摩擦力做功的特点解析
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摩擦力做功与产生热能的关系众所周知,恒力做功的公式为W=F.Scos B ,但当做功的力涉及到摩擦力时,往往会使问题变的复杂化•我们知道摩擦力属于“耗散力”,做功与路径有关,如果考虑摩擦力做功的过程中与产生热能关系时,很多学生就会对之束手无策,从近几年的高考命题中,这类问题是重点也是难点问题,以下就针对摩擦力做功与产生热能的关系作一总结的分析1. 摩擦力做功的特点与产生热能的机理•根据,<费曼物理学讲义>中的描述:“摩擦力的起因:从原子情况来看,相互接触的两个表面是不平整的,它们有许多接触点,原子好象粘接在一起,于是,当我们拉开一个正在滑动的物体时,原子啪的一下分开,随及发生振动,过去,把这种摩擦的机理想象的很简单,表面起因只不过布满凹凸不同的形状,摩擦起因于抬高滑动体越过突起部分,但是事实不可能是这样的,因为在这种情况中不会有能量损失,而实际是要消耗动力的。
动力消耗的机理是当滑动体撞击突起部分时,突起部分发生形变,接着在两个物体中产生波和原子运动,过了一会儿,产生了热。
”从以上对摩擦力做功与产生热能的机理的描述,我们从微观的角度了解到摩擦生热的机理,"所以,我们对“做功”和“生热”实质的解释是:做功是指其中的某一个摩擦力对某一个物体做的功,而且一般都是以地面为参考系的,而“生热”的实质是机械能向内能转化的过程。
这与一对相互作用的摩擦力所做功的代数和有关。
为了说明这个问题,我们首先应该明确摩擦力做功的特点.2 .摩擦力做功的特点.我们学习的摩擦力包括动摩擦力和静摩擦力,它们的做功情况是否相同呢?下面我们就分别从各自做功的特点逐一分析。
2.1 静摩擦力的功静摩擦力虽然是在两个物体没有相对位移条件下出现的力,但这不等于静摩擦力做功一定为零。
因为受到静摩擦力作用的物体依然可以相对地面或其它参考系发生位移,这个位移如果不与静摩擦力垂直,则静摩擦力必定做功,如果叠在一起的两个木块A、E,在拉力F的作用下沿着光滑水平面发生一段位移s,图一所示,则A物体受到向前的静摩擦力f。
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摩擦力做功的特点 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】摩擦力做功的特点南阳市五中李彩芹摩擦力做功问题,一直是高中物理教学的重点,更是教学难点。
在具体问题中涉及到摩擦力是否做功、做功的正负,以及作为作用力反作用力的一对摩擦力(以下简称“一对摩擦力”)所做功的代数和的正负等问题,学生往往纠缠不清,理不清思路,甚至发生谬误。
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,仅供大家参考。
一、滑动摩擦力对物体可以做正功,可以做负功,也可以不做功。
1、滑动摩擦力可以对物体做负功这种情况最为常见,当滑动摩擦力阻碍物体运动或物体克服滑动摩擦力运动时,其对物体做负功.例1.如图1所示,一物块放在静止的粗糙水平桌面上,外力F把它拉着向右运动,在产生位移s的过程中,摩擦力对物块做功情况如何?已知物块的质量为m,与桌面之间的摩擦因数为μ分析与解物块在水平桌面上运动时,受到的滑动摩擦力大小为f=μmg,其方向向左,而位移s的方向向右,代入公式W=fscosα,得W=μmgscosπ=-μmgs.