两个物体之间,会产生一个与相对运动方向相反的力,这就是摩擦力。
什么是反作用力在物理学中,根据牛顿第三定律,当一个物体施加力于另一个物体时,受力物体会以相等大小但方向相反的力作用于施力物体。
这就是反作用力的概念。
而在摩擦力的情况下,摩擦力的施加物体和受力物体之间也会存在反作用力。
摩擦力的反作用力是什么当一个物体受到另一个物体施加的摩擦力时,根据牛顿第三定律,该物体也会以相等大小但方向相反的力作用于施加摩擦力的物体。
换句话说,摩擦力的反作用力正是施加摩擦力的物体对受力物体的作用力。
为什么摩擦力的反作用力重要摩擦力的反作用力是物体相互作用的基本原理之一,它在我们的日常生活和工程设计中起着重要作用。
了解摩擦力的反作用力有助于我们更好地理解物体之间的相互作用,从而在设计机械结构、改进运动系统方面提供理论基础和实践指导。
结论摩擦力的反作用力是摩擦力作用下的物体之间相互作用的基本原理,它符合牛顿第三定律的规律。
通过了解摩擦力的反作用力,我们可以更好地理解物体之间的相互作用,并在实际生活和工程设计中应用这一原理。
摩擦力和其反作用力贯穿于我们的日常生活中,是物体运动与相互作用的重要概念。
摩擦力的反作用力
摩擦力是物体表面接触时产生的一种力,它的大小与物体间的接触力有关。
摩擦力的方向与物体间相对运动的方向相反,这是由牛顿第三定律所决定的。
牛顿第三定律说,每一个作用力都有一个相等且反向的反作用力。
因此,当物体间产生摩擦力时,物体表面会受到反作用力的作用,这个反作用力的方向与摩擦力的方向相反。
举个例子,当我们用手推一个物体时,手对物体施加了一个向前的力,而物体表面对手也会产生一个向后的摩擦力。
这个摩擦力的反作用力就是物体表面对手产生的一个向前的力,这个力会使得手感到物体的阻力。
在实际生活中,摩擦力的反作用力经常会被人们所忽略,但它是非常重要的。
例如,当我们开车时,车轮与地面之间的摩擦力提供了我们所需要的牵引力,使得车能够移动。
而车轮对地面产生的反作用力则保证了地面的稳定性,防止车在行驶时滑动。
总之,摩擦力的反作用力是物体间相互作用的必然结果,它在日常生活中的作用非常广泛。
了解摩擦力及其反作用力的原理,有利于我们更好地理解物理学中的其他概念和现象。
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