摩擦力做功與產(chǎn)生熱能的關系

1、1摩擦力做功與產(chǎn)生熱能的關系摩擦力做功與產(chǎn)生熱能的關系眾所周知恒力做功的公式為W=F.Scosθ但當做功的力涉及到摩擦力時往往會使問題變的復雜化.我們知道摩擦力屬于“耗散力”，做功與路徑有關，如果考慮摩擦力做功的過程中與產(chǎn)生熱能關系時，很多學生就會對之束手無策從近幾年的高考命題中這類問題是重點也是難點問題以下就針對摩擦力做功與產(chǎn)生熱能的關系作一總結(jié)的分析.1摩擦力做功的特點與產(chǎn)生熱能的機理.根據(jù)，中的描述：“摩擦力的起因:從原子情況來看

2、相互接觸的兩個表面是不平整的它們有許多接觸點原子好象粘接在一起于是當我們拉開一個正在滑動的物體時原子啪的一下分開，隨及發(fā)生振動，過去，把這種摩擦的機理想象的很簡單，表面起因只不過布滿凹凸不同的形狀，摩擦起因于抬高滑動體越過突起部分，但是事實不可能是這樣的，因為在這種情況中不會有能量損失，而實際是要消耗動力的。動力消耗的機理是當滑動體撞擊突起部分時，突起部分發(fā)生形變，接著在兩個物體中產(chǎn)生波和原子運動，過了一會兒，產(chǎn)生了熱。”從以上對摩擦力

3、做功與產(chǎn)生熱能的機理的描述，我們從微觀的角度了解到摩擦生熱的機理，＂所以，我們對“做功”和“生熱”實質(zhì)的解釋是：做功是指其中的某一個摩擦力對某一個物體做的功，而且一般都是以地面為參考系的，而“生熱”的實質(zhì)是機械能向內(nèi)能轉(zhuǎn)化的過程。這與一對相互作用的摩擦力所做功的代數(shù)和有關。為了說明這個問題，我們首先應該明確摩擦力做功的特點２摩擦力做功的特點我們學習的摩擦力包括動摩擦力和靜摩擦力，它們的做功情況是否相同呢？下面我們就分別從各自做功的特點逐

4、一分析。２１靜摩擦力的功靜摩擦力雖然是在兩個物體沒有相對位移條件下出現(xiàn)的力，但這不等于靜摩擦力做功一定為零。因為受到靜摩擦力作用的物體依然可以相對地面或其它參考系發(fā)生位移，這個位移如果不與靜摩擦力垂直，則靜摩擦力必定做功，如果疊在一起的兩個木塊Ａ、Ｂ，在拉力Ｆ的作用下沿著光滑水平面發(fā)生一段位移s，圖一所示，則Ａ物體受到向前的靜摩擦力f０對Ａ作正功W=f０sＦＡＢf０圖二f０ＡＢＦs圖一3Ｗ車＝fs（３）同理，小車動能增量為△Ｅk車＝fs

5、（４）由（２）（４）兩式相加得：△Ｅk木＋△Ｅk車＝－fd（５）（５）式表明木塊和小車組成的系統(tǒng)的機械能的減少等于滑動摩擦力與相對于小車的位移的乘積，這部分能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，即生熱。綜上所述，滑動摩擦力做功有以下特點：滑動摩擦力可以對物體做正功，也可以對物體做負功。一對滑動摩擦力做功的過程中，能量的轉(zhuǎn)化有兩種情況，一是相互摩擦的物體之間機械能的轉(zhuǎn)移；二是機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的量值等于滑動摩擦力與相對位移乘積即：Ｑ＝f滑動S相對相互

6、摩擦的系統(tǒng)內(nèi)，一對滑動摩擦力所做的功總是負值，其絕對值恰等于滑動摩擦力與相對位移的乘積，即恰等于系統(tǒng)損失的機械能。3.摩擦力做功與生熱的問題在具體問題中的應用摩擦力做功與生熱的問題在具體問題中的應用，是高考中一個重要的知識點，尤其在多個物體的相互作用和物體間的復雜作用中出現(xiàn)的頻率教高，而且對于這一部分的考查要求很高，以下就根據(jù)具體的習題加以分析。3.1在水平滑塊與木板之間的應用如圖五所示質(zhì)量為m的木板以速度v在光滑的水平面向左運動一質(zhì)量

7、為m的小木塊以同樣大小的速度從木板左端向右運動若它們之間的滑動摩擦因數(shù)為求木塊能在木板上滑動多遠分析與解答：將木板與木塊視為系統(tǒng)此系統(tǒng)動量為零根據(jù)動量守恒可知當小木塊相對于木板靜止時木塊靜止則轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的機械能為：21mv221mv2=mgs木塊在木板上滑行的距離為s：s=v2g3.2在傳送帶問題中的應用如圖六所示，水平傳送帶AB長L=8.3m質(zhì)量為M=1kg的木塊隨傳送帶一起以v1=2ms的速度向左勻速運動(傳送帶的速度恒定)木塊與傳