即摩擦力对物体做了负功.2、滑动摩擦力可以对物体不做功在例1中水平桌面虽然受到物体对它的滑动摩擦力作用,但桌面并没有运动,即在滑动摩擦力作用下,桌面相对于地面的位移s=0,则W=0,因而滑动摩擦力对桌面不做功.3、滑动摩擦力可以对物体做正功当滑动摩擦力的作用效果是加快物体运动时,其对物体做正功.例2.如图2所示,水平地面上有辆平板车,其粗糙的表面上放有一质量为m的木块,当平板车向右加速运动的位移为s时,发现木块在它上面发生向左方向的相对运动位移s′,则滑动摩擦力对木块的做功情况如何?分析与解小车向右加速运动时,木块相对于小车向左滑动,所以木块受到的滑动摩擦力方向向右,在小车运动过程中,车上的木块相对于地面的位移为s-s′,方向向右(如图2所示).所以,此过程中滑动摩擦力对木块做正功,其大小为W=Fscosα=μmg(s-s′).同时滑动摩擦力对小车做负功W′=μmgscosπ=-μmgs,则一对滑动摩擦力分别对两物体所做功之和为W合=W+W′=-μmgs′.即两物体之间的一对滑动摩擦力总做负功。
静摩擦力做功的特点
静摩擦力是指在物体表面接触处,当两个物体相对运动或尝试相对运动时,由于表面间的不规则性而产生的阻力。
当物体相对运动时,静摩擦力阻碍了物体的运动,并且在某些情况下可以做功。
以下是静摩擦力做功的特点:
1.只有在物体没有相对滑动时,静摩擦力才能做功。
当物体开
始移动时,摩擦力转变为滑动摩擦力,其方向与运动方向相反,并且不再做功。
2.静摩擦力做功的大小取决于物体之间的相对运动尝试程度。
如果施加在物体上的外力大于静摩擦力,则物体会继续保持静止。
在这种情况下,静摩擦力与外力大小相等,做正功,即朝着施加外力的方向做功。
如果施加的外力小于或等于静摩擦力,则物体仍然保持静止,静摩擦力不做功。
3.静摩擦力的功与位移成正比。
如果物体通过外力施加的力量
克服了静摩擦力,并且发生位移,那么静摩擦力所做的功就等于摩擦力乘以物体的位移。
4.静摩擦力的功可以使能量转化。
当物体受到静摩擦力做功时,
它的机械能会发生变化。
如果外力施加的功大于静摩擦力所做的功,物体的机械能增加;如果外力施加的功小于静摩擦力所做的功,物体的机械能减小。
静摩擦力的功也可能转化为其他形式的能量,例如热能。
总之,静摩擦力做功的特点包括:只在物体没有相对滑动时产
生,大小与物体间的相对运动尝试程度有关,与位移成正比,可以使能量转化。
了解这些特点有助于我们理解静摩擦力对物体运动的作用和能量转化的过程。
滑动摩擦力做功特点
滑动摩擦力做功的特点包括以下几个方面:
1. 方向性:滑动摩擦力的方向与物体的运动方向相反。
当物体沿着滑动方向运动时,摩擦力的方向与物体的运动方向相反,因此滑动摩擦力做的功通常是负功。
2. 功率与速度的关系:滑动摩擦力做功的大小与物体的速度有关。
根据摩擦力的公式F = μN,其中F为摩擦力,μ为摩擦系数,N为物体受力面的压力,可以看出摩擦力与物体之间的垂直压力成正比。
随着物体速度的增加,垂直压力也会增加,从而导致滑动摩擦力的增大。
3. 能量转化:滑动摩擦力做功时,将物体的机械能转化为热能。
由于滑动摩擦力会使物体表面的分子发生热运动,这部分能量被转化为了热能而不是作为有用的机械能。
4. 能量损失:滑动摩擦力做功时,由于能量的转化与热量的损失,会导致能量的损耗。
这也是为什么滑动摩擦力做的功通常是负功的原因之一。
5. 与速度无关:滑动摩擦力做功与物体的速度并不完全成比例。
虽然滑动摩擦力随着速度的增加而增大,但其增长并不是严格线性的,而是存在阈值。
当速度超过一定阈值时,滑动摩擦力的增长趋势会变得平缓。
总之,滑动摩擦力做功通常是负功,能量会转化为热能并存在能量损耗,且其大小与物体的速度有关。
