理论力学滚动摩擦力计算公式 滚动摩擦力做的功如何计算

理论力学滚动摩擦力计算公式 滚动摩擦力做的功如何计算在高中物理必修二《机械能守恒定律》这一章中,有一个非常重要的问题,即功能关系问题。在功能关系问题中,有一个特别容易混淆的内容——摩擦力做功问题。尤其是摩擦力做功究竟改变了那种能量,好多童鞋

在高中物理必修二《机械能守恒定律》这一章中,有一个非常重要的问题,即功能关系问题。在功能关系问题中,有一个特别容易混淆的内容——摩擦力做功问题。

「高中物理硬核」摩擦力做功与能量变化之间的关系问题#学浪计划#

尤其是摩擦力做功究竟改变了那种能量,好多童鞋容易搞错。

今天小编就给各位童鞋们通过例子,好好分析一下摩擦力做功究竟改变了哪种能量。

首先摩擦力有静摩擦力与滑动摩擦力,所以我们分成两种情况研究:

一、静摩擦力做功:

1、如图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向左的静摩擦力做不做功?

「高中物理硬核」摩擦力做功与能量变化之间的关系问题#学浪计划#

很明显,因为物体没有运动,所以也就不产生位移 ,此时力F不做功。此时也没有能量的改变。

2、如图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,A和B一起向右加速运动,则B对A的静摩擦力做不做功? A对B的静摩擦力做不做功?

「高中物理硬核」摩擦力做功与能量变化之间的关系问题#学浪计划#

此时物体A对B的静摩擦力方向向右,根据作用力与反作用力的关系,B对A的静摩擦力向左,因为A、B均向右运动,所以A对B的静摩擦力做正功,B的动能增大,静摩擦力改变了B的动能;B对A的静摩擦力做负功,其大小与A对B的静摩擦力做的正功相同。它也是改变了A的动能。

所以由此我们总结静摩擦力做功的特点是:

⑴静摩擦力可以做正功,也可以做负功,还可以不做功。

⑵相互作用的一对静摩擦力做功的代数和总等于零。

⑶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。

二、滑动摩擦力做功:

如图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V0从木板的左端滑上木板,当铁块和木板相对静止以共同速度运动时,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 ,

「高中物理硬核」摩擦力做功与能量变化之间的关系问题#学浪计划#

首先分析它们所受的滑动摩擦力,小铁块速度大于长木板,所以长木板对小铁块的滑动摩擦力方向向左,小铁块对长木板的滑动摩擦力方向向右。

对小铁块来说:

滑动摩擦力对铁块所做的功为:

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根据动能定理,小铁块动能的变化量为:

「高中物理硬核」摩擦力做功与能量变化之间的关系问题#学浪计划#

上面的式子表明:铁块从开始滑动到相对木板静止的过程中,滑动摩擦力对小铁块所做的负功使其动能减少。

铁块减少的动能变成什么能量了呢?

我们接着往下分析:

对长木板来说:,

滑动摩擦力对长木板所做的功为:

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根据动能定理,长木板动能的变化量为:

「高中物理硬核」摩擦力做功与能量变化之间的关系问题#学浪计划#

上面的式子表明:铁块从开始滑动到相对木板静止的过程中,滑动摩擦力对长木板所做的正功使其动能增加。

根据上面的分析可以看出:小铁块动能减少了f(S+d),长木板动能增加了fS,小铁块的动能转移到了长木板。

但并不是把全部的动能传递给了长木板,多余的动能转化成了内能:

即:f(S+d)-fS=fd,次fd即为转化成的内能(或热量)。

综上所述,我们可以得到结论

滑动摩擦力做功有以下特点:

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d 的乘积,且等于系统损失的机械能,也就是产生的内能(或热量)。

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③一对滑动摩擦力做功的过程中,能量的转化有两种情况:

1、相互摩擦的物体间机械能的转移;

2、是机械能转化为内能。

结 束

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