摩擦力做功常見問題淺析

趙修寧

摘要：文章主要針對摩擦力做功常見問題進行分析，結合當下物理摩擦力教學的發展現狀為根據，從作用點的移動與作用點的位移是否相同、人在移動時靜摩擦力是否做功、相互作用靜摩擦力總功是否為零等方面進行深入研究與探索，目的在于更好的推動物理摩擦力教學的發展與完善。

關鍵詞：摩擦力 常見問題 物理教學

在高中物理學習過程中，摩擦力有著較為重要的學習地位與相應的難度，同時也是高考中經常出現的問題之一。另一方面在各種因素的影響下，我們學生在對摩擦力做功知識學習過程中經常出現相應的問題，使其對該知識的掌握存在缺陷，進一步對其學習質量產生較為直接的影響。為此我們對摩擦力做功常見問題進行充分分析并進行合理解決，較好的提高學生的學習質量，為其發展創造良好的條件。

一、作用點的移動與作用點的位移是否相同

通過對功知識進行深入研究可以發現，功的位移主要是力的作用點發生了相應的改變。在對摩擦力做功進行分析過程中通常出現相應的問題例如：一個物體在固定的平面上進行滑動，這時滑動摩擦力對移動物體作負功，同時滑動摩擦力對固定平面是否也存在相應的功，其中平面在受到滑動摩擦力的作用點是否在物體移動過程中發生移動，能否將作用點發生移動的距離為作用點的位移，進一步認為滑動摩擦力對平面做負功。

其答案是否定的。在這一問題中固定平面機械能沒有出現任何改變，通過“功能聯系”可知滑動摩擦力對桌面沒有做功。滑動摩擦力在對移動物體做負功過程中將產生的各種能充分的轉變為熱能。物體在固定的平面上進行相應移動過程中物體個點逐漸為滑動摩擦力的作用點，其中各作用點沒有出現位移現象，所以對移動物體的摩擦力不做功。

通過上述事例我們可知，作用點的移動與作用點的位移之間存在較大的差距。

二、相互作用靜摩擦力總功是否為零

在各種物理學習資料上都有著相應的說明：相互作用摩擦力所做功的總和為零。但在相應的情況下對其進行分析過程中還存在著相應的問題。例如：人員模型問題。當人在靜止的船上進行走動時，船與人受到的靜摩擦力方向與人船的運動方向相一致，其中船與人的動能同時提升。在剛剛接觸這一問題時，相互作用的摩擦力都對相應的物體做正功，在兩者之和相加時其值不為零。但進行深入研究則發現，人在靜止的船上進行移動過程中，船與腳的位移相同，由于經摩擦力相對靜止，做功方向相反。因此腳對船做正功，船對腳作負功。相互作用靜摩擦力總功同樣為0。人發生移動的主要原因為人身體構造產生了相應的動能，其中動能的增加主要為人力內力做功將生活能充分的轉變為機械性。再如：運動員在在進行體能訓練期間的設施，在運動員腰間栓相應的繩索并水平穿過相應的滑輪，繩子另一端栓有相應的重物，人在移動過程中傳送帶發生相應的移動但人體重心沒有發生變化。在對這種類型問題進行分析過程中，學生通常認為人與傳送帶間的摩擦力為靜摩擦力，其對傳送帶做正功，同時由于人的重心沒有發生改變，因此對人不做功。但這種分析是錯誤的。在這種問題中不能將人看成一個質點。在靜摩擦力發生相應作用時，人員的傳送帶是靜止的，因此腳與傳送帶的位移是相同的，也就是靜摩擦力對傳送帶做正功，對腳做負功，其總功之和仍為0。

三、人在移動時靜摩擦力是否做功

我們在對摩擦力做功知識進行學習過程中，人在移動時靜摩擦力是否做功問題也是我們學生常見的問題之一。一些同學認為人在移動期間主要承受豎直向上的支持力與向下的重力，與此同時，還還會受到移動方向的經摩擦力，在摩擦力的做功下人發生位移變化，其中方向相同，因此經摩擦力對人做正功。另一些同學則認為，人在移動時在靜摩擦力的作用下使其重心前移，同時一定方向與地面的支持力為垂直關系，不是讓重心發生移動的做功力。在人前傾期間，腳沒有發生改變，其自身的重心則發生前移現象，這時靜摩擦力作工則為經摩擦力乘以人體重心移動的距離，所以經摩擦力做正功。

利用“功能聯系”可以較好的確認經摩擦力對人不做功。其主要原因為地面沒有為人們的提供相應的動能。與此同時，結合學生的想法，人在行走移動過程中，經摩擦力產生的作用點也在發生著相應的變化，其中作用點的移動也不屬于作用點的位移。人在實際行走過程中腳與地面發生接觸時速度為0，因此腳的移動 ，同時摩擦力在作用在其他接觸位置是，其做功通常為0。所以在人進行行走期間經摩擦力的做功為0。另一方面，學生在對這一問題進行分析過程中不能將人看做一個質點，也就是不能將重心的移動當做摩擦力作用點的位移。

這是學生們可能出現相應的迷茫，若地面對人沒有進行相應的做功，人是怎樣進行運動的，其動能的來源是什么？為了對這一問題進行回答，應對物理教材中動能的主要概念進行明確，其主要適用于可看做質點的物體，但人在移動過程中全身的肌肉都會出現相應的相互作用，因此不能將人看做一個質點。以相應的物理知識為基礎，人們進行運動期間外力與內力做功的總和為人運動動能的增量，其中外力不做任何功，主要是利用人里肌肉進行做功，也既是人在運動時將生物能轉化為動能。

四、結語

綜上所述，在物理教學過程中，摩擦力做功知識有著較為重要的作用。但摩擦力做功知識難度相對較高，學生不能對其進行較為良好的掌握，知識其物理學習質量較為缺失。因此教師在摩擦力做功知識教學過程中，應結合實際教學情況對摩擦力做功中常見的問題進行分析與講解，在提高學生對相關問題理解程度的同時，促進其物理學習質量的提升，為學生的發展創造良好的條件。

參考文獻：

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（作者單位：山東東營勝利油田第一中學2015級6班）endprint