一对相互作用的摩擦力做功的特点湖北枣阳二中 张锋在高中阶段,许多学生对于相互作用力的做功情况尤其是一对相互作用的摩擦力做功的情况感觉很模糊,甚至是束手无策。
现在我就一对相互作用的摩擦力做功的特点发表一下我的看法。
一.一对静摩擦力做功特点(1) 单个静摩擦力可以做正功,也可以做负功,还可以不做功。
例如在斜面上静止不动的物体,静摩擦力不做功;与倾斜的传送带一起匀速上升的物体,静摩擦力做正功;与倾斜的传送带一起匀速下降的物体,静摩擦力做负功。
(2) 相互摩擦的系统内,一对静摩擦力所做功的代数和总为零,即021=+W W 。
由于受静摩擦力的物体相对静止,所以他们的位移相等,而一对静摩擦力等大反向,故有0)(21=⋅-+⋅==s f s f W W 。
(3) 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。
二.一对滑动摩擦力做功特点(1) 滑动摩擦力总是阻碍物体的相对运动,但不一定阻碍物体的运动,故单个滑动摩擦力可以对物体做正功,也可以对物体做负功,当然也可以不做功。
例如沿粗糙的斜面下滑的物体,滑动摩擦力对物体做负功而对斜面不做功。
(2) 相互摩擦的系统内,一对滑动摩擦力所做功的代数和总为负值,其绝对值恰等于于相对位移的乘积,即恰等于系统因摩擦而损失的机械能。
(Q W W -=+21,其中Q 就是在摩擦过程中产生的内能)。
(3) 一对滑动摩擦力做功的过程中,能量的转化有两种情况:一是相互摩擦的物体之间机械能的转移;二是机械能转化为内能。
转化为内能的数值等于滑动摩擦力于相对位移的乘积,即相对s F Q f ⋅=。
例如:质量为1m 的木板A 静止在光滑的水平面上,A 的上表面动摩擦因数为u,质量2m为物体B 左端以0v 水平冲上A 的上表面,当B 恰好到达A 的右端时二者相对静止。
求:(1)该过程中摩擦力分别对A,B 和系统做的功;(2)系统产生的内能。
摩擦力做功与产生热能的关系众所周知,恒力做功的公式为W=F.Scosθ, 但当做功的力涉及到摩擦力时,往往会使问题变的复杂化. 我们知道摩擦力属于“耗散力”,做功与路径有关,如果考虑摩擦力做功的过程中与产生热能关系时,很多学生就会对之束手无策,从近几年的高考命题中,这类问题是重点也是难点问题,以下就针对摩擦力做功与产生热能的关系作一总结的分析.1.摩擦力做功的特点与产生热能的机理.根据,<费曼物理学讲义>中的描述:“摩擦力的起因:从原子情况来看,相互接触的两个表面是不平整的,它们有许多接触点,原子好象粘接在一起,于是,当我们拉开一个正在滑动的物体时,原子啪的一下分开,随及发生振动,过去,把这种摩擦的机理想象的很简单,表面起因只不过布满凹凸不同的形状,摩擦起因于抬高滑动体越过突起部分,但是事实不可能是这样的,因为在这种情况中不会有能量损失,而实际是要消耗动力的。
动力消耗的机理是当滑动体撞击突起部分时,突起部分发生形变,接着在两个物体中产生波和原子运动,过了一会儿,产生了热。
”从以上对摩擦力做功与产生热能的机理的描述,我们从微观的角度了解到摩擦生热的机理,”所以,我们对“做功”和“生热”实质的解释是:做功是指其中的某一个摩擦力对某一个物体做的功,而且一般都是以地面为参考系的,而“生热”的实质是机械能向内能转化的过程。
这与一对相互作用的摩擦力所做功的代数和有关。
为了说明这个问题,我们首先应该明确摩擦力做功的特点.2.摩擦力做功的特点.我们学习的摩擦力包括动摩擦力和静摩擦力,它们的做功情况是否相同呢?下面我们就分别从各自做功的特点逐一分析。
