正確區分高中物理中的摩擦力做的功和摩擦生的熱

賀佳

摘要：摩擦力做的功和摩擦生的熱是高中學生很容易混淆的兩個物理概念，很多學生不能正確區別，在考試中經常出錯。基于此，本文從摩擦力做的功和摩擦生的熱的性質、所屬對象和計算方法等角度進行論述，以便學生更好地理解并掌握這一知識點。

關鍵詞：摩擦力? ?做功? ?生熱? ?相對位移

高中物理中有許多看上去差不多實則差別很大的概念，學生若不加以區分，很容易出錯，導致考試失分。這種情況往往不容易引起學生的重視，考試中做錯了，丟分了，很多學生也只是簡單歸納為粗心，沒有看清題目，認為只要下次考試時注意點就可以避免。

如在教學“速度變化量的大小”和“速度大小的變化量”時，學生乍一看覺得這兩個概念是一回事，但實際上它們的區別很大。第一，前者是末速度和初速度通過三角形定則進行矢量相減后得到的速度大小，后者是末速度和初速度進行簡單數值上的相減后的速度大小;第二，前者取決于加速度和時間，在勻變速運動中，它與時間成正比，而后者則不一定;第三，前者可能會比初速度和末速度大，而后者必然小于初速度和末速度中較大的那個。在單向直線運動中，兩者算出來的大小是一樣的，但若存在反向或曲線運動，兩者就會相差很大。

在高中物理必修二中，學生比較容易混淆的兩個概念是“摩擦力做的功”和“摩擦生的熱”。

首先，“功”和“熱量”是兩個完全不同的概念，雖然兩者在單位上一樣，但“功”不能轉化為“熱量”或“能量”。在高中物理教中，筆者曾遇到這樣一個問題：一個物體在拉力作用下做加速運動，此時拉力做了正功，物體的動能也就增加了。很多學生認為這是拉力做的功，轉化為物體的動能了。其實并非如此，“功”和“能”是兩個完全不同的概念，兩者之間不能相互轉化。做功是能量轉化的途徑，各種能量之間通過做功來實現相互轉化，且物體做了多少功，就有多少能量轉化。功只是能量之間的一種媒介，最終還是能量與能量之間發生轉化。

其次，摩擦力做的功屬于單個物體，而摩擦生的熱則屬于整個系統。因此，計算摩擦力做的功時，學生要看清楚題目問的是摩擦力對哪個物體做的功，解題時就應選那個物體作為研究對象，而計算摩擦生的熱一定是以整個系統作為研究對象。摩擦力都是成對出現的，兩個摩擦力會分別對兩個物體做功，而摩擦生的熱只有一個。

再次，在計算摩擦力做的功時，學生要注意判斷清楚物體所受摩擦力和位移的方向。因為摩擦力做的功可能是正功，也可能是負功，這取決于摩擦力和位移的方向是否相同，兩者方向相同的摩擦力叫作正功，兩者方向相反的摩擦力叫作負功，而計算摩擦生的熱則不需要判斷。由于摩擦力做功有正負之分，有摩擦力對物體做功，物體的機械能不一定減少。當摩擦力對物體做正功時，物體的機械能是增加的，而系統內有摩擦生熱時，系統的機械能一定會減少，摩擦生的熱即為機械能的減少量。因此，摩擦生的熱一定為正值，這也是計算摩擦生熱時不需要判斷摩擦力和位移方向的原因。

最后，計算摩擦力做的功用的是物體相對于地面的位移，而計算摩擦生的熱用的是物體間的相對位移。前者是以地面為參考系，計算摩擦力對哪個物體做的功，就應該用哪個物體的位移。而后者以其中一個物體為參考，是另一個物體的位移，或者兩個物體相對于地面位移的矢量差。當兩個物體都發生了位移時，不一定有相對位移，可能兩個物體始終以相同的速度向前運動。這時，它們的摩擦力為靜摩擦力，相對位移為零，也就沒有摩擦生熱。兩物體間有相對位移時，不一定兩物體都發生了位移，可能其中一個靜止，另一個運動了。這時，摩擦力對靜止的物體沒有做功。

總之，摩擦力做的功與摩擦生的熱看上去很相似，但實則差別很大。學生只有掌握了它們之間的區別和聯系，才能在今后的考試中不會因為概念沒弄清楚而失分。

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（作者單位：江西省吉安市永新第二中學）