摩擦力做功专题共26页文档

专题摩擦力做功与变力做功2、摩擦力的方向3、摩擦力的大小4、判断一个力是否做功及做功正负的方法5、计算功的方法及注意事项摩擦力大小和方向的不确定性，使得摩擦力做功有其自身的特殊性，本文简单归纳摩擦力做功的一些特点。

（一）静摩擦力对物体可以做正功，可以做负功，也可以不做功；滑动摩擦力对物体可以做正功，可以做负功，也可以不做功。

如图1所示，物体在水平拉力下静止在粗糙水平面上，物体与桌面间有静摩擦力，该摩擦力不做功。

图1如图2所示，光滑水平面上物体A、B在外力F作用下能保持相对静止地匀加速运动，则在此过程中，A对B的静摩擦力对B做正功。

图2如图3所示，物体A、B以初速度滑上粗糙的水平面，能保持相对静止地减速运动，则在此过程中A 对B的静摩擦力对B做负功。

图3例1. 在光滑的水平地面上有质量为M的长平板A（如图4），平板上放一质量的物体B，A、B之间动摩擦因数为。

今在物体B上加一水平恒力F，B和A发生相对滑动，经过时间，求：（1）摩擦力对A所做的功；（2）摩擦力对B所做的功；（3）若长木板A固定时B对A的摩擦力对A做的功。

图4解析（1）平板A在滑动摩擦力的作用下，向右做匀加速直线运动，经过时间，A的位移为因为摩擦力的方向和位移相同，即对A做正功，其大小为。

（2）物体B在水平恒力F和摩擦力的合力作用下向右做匀加速直线运动，B的位移为摩擦力方向和位移方向相反，所以对B做负功为。

（3）若长木板A固定，则A的位移，所以摩擦力对A做功为0，即对A不做功。

（二）、滑动摩擦力做功的特点：①滑动摩擦力可以对物体做正功，也可以对物体做负功，还可以不做功。

②相互摩擦的系统内，一对滑动摩擦力所做的功总为负值，其绝对值等于滑动摩擦力与相对位移的乘积。

1.一对滑动摩擦力做功的代数和必不为零，且等于滑动摩擦力的大小与两物体间相对位移的乘积，即例2. 如图6，一质量为M 的木板，静止在光滑水平面上，一质量为的木块以水平速度滑上木板。

摩擦力做功1.无论静摩擦还是动摩擦力，有可能做正功，或者负功，或者不做功。

2一对相互作用的静摩擦力做功的代数和为零3一对相互作用的滑动摩擦力做功的代数和为负值4.关于摩擦生热1）滑动摩擦才生热，静摩擦不生热2）相互摩擦的两个物体的接触面都“生热”，因此摩擦生热所涉及到的对象应该是相互摩擦的两个物体组成的系统。

3）实质：通过一对相互作用的滑动摩擦力做功，将系统的机械能转化成内能。

即，系统损失的机械能等于系统增加的内能5.摩擦生热公式：Q热=f×d（d为相互摩擦的两个物体发生的相对路程）（1）当A和B同向运动时，A和B发生的相对路程是d=X A—x B（2）当A和B反向运动时（A向左B向右）A和B发生的相对路程是d=X A＋x B例1．质量为m的子弹以v0的初速度击中原来静止放在光滑平面上的质量为M 的长木板，当子弹打入金属块的深度为d时，子弹与长木板以共同的速度v m一起运动（即子弹停留在木板中），此时长木板在平面已滑行的距离为S。

在子弹打入长木板的过程中，已知子弹与长木板之间的摩擦力为f，请证明在子弹与木板摩擦的过程中，木板与子弹组成的系统产生的内能（热量）Q=f d练习1，质量为m 的滑块以v的初速度在粗糙水平地面上滑行，一段距离S后停下来，物体的重力加速度为g，物体与地面之间的摩擦因素为μ，那么在滑行的过程（）A.摩擦力对物体做功为—μmgS，摩擦力对地面做功为0。

B.滑块增加的内能为2 21mvC滑块和地面系统增加的内能总和为2 21mvD滑块和地面系统增加的内能总和为Q=f d练习2.如图，高度h=5m的光滑曲面的底端和水平传送带相切，传送带两轮的间距很大，传送带顺时针转动，传送带的传送速度为v2=5m/s。

