高中物理摩擦力做功的常見問題分析

歐楚灝

【摘 要】站在學生的角度上，針對高中物理摩擦力做功的特征進行分析，并在對摩擦力做功特征形成深入認識的背景下，詳細的分析在高中物理知識學習過程中，有股那魚摩擦力做功方面的問題，希望可以通過這一篇文章，在日后學生學習摩擦力做功知識的過程中，起到一定促進性作用，最終在我國教育事業(yè)發(fā)展過程中，做出一定貢獻。

【關鍵詞】高中物理；摩擦力做功；常見問題；分析；現(xiàn)階段

一、問題研究背景及意義

在高中物理課程學習過程中，有一些同學認為掌握摩擦力領域當中的知識，是一件十分困難的事情，尤其是靜摩擦力方面的知識，這一個階段的理論知識十分難以理解，在解答摩擦力做功問題的時候，出現(xiàn)錯誤的幾率非常高。實際上，學生假如想要對摩擦力做功理論知識形成深入的認識，首先應當對摩擦力做功特征形成深入的認識，而后了解摩擦力做功的基本性質及特征，并勤加練習，讓相應的知識可以得到靈活應用，因此學生就可以簡單的完成摩擦力做功領域當中的各個問題。

二、摩擦力做功的特征研究分析

學生學習摩擦力知識的過程中，首先應當認識到的問題是，無論是靜摩擦力還是滑動摩擦力，都可以做正功、負功或者不做功，比方說傳送帶問題，靜摩擦力會對傳送帶上的物體做正功，但是對傳送帶本身不會做功，在靜摩擦力做功的過程當中，僅僅是傳送帶系統(tǒng)當中計息能完成內部相互轉換而已，在此背景下摩擦力作為重要的作用是對機械能進行傳導，機械能在這個過程當中并不會轉換為其他能量。另外在滑動摩擦力做功的過程當中，不單單機械能會在這個過程當中相互轉換，機械能也會和其他能量在這個過程當中相互轉換。在相互摩擦的物理系統(tǒng)當中，一對滑動摩擦力相互之間做的功都是負功，絕對值等于產(chǎn)生的相對位移和滑動摩擦力之間的乘積。換一種說法，就是在裝置當中消耗掉的機械能，一對經(jīng)摩擦力做功的時候，它們之間的代數(shù)總和是0。

三、靜摩擦力做功

單一靜摩擦力做功。大部分學生對靜摩擦力做功難以形成深入的認識，認為靜摩擦力是在靜止的物體當中產(chǎn)生的，因此靜摩擦力一定對物體不做功，實際上并不是這樣，依據(jù)實際生活經(jīng)驗，對靜摩擦力做功的情境進行分析。

用手將一個啤酒瓶子握住，讓啤酒瓶呈現(xiàn)出來一種豎直的狀態(tài)。針對啤酒瓶的受力情況進行分析，可以得知的是，啤酒瓶遭受到手對它向上的摩擦力。當手和啤酒瓶向上多勻速運動的時候，產(chǎn)生的位移是向上的，手對啤酒瓶的靜摩擦力是動力，因此會對啤酒瓶做正功；當手和啤酒瓶向下多勻速運動的時候，產(chǎn)生的位移向下，手對啤酒瓶的靜摩擦力是阻力，因此會對啤酒瓶做負功；當手和啤酒瓶在水平面之上做勻速運動的時候，會產(chǎn)生水平方向的位移，手對啤酒瓶的靜摩擦力方向和位移的方向之間相互垂直，因此不會對啤酒瓶做功。

從上文當中提及的實際例子當中可以觀察到的是，靜摩擦力可以既可以對物體做正功，也可以做負功， 甚至還可以不做功，關鍵是物理受到的靜摩擦力方向及其運動方向之間的關系。

摩擦力可以對物體不做功。放置在水平圓盤之上的一個物體m，隨著圓盤一起繞過圓盤中心軸線做勻速圓周運動，物體m始終和圓盤處于相對靜止狀態(tài)，求圓盤對物體的靜摩擦力對物體做的功。

因為物體會隨著圓盤一起做勻速圓周運動，圓盤對物體的靜摩擦力提供物體需要使用到的向心力，也就是物體承受的靜摩擦力方向指向的是圓盤中心。因為靜摩擦力方向隨時都和物體所的圓周運動之間的方向是垂直的，因此靜摩擦力不會對物體做功。

由上文中的分析，可以得知的是，靜摩擦力既可以而對物體做正功，也可以做負功，還可以不做功，在對靜摩擦力做功情況進行判斷的時候，首先應當對摩擦力方向和物體對地位移之間的關系形成深入的認識，在靜摩擦力方向和物體對地位移方向相同的情況下，靜摩擦力是物體運動的動力，靜摩擦力對物體做正功；在靜摩擦力方向和物體位移方向相反的情況下，靜摩擦力是物體運動過程中的阻力，靜摩擦力對物體做負功，在靜摩擦力的方向和物體位移方向之間垂直的情況下，靜摩擦力既不是動力也不是阻力，靜摩擦力就不會對物體做功。

四、滑動摩擦力做功問題

滑動摩擦力會讓物質運動的速度提升，在此情況下，滑動摩擦力表現(xiàn)出來的是對這一種物質做正功，在粗糙水平地面上，一臺汽車停留在地面上，在車內部粗糙的表面當中，放置一個質量是m的木塊，在此情況下，汽車向右運動，在經(jīng)過s距離之后，這一項汽車上的木塊向右做一定相對運動，相對位移是S，在這一個過程當中，滑動摩擦力會對物體做多少功。

在汽車向右運動的過程當中，木塊相對汽車會向左做運動，這個木塊承受的滑動摩擦力方向水平向右，汽車在向右運動的過程當中，汽車上的木塊和地面之間產(chǎn)生的位移距離是S-s，并且方向是水平向右。因此在這個過程當中，滑動摩擦力對汽車上的木塊始終都會做正功。做功的大小W=FScos=umg（S-s），但是滑動摸出來相對于汽車來說卻是在做負功，數(shù)值是W=umgScosπ-umgS。這一組滑動摩擦力對汽車和木塊兩個物體之間的做功總和是-umgs。所以滑動摩擦力對于汽車和木塊這一個系統(tǒng)來說，做的仍然是負功。

也有有另外一種情況，雖然水平桌面?zhèn)€受到木塊向右運動過程中形成的滑動摩擦力的阻礙作用，但是桌面在這個過程當中，并沒有發(fā)生任何運動。換一種說法，在滑動摩擦力的作用之下，和地面相對的桌面產(chǎn)生的位移距離始終都是0，做的功也是0.所以滑動摩擦力在這樣一個過程當中，并不會對桌面做功。

五、結語

總而言之，在高中物理知識學習過程中，靜摩擦力做功問題是高考考試環(huán)節(jié)當中的重難點問題，所以針對高中物理學科學習的同學來說，針對摩擦力做功問題開展專項研究工作，可以讓自身的成績得到大幅度提升。筆者依據(jù)自身的高中物理知識學習實際經(jīng)驗，為大家風向摩擦力領域當中的問題，希望可以在日后學生學習摩擦力知識的過程中，起到一定借鑒性作用，最終在我國社會經(jīng)濟發(fā)展進程向前推進的過程中，做出一定貢獻。

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