摩擦力做功與產(chǎn)生熱能的關(guān)系

1、1摩擦力做功與產(chǎn)生熱能的關(guān)系摩擦力做功與產(chǎn)生熱能的關(guān)系眾所周知恒力做功的公式為W=F.Scosθ但當(dāng)做功的力涉及到摩擦力時(shí)往往會(huì)使問題變的復(fù)雜化.我們知道摩擦力屬于“耗散力”，做功與路徑有關(guān)，如果考慮摩擦力做功的過(guò)程中與產(chǎn)生熱能關(guān)系時(shí)，很多學(xué)生就會(huì)對(duì)之束手無(wú)策從近幾年的高考命題中這類問題是重點(diǎn)也是難點(diǎn)問題以下就針對(duì)摩擦力做功與產(chǎn)生熱能的關(guān)系作一總結(jié)的分析.1摩擦力做功的特點(diǎn)與產(chǎn)生熱能的機(jī)理.根據(jù)，中的描述：“摩擦力的起因:從原子情況來(lái)看

2、相互接觸的兩個(gè)表面是不平整的它們有許多接觸點(diǎn)原子好象粘接在一起于是當(dāng)我們拉開一個(gè)正在滑動(dòng)的物體時(shí)原子啪的一下分開，隨及發(fā)生振動(dòng)，過(guò)去，把這種摩擦的機(jī)理想象的很簡(jiǎn)單，表面起因只不過(guò)布滿凹凸不同的形狀，摩擦起因于抬高滑動(dòng)體越過(guò)突起部分，但是事實(shí)不可能是這樣的，因?yàn)樵谶@種情況中不會(huì)有能量損失，而實(shí)際是要消耗動(dòng)力的。動(dòng)力消耗的機(jī)理是當(dāng)滑動(dòng)體撞擊突起部分時(shí)，突起部分發(fā)生形變，接著在兩個(gè)物體中產(chǎn)生波和原子運(yùn)動(dòng)，過(guò)了一會(huì)兒，產(chǎn)生了熱?！睆囊陨蠈?duì)摩擦力

3、做功與產(chǎn)生熱能的機(jī)理的描述，我們從微觀的角度了解到摩擦生熱的機(jī)理，＂所以，我們對(duì)“做功”和“生熱”實(shí)質(zhì)的解釋是：做功是指其中的某一個(gè)摩擦力對(duì)某一個(gè)物體做的功，而且一般都是以地面為參考系的，而“生熱”的實(shí)質(zhì)是機(jī)械能向內(nèi)能轉(zhuǎn)化的過(guò)程。這與一對(duì)相互作用的摩擦力所做功的代數(shù)和有關(guān)。為了說(shuō)明這個(gè)問題，我們首先應(yīng)該明確摩擦力做功的特點(diǎn)２摩擦力做功的特點(diǎn)我們學(xué)習(xí)的摩擦力包括動(dòng)摩擦力和靜摩擦力，它們的做功情況是否相同呢？下面我們就分別從各自做功的特點(diǎn)逐

4、一分析。２１靜摩擦力的功靜摩擦力雖然是在兩個(gè)物體沒有相對(duì)位移條件下出現(xiàn)的力，但這不等于靜摩擦力做功一定為零。因?yàn)槭艿届o摩擦力作用的物體依然可以相對(duì)地面或其它參考系發(fā)生位移，這個(gè)位移如果不與靜摩擦力垂直，則靜摩擦力必定做功，如果疊在一起的兩個(gè)木塊Ａ、Ｂ，在拉力Ｆ的作用下沿著光滑水平面發(fā)生一段位移s，圖一所示，則Ａ物體受到向前的靜摩擦力f０對(duì)Ａ作正功W=f０sＦＡＢf０圖二f０ＡＢＦs圖一3Ｗ車＝fs（３）同理，小車動(dòng)能增量為△Ｅk車＝fs

5、（４）由（２）（４）兩式相加得：△Ｅk木＋△Ｅk車＝－fd（５）（５）式表明木塊和小車組成的系統(tǒng)的機(jī)械能的減少等于滑動(dòng)摩擦力與相對(duì)于小車的位移的乘積，這部分能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，即生熱。綜上所述，滑動(dòng)摩擦力做功有以下特點(diǎn)：滑動(dòng)摩擦力可以對(duì)物體做正功，也可以對(duì)物體做負(fù)功。一對(duì)滑動(dòng)摩擦力做功的過(guò)程中，能量的轉(zhuǎn)化有兩種情況，一是相互摩擦的物體之間機(jī)械能的轉(zhuǎn)移；二是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的量值等于滑動(dòng)摩擦力與相對(duì)位移乘積即：Ｑ＝f滑動(dòng)S相對(duì)相互

6、摩擦的系統(tǒng)內(nèi)，一對(duì)滑動(dòng)摩擦力所做的功總是負(fù)值，其絕對(duì)值恰等于滑動(dòng)摩擦力與相對(duì)位移的乘積，即恰等于系統(tǒng)損失的機(jī)械能。3.摩擦力做功與生熱的問題在具體問題中的應(yīng)用摩擦力做功與生熱的問題在具體問題中的應(yīng)用，是高考中一個(gè)重要的知識(shí)點(diǎn)，尤其在多個(gè)物體的相互作用和物體間的復(fù)雜作用中出現(xiàn)的頻率教高，而且對(duì)于這一部分的考查要求很高，以下就根據(jù)具體的習(xí)題加以分析。3.1在水平滑塊與木板之間的應(yīng)用如圖五所示質(zhì)量為m的木板以速度v在光滑的水平面向左運(yùn)動(dòng)一質(zhì)量

7、為m的小木塊以同樣大小的速度從木板左端向右運(yùn)動(dòng)若它們之間的滑動(dòng)摩擦因數(shù)為求木塊能在木板上滑動(dòng)多遠(yuǎn)分析與解答：將木板與木塊視為系統(tǒng)此系統(tǒng)動(dòng)量為零根據(jù)動(dòng)量守恒可知當(dāng)小木塊相對(duì)于木板靜止時(shí)木塊靜止則轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的機(jī)械能為：21mv221mv2=mgs木塊在木板上滑行的距離為s：s=v2g3.2在傳送帶問題中的應(yīng)用如圖六所示，水平傳送帶AB長(zhǎng)L=8.3m質(zhì)量為M=1kg的木塊隨傳送帶一起以v1=2ms的速度向左勻速運(yùn)動(dòng)(傳送帶的速度恒定)木塊與傳