2.1静摩擦力的功静摩擦力虽然是在两个物体没有相对位移条件下出现的力,但这不等于静摩擦力做功一定为零。
因为受到静摩擦力作用的物体依然可以相对地面或其它参考系发生位移,这个位移如果不与静摩擦力垂直,则静摩擦力必定做功,如果叠在一起的两个木块A、B,在拉力F的作用下沿着光滑水平面发生一段位移s,图一所示,则A物体受到向前的静摩擦力f0对A作正功W= f0s图一图二在圆柱体沿水平面向前无滑滚动时,(图二所示),虽然圆柱体相对地面存在位移,但地面对车轮的静摩擦力f 0并不做功,这时,不能认为滚动的圆柱体是一个质点,从地面参考系来看,在一段微小时间间隔内,f 0作用于地面接触的圆柱体边缘一点A,对于静摩擦力f 0而言A的瞬时速度v A=0,故A的微小位移dr =v Adt =0,元功为零,下一个微小时间间隔内,静摩擦力f 0则作用在另一个质点B,同样元功为零.所以滚动过程中静摩擦力f 0对圆柱体做功为零.在此过程中,滚动摩擦要阻止圆柱体滚动,柱体需要克服这种阻碍消耗能量做功,但这主要是克服滚动过程中地面形变后产生的支持力所导致的阻力矩的功.高中阶段,一般我们只分析第一种情况的静摩擦力的做功情况.由以上分析,我们可以归纳出静摩擦力做功有以下特点:1、静摩擦力可以做正功,也可以做负功,还可以不做功.2、在静摩擦力做功的过程中,只有机械能的相互转移,而没有机械能相互为其它形式的能.3、相互作用的系统内,一对静摩擦力所做的功的和必为零。
一对相互作用的摩擦力做功的特点相互作用的摩擦力是一种常见的力,它是由两个物体相对运动或者因运动而试图相对运动时产生的阻碍力。
当两个物体之间存在相互作用的摩擦力时,这些力会对物体产生功。
下面将详细探讨相互作用的摩擦力做功的特点。
摩擦力是相互作用力之一,是由物体之间的表面接触带来的。
相互作用的摩擦力有两种常见的类型:静摩擦力和动摩擦力。
静摩擦力是指两个物体相对静止且试图相对运动时产生的阻碍力,动摩擦力则是指两个物体相对运动时产生的阻碍力。
首先,相互作用的摩擦力做功是有限制的。
当两个物体相对运动或者试图相对运动时,摩擦力会阻碍物体的运动,并产生与运动方向相反的力。
假设一个物体在沿着水平方向运动,受到了摩擦力的阻碍。
由于摩擦力与运动方向相反,所以物体的速度会减小。
随着速度的减小,摩擦力的大小也会减小,直到两者达到平衡。
其次,摩擦力做功时,功的大小与物体的位移有关。
功是力和位移的乘积,当物体受到的摩擦力不变时,物体移动的距离越大,摩擦力所做的功就越大。
这是因为力和位移都是矢量量,相互的乘积和求积会产生一个矢量量。
另外,摩擦力做功时的功率是有限制的。
功率是功对时间的比值,描述了单位时间内所做的功。
摩擦力所做的功越大,其所需的时间也就越长。
这是因为相互作用的摩擦力通常带有较大的阻碍性质,需要更长的时间才能将物体从一个位置移动到另一个位置。
此外,摩擦力做功时会产生热能。
摩擦力会导致物体表面的摩擦区域产生热量,这是由于运动的摩擦表面之间摩擦力的互相作用所形成的。
这部分热能以热量的形式被释放出来,同时也导致摩擦表面的温度升高。
最后,摩擦力做功时会损耗机械能。
由于摩擦力的存在,物体在移动过程中会损耗一定的机械能。
这是由于摩擦力将一部分作用于物体的机械能转化为热能而引起的。
这种机械能的损耗使得物体在移动过程中逐渐减速,最终停止。
总之,相互作用的摩擦力做功具有以下特点:有限制、与位移相关、功率有限制、产生热能、损耗机械能。
专题专题专题 摩擦力做功与能量转化问题摩擦力做功与能量转化问题【学习目标】【学习目标】1.1.理解静摩擦力和滑动摩擦力做功的特点;理解静摩擦力和滑动摩擦力做功的特点;理解静摩擦力和滑动摩擦力做功的特点;2.2.2.理解摩擦生热及其计算。