质量为m=1kg的物体，曲面上从静止开始下滑，下滑到底端进入水平传送带上，由于两轮的间距很大，所以物体最终在传送带上与传送带保持相对静止的运动，g=10m/s2.，物体与传送带之间的动摩擦因素为μ=0.5，求物体在传送带上运动的过程中，产生的总热量Q。

功能关系之摩擦力做功专题 一、静摩擦力做功的特点 例1.如图所示，物体A 置于倾角为θ的倾斜传送带上，它能随传送带一起向上或向下做匀速运动，下列关于物体A 在上述两种 情况下的受力描述，正确的是 ( )A ．物体A 随传送带一起向上运动时，A 所受的摩擦力做正功B ．物体A 随传送带一起向下运动时，A 所受的摩擦力做负功C ．物体A 随传送带一起向下运动时，摩擦力对A 不做功D ．无论物体A 随传送带一起向上还是向下运动，传送带对物体A 的作用力做功均相同例2.如图所示，一块长木板B 放在光滑的水平面上，在B 上放一物体A ，现以恒定的外力F 拉B ，以地面为参考系，使A 、B 一起向前移动一段距离L,在此过程中( )A ．外力F 做的功等于A 和B 动能的增量B ．B 对A 的摩擦力所做的功，等于A 的动能增量C ．A 对B 的摩擦力所做的功，等于B 对A 的摩擦力所做的功D ．外力F 对B 做的功等于B 的动能的增量例3.如图所示，A 、B 两物块的质量分别为2m 和m ，静止叠放在水平地面上．A 、B 间的动摩擦因数为μ，B 与地面间的动摩擦因数为12μ. 最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g .现对A 施加一大小为52μmg 水平拉力F ，当使A 向右移动一段距离S 时, 求： 1）物块A 机械能的增加量 2）该过程中，A 所受的摩擦力对A 做的功二、滑动摩擦力做功例1.如图所示，ABCD是一个盆式容器，盆内侧壁与盆底BC的连接处都是一段与BC相切的圆弧，B、C在水平线上，其距离d＝0.5 m．盆边缘的高度为h＝0.30 m．在A处放一个质量为m=1kg的小物块并让其由静止下滑．已知盆内侧壁是光滑的，而盆底BC面与小物块间的动摩擦因数为μ＝0.10.小物块在盆内来回滑动，最后停下来，求：1）整个过程中，小物块损失的机械能；2）小物块最终停下的位置；765例2.如图所示，质量为M、长度为l的小车静止在光滑水平面上，质量为m的小物块放在小车的最左端．现用一水平恒力F作用在小物块上，使它从静止开始运动，物块和小车之间摩擦力的大小为F f，当小车运动的位移为x时，物块刚好滑到小车的最右端．若小物块可视为质点，求1）物块受到的摩擦力对物块做的功; 2）小车受到的摩擦力对小车做的功;3）整个过程物块和小车间摩擦产生的热量; 4）整个过程物块和小车增加的机械能;例3. 如图，右端固定一轻质弹簧的木板置于光滑水平面上，质量为m，左端与弹簧的自由端相距L，质量也为m物体P以一定的初速度向右滑上木板，将弹簧压缩x后又被弹回,最后停在木板左端(与木一起向右运动．若小物块与木板之间的动摩擦因数为μ,弹簧始终在弹性限度内，求整个过程中整个系统损失的机械能功能关系之摩擦力做功专题课后练习1．（多选）一颗子弹以某一水平速度击中了静止在光滑水平面上的木块，并刚好从中穿出．对于这一过程，下列说法正确的是()A．子弹减少的机械能等于木块增加的机械能B．子弹和木块组成的系统机械能的损失量等于系统产生的热量C．子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块增加的内能之和D．子弹减少的动能等于木块增加的动能与子弹和木块增加的内能之和2. （多选）如图所示，长木板A放在光滑的水平地面上，物体B以水平速度冲上A后，由于摩擦力作用，最后停止在木板A上，则从B冲到木板A上到相对木板A静止的过程中，下述说法中正确的是() A．物体B动能的减少量等于系统损失的机械能B．物体B克服摩擦力做的功等于系统内能的增加量C．物体B损失的机械能等于木板A获得的动能与系统损失的机械能之和D．摩擦力对物体B做的功和对木板A做的功的总和等于系统内能的增加量3．如图所示，木块A放在木块B的左端，用恒力F将A拉至B的右端，第一次将B固定在地面上，F做功为W1，生热为Q1；第二次让B可以在光滑地面上自由滑动，仍将A拉到B的右端，这次F做功为W2，生热为Q2.则应有() A．W1＜W2，Q1＝Q2B．W1＝W2，Q1＝Q2C．W1＜W2，Q1＜Q2D．W1＝W2，Q1＜Q24.如图所示，质量为m的物体在水平传送带上由静止释放，传送带由电动机带动，始终保持以速度v匀速运动，物体与传送带间的动摩擦因数为μ，物体在滑下传送带之前能保持与传送带相对静止，对于物体从静止释放到与传送带相对静止这一过程，下列说法中正确的是()A．电动机多做的功为12m v21B．物体在传送带上的划痕长v2μgC．传送带克服摩擦力做的功为12m v2D．电动机增加的功率为μmg v5.如图所示，足够长的传送带以恒定速率顺时针运行．