摩擦力做功問題淺析

李艷彬

摘要：摩擦力做功問題是學生學習的難點，特別是摩擦力是否可以做功、是否可以做正功、是否可以做負功等問題上往往判斷不準，本文就這些問題進行粗略的說明。

關鍵詞：摩擦力做功；問題淺析；認真觀察；用心思考

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711（2018）08-0028

人教版物理必修一關于摩擦力是這樣說明的：“兩個相互接觸的物體，當它們發生相對運動或具有相對運動的趨勢時，就會在接觸面上產生阻礙相對運動或相對運動趨勢的力，這種力叫做摩擦力。”“兩個物體之間只有相對運動的趨勢，而沒有相對運動，”“這時的摩擦力叫做靜摩擦力。”“當一個物體在另一個物體表面滑動的時候，會受到另一個物體阻礙它滑動的力，這種力叫做滑動摩擦力。”

關于功的定義，教材上是這樣定義的：“力對物體所做的功，等于力的大小、位移的大小、力與位移夾角這三者的乘積。”即W=Flcosα。根據教材可知，當α=π/2時，cosα=0，W=0，力F不做功；當α<π/2時，cosα>0，W>0，力F做正功；當π/2<α≤π時，cosα<0，W<0，力F做負功。

在我們日常生活中，有很多關于摩擦力做功的例子，比如擦黑板、掃地、拔河、洗臉等，下面我們利用傳送帶先探討靜摩擦力做功問題。

1. 靜摩擦力不做功情況

如圖1所示，物體放在靜止的傳送帶上靜止不動，由受力分析可知物體受到的摩擦力為靜摩擦力，因物體沒有發生位移，所以靜摩擦力做功為零。

2. 靜摩擦力做正功情況

如圖2所示，物體放在傳送帶上和傳送帶一起向上勻速運動，由受力分析可知物體受到的摩擦力為靜摩擦力，因物體受到的摩擦力方向和位移方向一致，所以靜摩擦力做正功。

3. 靜摩擦力做負功情況

如圖3所示，物體放在傳送帶上和傳送帶一起向下勻速運動，由受力分析可知物體受到的摩擦力為靜摩擦力，因物體受到的摩擦力方向和位移方向相反，所以靜摩擦力做負功。

接著我們再來探討滑動摩擦力做功問題。

4. 滑動摩擦力不做功情況

如圖4所示，物體放在傳送帶上因受到障礙物阻擋而保持靜止，對物體進行受力分析可知，物體受到的摩擦力為滑動摩擦力，因物體沒有發生位移，所以滑動摩擦力做功為零。

5. 滑動摩擦力做正功情況

如圖5所示，將輕輕地物體放在傳送帶上，在摩擦力作用下隨傳送帶向右運動，由受力分析可知物體受到的摩擦力為滑動摩擦力，因物體受到的摩擦力方向和位移方向一致，所以滑動摩擦力做正功。

6. 滑動摩擦力做負功情況

如圖6所示，物體以一定初速度從左端沖上正在做逆時針轉動的傳送帶上，受力分析可知物體受到的摩擦力為滑動摩擦力，因物體受到的摩擦力方向和位移方向相反，所以滑動摩擦力做負功。

綜上分析，靜摩擦力或滑動摩擦力都存在不做功、做正功或做負功的情況，只要我們認真觀察用心思考，就能在生活中發現許許多多這樣的例子。

（作者單位：河南省安陽市第二實驗中學 456400）