理解摩擦生热及其计算。
理解摩擦生热及其计算。
【知识解读】【知识解读】1.1.静摩擦力做功的特点静摩擦力做功的特点静摩擦力做功的特点如图5-1515--1,放在水平桌面上的物体A 在水平拉力F 的作用下未动,则桌面对A 向左的静摩擦力不做功,因为桌面在静摩擦力的方向上没有位移。
如图5-1515--2,A 和B 叠放在一起置于光滑水平桌面上,在拉力F 的作用下,的作用下,A A 和B 一起向右加速运动,则B 对A 的静摩擦力做正功,的静摩擦力做正功,A A 对B 的静摩擦力做负功。
可见静摩擦力做功的特点是:的静摩擦力做负功。
可见静摩擦力做功的特点是: (1)静摩擦力可以做正功,也可以做负功,还可以不做功。
功,还可以不做功。
(2)相互作用的一对静摩擦力做功的代数和总等于零。
数和总等于零。
(3)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它形式的能。
,而没有机械能转化为其它形式的能。
2.2.滑动摩擦力做功的特点滑动摩擦力做功的特点滑动摩擦力做功的特点如图5-1515--3,物块A 在水平桌面上,在外力F 的作用下向右运动,桌面对A 向左的滑动摩擦力做负功,A 对桌面的滑动摩擦力不做功。
力不做功。
如图5-1515--4,上表面不光滑的长木板,放在光滑的水平地面上,一小铁块以速度,上表面不光滑的长木板,放在光滑的水平地面上,一小铁块以速度v 从木板的左端滑上木板,当铁块和木板相对静止时木板相对地面滑动的距离为s,小铁块相对木板滑动的距离为d ,滑动摩擦力对铁块所做的功为:W 铁=-f(s+d)―――①―――①根据动能定理,铁块动能的变化量为:k w =f s+d ED 铁铁=-()―――②―――②②式表明,铁块从开始滑动到相对木板静止的过程中,其动能减少。
摩擦力做功的特点
以下是 7 条关于摩擦力做功特点的内容:
1. 嘿,你知道吗?摩擦力做功有时可真是让人又爱又恨啊!就好比你在冰面上走路,滑溜溜的很难前进,这就是摩擦力小导致它做功少呀!摩擦力做功的一个特点就是,它的大小和方向都挺复杂呢!
2. 哇塞,想想看啊,当你推一个很重的箱子,使出浑身力气它才慢慢动起来,这就是摩擦力在“作祟”呀!摩擦力做功还跟接触面的粗糙程度有很大关系哦,这就好像在爬山时,陡峭的路走起来就费劲,就像摩擦力做功大一样!
3. 哎呀呀,你有没有发现啊,摩擦力做功有时候能帮大忙呢!像刹车的时候,没有摩擦力做功车子怎么停下来?它就像是个默默守护的“小卫士”!但有时候它又很“调皮”,消耗好多能量呢!比如一部机器的零件摩擦久了会发热,这不就是摩擦力做功在“捣蛋”嘛?
4. 嘿,你想啊,骑自行车的时候,轮子和地面的摩擦力做功让车子前进,多神奇呀!摩擦力做功会让物体的能量发生变化,这不是像一个神奇的“魔法”在起作用吗?
5. 哦哟,有些时候呢,摩擦力做功能成就一些美好的事情哦,比如你能稳稳地站在地上,就是摩擦力在好好工作,让它做功呀!但要是没有控制好,它也可能带来麻烦,就好像在一些光滑的表面容易滑倒,就是它在“捣乱”啦!
6. 哈哈,你说摩擦力做功是不是很有个性呀!有时你需要它,有时又想摆脱它。
就好比走路和滑冰,一个靠它前进,一个想减少它,多有趣的“两面派”啊!
7. 瞧瞧,摩擦力做功就是这样特别呢!时而让人高兴,时而让人烦恼。
说它简单吧,又挺复杂;说它复杂吧,又在生活中无处不在。
它就是这么神奇呀!总之,摩擦力做功既有好处又有坏处,关键看我们怎么利用和应对它啦!。