将一个物体轻轻放在传送带底端，第一阶段物体被加速到与传送带具有相同的速度，第二阶段与传送带相对静止，匀速运动到达传送带顶端．下列说法中正确的是()A．第一阶段摩擦力对物体做正功，第二阶段摩擦力对物体不做功B．第一阶段摩擦力对物体做的功等于第一阶段物体动能的增加量C．第一阶段物体和传送带间的摩擦生热等于第一阶段物体机械能的变化量D．物体从底端到顶端全过程机械能的增加量等于全过程物体与传送带间的摩擦生热6．如图所示，水平传送带AB长21 m，以6 m/s顺时针匀速转动，台面与传送带平滑连接于B点，半圆形光滑轨道半径R＝1.25 m，与水平台面相切于C点，BC长x＝5.5 m，P点是圆弧轨道上与圆心O等高的一点．一质量为m＝1 kg的物块(可视为质点)，从A点无初速度释放，物块与传送带及台面间的动摩擦因数均为0.1则关于物块的运动情况，下列说法正确的是()A．物块不能到达P点B．物块能越过P点做斜抛运动C．物块能越过P点做平抛运动D．物块能到达P点，但不会出现选项B、C所描述的运动情况7．如图所示，一质量为2m的小球套在一“”滑杆上，小球与滑杆的动摩擦因数为μ＝0.5，BC段为半径为R的半圆，静止于A处的小球在大小为F＝2mg，方向与水平面成37°角的拉力F作用下沿杆运动，到达B点时立刻撤去F，小球沿圆弧向上冲并越过C点后落在D点(图中未画出)，已知D点到B点的距离为R，且AB的距离为s＝10R.试求：(1)小球在C点对滑杆的压力；(2)小球在B点的速度大小；(3)BC过程小球损失的机械能．8.如图，质量M＝8 kg的小车放在水平光滑的平面上，在小车左端加一水平推力F＝8 N．当小车向右运动的速度达到1.5 m/s 时，在小车前端轻轻地放上一个大小不计、质量为m＝2 kg的小物块，小物块与小车间的动摩擦因数μ＝0.2，小车足够长取g ＝10 m/s2，求：（1）从小物块放在小车上开始，经过t＝1.5 s时，F做的功（2）该过程中产生损失的机械能1.答案 BD解析 子弹射穿木块的过程中，由于相互间摩擦力的作用使得子弹的动能减少，木块获得动能，同时产生热量，且系统产生的热量在数值上等于系统机械能的损失．A 选项没有考虑系统增加的内能，C 选项中应考虑的是系统(子弹、木块)内能的增加，A 、C 错，B 、D 对．2.答案 CD解析 物体B 以水平速度冲上木板A 后，由于摩擦力作用，B 减速运动，木板A 加速运动，根据能量守恒定律，物体B 动能的减少量等于木板A 增加的动能和产生的热量之和，选项A 错误；根据动能定理，物体B 克服摩擦力做的功等于物体B 损失的动能，选项B 错误；由能量守恒定律可知，物体B 损失的机械能等于木板A 获得的动能与系统损失的机械能之和，选项C 正确；摩擦力对物体B 做的功等于物体B 动能的减少量，摩擦力对木板A 做的功等于木板A 动能的增加量，由能量守恒定律，摩擦力对物体B 做的功和对木板A 做的功的总和等于系统内能的增加量，选项D 正确．3.答案 A解析 拉力F 做的功由公式W ＝Fl cos α求得，其中l 是物体对地的位移，所以W 1＜W 2，滑动摩擦力做功过程中产生的内能等于系统克服摩擦力做的功，即ΔE ＝Q ＝F f l 相对，其中l 相对表示物体之间的相对位移，在这里是B 的长度，所以Q 1＝Q 2.4.答案 D解析 小物块与传送带相对静止之前，物体做匀加速运动，由运动学公式知x 物＝v 2t ，传送带做匀速运动，由运动学公式知x 传＝v t ，对物块根据动能定理μmgx 物＝12m v 2，摩擦产生的热量Q ＝μmgx 相＝μmg (x 传－x 物)，四式联立得摩擦产生的热量Q ＝12m v 2，根据能量守恒定律，电动机多做的功一部分转化为物块的动能，一部分转化为热量，故电动机多做的功等于m v 2，A 项错误；物体在传送带上的划痕长等于x 传－x 物＝x 物＝v 22μg，B 项错误；传送带克服摩擦力做的功为μmgx 传＝2μmgx 物＝m v 2，C 项错误；电动机增加的功率也就是电动机克服摩擦力做功的功率为μmg v ，D 项正确5.答案 C解析 第一阶段摩擦力对物体做正功，第二阶段摩擦力对物体仍做正功，选项A 错误；第一阶段摩擦力对物体做的功等于第一阶段物体动能的增加量和重力势能的增加量，选项B 错误；第一阶段物体和传送带间的摩擦生热等于第一阶段物体机械能的增加量，选项C 正确；物体从底端到顶端全过程机械能的增加量大于全过程物体与传送带间的摩擦生热，选项D 错误．6.答案 D解析 物块从A 点释放后在传送带上做加速运动，假设到达台面之前能够达到传送带的速度v ，则由动能定理得，μmgx 1＝12m v 2，得x 1＝18 m<21 m ，假设成立．物块以6 m/s 冲上台面，假设物块能到达P 点，则到达P 点时的动能E k P 可由动能定理求得，－μmgx －mgR ＝E k P －12m v 2，得E k P ＝0，可见，物块能到达P 点，速度恰为零，之后从P 点沿圆弧轨道滑回，不会出现选项B 、C 所描述的运动情况，D 正确．。

