摩擦力做功與能量轉(zhuǎn)化問題

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1、專題摩擦力做功與能量轉(zhuǎn)化問題【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.理解靜摩擦力和滑動摩擦力做功的特點；2.理解摩擦生熱及其計算?！局R解讀】1.靜摩擦力做功的特點如圖5－15－1，放在水平桌面上的物體A在水平拉力F的作用下未動，則桌面對A向左的靜摩擦力不做功，因為桌面在靜摩擦力的方向上沒有位移。如圖5－15－2，A和B疊放在一起置于光滑水平桌面上，在拉力F的作用下，A和B一起向右加速運動，則B對A的靜摩擦力做正功，A對B的靜摩擦力做負功?？梢婌o摩擦力做功的特點是：（1）靜摩擦力可以做正功，也可以做負功，還可以不做功。（2）

2、相互作用的一對靜摩擦力做功的代數(shù)和總等于零。（3）在靜摩擦力做功的過程中，只有機械能的相互轉(zhuǎn)移（靜摩擦力起著傳遞機械能的作用），而沒有機械能轉(zhuǎn)化為其它形式的能。2.滑動摩擦力做功的特點如圖5－15－3，物塊A在水平桌面上，在外力F的作用下向右運動，桌面對A向左的滑動摩擦力做負功，A對桌面的滑動摩擦力不做功。如圖5－15－4，上表面不光滑的長木板，放在光滑的水平地面上，一小鐵塊以速度從木板的左端滑上木板，當(dāng)鐵塊和木板相對靜止時木板相對地面滑動的距離為，小鐵塊相對木板滑動的距離為，滑動摩擦力對鐵塊所做的功

3、為：―――①根據(jù)動能定理，鐵塊動能的變化量為：―――②②式表明，鐵塊從開始滑動到相對木板靜止的過程中，其動能減少。那么，鐵塊減少的動能轉(zhuǎn)化為什么能量了呢？以木板為研究對象，滑動摩擦力對木板所做的功為：――――――③根據(jù)動能定理，木板動能的變化量為：――④④式表明木板的動能是增加的，由于木板所受摩擦力的施力物體是鐵塊，可見木塊減小的動能有一部分（）轉(zhuǎn)化為木板的動能。將②、④兩式相加得：―――――――⑤⑤式表明鐵塊和木板組成的系統(tǒng)的機械能的減少量等于滑動摩擦力與鐵塊相對木板的位移的乘積，這部分能量轉(zhuǎn)化為系

4、統(tǒng)的內(nèi)能。綜上所述，滑動摩擦力做功有以下特點：①滑動摩擦力可以對物體做正功，也可以對物體做負功，還可以不做功。②相互摩擦的系統(tǒng)內(nèi)，一對滑動摩擦力所做的功總為負值，其絕對值等于滑動摩擦力與相對位移的乘積，且等于系統(tǒng)損失的機械能。③一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間機械能的轉(zhuǎn)移；二是機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能?；瑒幽Σ亮?、空氣阻力等，在曲線運動或者往返運動時所做的功等于力和路程（不是位移）的乘積。3.摩擦生熱摩擦生熱是指滑動摩擦生熱，靜摩擦不會生熱。產(chǎn)生的熱等于系統(tǒng)機械能的減少，

5、又等于滑動摩擦力乘以相對位移，即【案例剖析】例1.如圖5－15－5，質(zhì)量為M的足夠長的木板，以速度在光滑的水平面上向左運動，一質(zhì)量為m（）的小鐵塊以同樣大小的速度從板的左端向右運動，最后二者以共同的速度做勻速運動。若它們之間的動摩擦因數(shù)為。求：（1）小鐵塊向右運動的最大距離為多少？（2）小鐵塊在木板上滑行多遠？【解析】小鐵塊滑上木板后，由于鐵塊相對木板向右滑動，鐵塊將受到向左的滑動摩擦力作用而減速，木板將受到向右的滑動摩擦力作用而減速。由于，所以當(dāng)?shù)乃俣葴p為零時，仍有向左的速度，相對于仍向右滑行，將在

6、向左的滑動摩擦力作用下相對地面向左做初速為零的勻加速運動，木板繼續(xù)向左減速，直到二者達到相同的速度，而后保持相對靜止一起向左勻速運動。正確理解“小鐵塊向右運動的最大距離”和“在木板上滑行距離”的區(qū)別是解決問題的關(guān)鍵。（答案：（1）；（2））【目標(biāo)達成】1.光滑水平面上有一質(zhì)量為，長為的木板，木板上有一木塊，質(zhì)量為。木塊和木板間的滑動摩擦力為，木塊在恒力F的作用下，從木板的一端運動到另一端。第一次將木板固定，第二次木板可以自由運動，則兩種情況下比較，下列說法正確的是（）A.第一次產(chǎn)生的熱量多B.第二次產(chǎn)

7、生的熱量多C.兩次產(chǎn)生的熱量一樣多D.兩次F做功一樣多2.從離地高處豎直向上拋出一個小球，小球所受阻力大小始終為，小球上升了高后開始下落，直到落地。在此全過程中，小球克服阻力做的功為（）A.B.C.D.3.一木塊放在光滑水平面上，一子彈水平射入木塊中，射入深度為d，平均阻力為f。設(shè)木塊離出發(fā)點距離為s時開始勻速前進，下列判斷正確的是（）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　A．fs量度子彈損失的動能B．f（s＋d）量度子彈損失的動能C．fd量度子彈損失的動能D．fd量度子彈、木

8、塊系統(tǒng)總機械能的損失4.質(zhì)量為的物體從距地面高度為處以速度被豎直向上拋出，已知它運動時受到的阻力大小恒為，且。假定每次與地面碰撞時損失的機械能可忽略不計，它在停止運動以前在空中通過的路程為多少？5.如圖5－15－6，AB和CD為兩個對稱的斜面，其上部足夠長，下部分別與一光滑的圓弧面的兩端相切，圓弧的圓心角為，半徑，一物體在離圓弧底高度為處，以初速沿斜面向下運動，若物體與兩斜面的動摩擦因數(shù),則物體在兩斜面上（不包括圓弧面部分）一共能走多長的路程？6.如圖5