高中物理摩擦力做功的常見問題分享

盧沛奇

【摘要】在進行高中階段物理學科學習過程中，大多數同學認為摩擦力這個模塊的知識是很難進理解并掌握得，特別是在靜摩擦力方面，這一段理論所涉及的問題千變萬化，在回答相關問題的過程中常常錯誤百出。因此本文就摩擦力做功的特征進行了一次總結性論述，并在這個基礎上，分析總結了在高中物理學習過程中可能會遇到的關于摩擦力做功的常見類題型，希望對正在學習高中物理課程的同學們有所幫助。

【關鍵詞】學生視角;高中物理;摩擦力做功

在學習摩擦力做功的相關理論知識之前，應首先從摩擦力做功的對應特點來上來開展學習，在理解摩擦力做功的基本性質和特征、完成一定量的練習，并養(yǎng)成對相關知識靈活運用的能力后，才能跳出摩擦力的“陷阱”，從而對解決摩擦力問題有很大的幫助。

一、摩擦力做功的特點

在分析、學習摩擦力做功時，我們需知道，無論是靜摩擦力還是滑動摩擦力，都能做正功或負功，甚至不做功。在生活中有許多這樣的例子：①靜摩擦力：傳送帶與物體保持相對靜止，同時運動著。此時傳送帶對物體做正功，而物體則對傳送帶做負功。或是人推箱子沒有推動，此時靜摩擦力便不做功了。②滑動摩擦力：還是以傳送帶為例，斜向上的傳送帶帶動著物體移動，當物體重力的下滑分力小于滑動摩擦力時，物體隨傳送帶一起移動，但速度小于傳送帶的速度，此時滑動摩擦力對物體做正功，同理，當下滑分力大于滑動摩擦力時，滑動摩擦力對物體做負功，而當二者相等時，滑動摩擦力不做功。

對靜摩擦力而言，施力物與受力物間靜摩擦力做的功相互抵消，若把二者看為一個整體，則這個整體與外界沒有能量轉換，只有其內部機械能的相互轉化。因此靜摩擦力做工的代數和為零。對于滑動摩擦力，施力物與受力物間產生了相對位移，二者滑動摩擦力所做的代數和必不為零，他們之間的差值轉化為其他形式的能，即摩擦生熱，而產生的熱量大小等于二者相對位移與滑動摩擦力之積。

二、摩擦力做功的有關例題分析

（一）滑動摩擦力做功的問題

滑動摩擦力做功，其值有時為正有時為負。我們先來分析滑動摩擦力做負功的情況，滑動摩擦力對運動中物體產生阻礙作用，并且物體在這一過程當中，會克服滑動摩擦力給自身運動所造成的阻礙繼續(xù)開展運動，此時滑動摩擦力做的是負功。

例如：把一個質量為m的物塊放置在水平靜止并且表面粗糙的桌面之上，憑借外力F拉著物塊朝著右邊進行運動，當位移的距離為S時，滑動摩擦力給這一物塊做了多少的功？（木塊和桌面之間的摩擦因數是μ）。

分析：這個木塊在水平的桌面上受外力F的作用下向右運動，通過摩擦力的物理理論，能夠計算出摩擦力的大小為f=μmg，方向為水平向左方向，根據物理公式W=fScosθ，就可以計算出W=μmgScosθ=-μmgS，W的值是小于0的，也就是說摩擦力對木塊做了負功。

當物體沿摩擦力方向運動時，表示滑動摩擦力做的是正功。例如：一輛汽車停在粗糙水平地面上，在車內有一個質量為m的木塊，當車向右運動，并且經過了一段距離S后，木塊隨汽車一起向右運動，并且產生的相對位移為s，試問在這一過程當中，滑動摩擦力對木塊做了多少功？（汽車表面的摩擦系數為μ）

分析：汽車在朝著右方進行運動的過程中，木塊相對這一輛汽車會朝著左方進行運動，因此這個木塊會受到水平向右的滑動摩擦力，汽車向右運動過程中，車上的木塊與地面之間所產生的位移為S-s，方向水平向右。所以，在整個運動過程中，滑動摩擦力對車上的木塊做的都是正功，其大小為W=μmg（S-s），進一步分析，滑動摩擦力對汽車做的是負功，其值為W=-μmgS。這一組滑動摩擦力做功的和值為-μmgs。因此滑動摩擦力對于汽車和木塊這一系統來說，與外界進行了能量轉換，產生了一定的熱量。

由上述的兩個例子大家可以發(fā)現，在不同的物體當中所產生的滑動摩擦力，可以對這一系統的其中一部分做正功或者負功，甚至不會做功。但是，滑動摩擦力對于系統而言，代數和一定是負的，它們能夠綜合產生對一部分做正功、并且在相同時間對其他部分做負功的現象，甚至可以對系統當中的兩個物體都做負功。例如人們因為溫度較低所進行的擦手生熱現象，便是滑動摩擦力對人的雙手都做了負功。

（二）靜摩擦力做功的問題

例如：存在一個傳送帶，與水平地面所成的角度為θ，在傳送帶上有一箱貨物，相較于傳送帶來講，貨物為靜止狀態(tài)，此時傳送帶將貨物勻速向下進行傳送，在整個過程當中，靜摩擦力對這一項貨物的做功情況是怎樣的？

分析：當傳送帶勻速向下運輸貨物時，與水平地面所產生的相對位移方向是向下的，而在整個流程之中，傳送帶與貨物的靜摩擦力與貨物憑借重力下滑所產生的分力是相互平衡的。在這個傳送過程中，傳送帶對物體的摩擦力方向與物體運動方向一致，因此靜摩擦力對貨物是做正功的。反之，物體對于傳送帶的靜摩擦力對傳送帶做功為負的，他們之間的代數和為零，整個系統與外界沒有能量轉換。

三、總結

在高中階段物理學習的過程當中，摩擦力做功的問題是高考考試中的重點和難點，因此對于正在進行高中物理學科學習的同學來講，開展針對摩擦力做功的專項研究對于自身的成績提升有著極為重大的意義，文章介紹了在高中物理階段對于摩擦力做功部分的問題的學習經驗希望能夠給予同學們有效的幫助。

參考文獻：

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