考点三、摩擦力做功特点1、静摩擦力做功特点 静摩擦力做功的特点：1．静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功． 2．相互摩擦的系统内，一对静摩擦力所做功的和总是等于零．（1）.静摩擦力对物体做正功码头工人常用皮带机将货物运之高处，皮带由卷扬机牵引，能匀速顺时针转动，货物一放上皮带，即可与之一起运动，保持相对静止．求皮带对货物在运往h 高处时做什么功？【分析】货物受力如图所示．因货物向右上方做匀速直线运动，故静摩擦力f =Ghsin θ的位移S 与物体运动方向一致，则 Wf=fScos θ=（Gsin θh/sin θ）cos θ=Gh Wf > 0 ，做正功（2）.静摩擦力对物体做负功如上图，若皮带反转，则可将高h 处货物匀速送到地面，求该过程静摩擦力做什么功． 【分析】货物因匀速运动，故f ＝Gsin θ，沿斜面向上，位移S 方向沿斜面向下 Wf=fScos180=-Gsin θh/sin θ=—Gh ∵ Wf = - Gh < 0 ∴ f 做负功（3）.静摩擦力可以对物体不做功如图所示，一水平圆盘绕其竖直轴以ω匀速转动，距离轴R 处有一质量为m 的物体随盘一起转动，求在这一过程中摩擦力对物体做的功．【分析】对m 进行受力分析可知，m 所受的摩擦力为f = mR ω ．静摩擦力方向与线速度方向垂直，任取一小段位移S ，则有 Wf=fScos θ=mR ω Scos90 =0 即静摩擦力对物体不做功个做正功，一个做负功，但数值相等，其代数和为零。

2、滑动摩擦力做功特点 滑动摩擦力做功的特点：①滑动摩擦力可以对物体做正功，也可以对物体做负功，还可以不做功。

②相互摩擦的系统内，一对滑动摩擦力所做的功总为负值，其绝对值等于滑动摩擦力与相对位移的乘积。

例1. 质量为M 的长木板放在光滑的水平面上，一个质量为m 的滑块以某一初速度沿木板表面从A 点滑至B 点，在木板上前进了L,而木板前进了x ，如图，若滑块与木板间的动摩擦因素为μ，求滑动摩擦力对滑块、对木板做功各是多少？分析：以木块A 为研究对象，木块A 受到的滑动摩擦力的方向水平向左，大小为mg μ，滑块的对地位移为x+L,方向水平向右第一节、功和功率（第一、二课时）根据功的定义式cos ()cos180()W FS mg x L mg x L θμμ==+︒=-+以木板B 为研究对象，木板B 受到的滑动摩擦力的方向水平向右，大小也为mg μ，木板的对地位移为x ，方向水平向右根据功的定义式cos cos0W FS mgx mgx θμμ==︒= 补充问题：求解这对相互作用的滑动摩擦力做的总功()W mg x L mgx mgL μμμ=-++=-总<0注：实际上，()W mg x L mgx mgL μμμ=-++=-总=Q,即产生的热量 3、摩擦生热模型构建Q=f.S相对模型建立：一个物体在另外一个物体上滑动，摩擦力产生的热量Q=f.S相对特点：1、只有滑动摩擦力才能产生内能，静摩擦力不会产生内能。

《摩擦力做功》一、动摩擦力做功与“路径无关”【例1】原型：一个物体以一定的初速度沿水平面由A 点滑到B 点，物体克服摩擦力做功为1W ；A. 1W =错解：正解：从A '体克服摩擦力做的功为B C G C A G W '+'=βμαμcos cos 2Gs B C C A G μβαμ='+'=)cos (cos由此可得：虽然物体经过的路径不同，但克服摩擦力做的功相同。

因而正确答案为A 。

结论：无论物体沿水平面还是斜面滑动，在无其它外力影响正压力且动摩擦因数相同的情况下，物体克服动摩擦做功与路径“无关”，其功为Gs W μ=（s 为物体的水平位移）。

【例2】如图3动到顶点A （ ）A. 大于0v 解：设斜面)cos (1AB mg DB mg mgh W αμμ+--=OD mg mgh μ--=。

同法可得当物体沿DCA 滑动时，合力做功为OD mg mgh W μ--=2，即两次合力做功相等，根据动能定理k E W ∆=合可得，两次物体动能变化也相等，因此当物体沿DCA 滑到顶端速度为零时，物体具有的初速度也等于0v ，从而得正确答案B 。

说明：动摩擦力做功仍按功的计算公式求解，只是在此种条件下动摩擦力做功好像与“路径无关”，而等于Gs μ（s 为物体的水平位移）罢了。

（二）动摩擦力做功与“速度有关”原型：质量为m 的木块，与轨道间的摩擦因数为μ，试分别求出木块沿竖直圆轨道外侧滑到A 点和沿圆轨道内侧滑到B 点时受到的摩擦力大小（设圆轨道半径为R ，滑到A 点到B 点的速度均为v ，且OA 和OB 与竖直方向的夹角均为θ）。

解析：当木块滑到圆轨道外侧A 点时，受力分析如图4-甲所示，则有=-11N F G R m v 2 )cos (21211Rmv G F R mv G F f N -=⇒-=⇒θμ，当木块滑到圆轨道内侧B 点时，受力分析如图4-乙所示，则有)cos (22212212R mv G F R mv G F R mv G F f N N +=⇒+=⇒=-θμ。