高中物理摩擦力做功的常見問題分享

摘 要：在高中物理的學習中，摩擦力做功是一項重要的學習內容，在高考考查中占有較重比例。但是很多同學都感覺摩擦力部分比較難學，尤其是靜摩擦力掌握起來更加困難。而要想弄清楚摩擦力做功的問題，就要明確摩擦力做功的特點以及力對物體做功問題的常規求解方法。基于此，本文在分析物理摩擦力做功特點的基礎上，對高中物理中摩擦力做功的常見問題進行了分析，希望本文的分享對提高大家的學習效率能有所幫助。

關鍵詞：高中物理;摩擦力做功;基本特點;常見問題

一、 物理摩擦力做功的特點

在高中物理學習過程中，滑動摩擦力以及靜摩擦力都可做正功或負功，同時也存在不做功的情況，例如皮帶在傳送的過程中，皮帶會受到靜摩擦力正功的影響，而皮帶則處于不做功的狀態。靜摩擦力在做功的過程中僅能實現機械能之間的相互轉化，在這一狀態下靜摩擦力的主要職能就是傳遞機械能，且機械能無法轉化為其他形式的能?；瑒幽Σ亮υ谧龉Φ倪^程中，不僅可以實現機械能之間的相互轉化，還可以實現機械能與其他形式能之間的相互轉化。在相互作用的系統中，一對靜摩擦力在做功時的代數和為“0”。在相互摩擦力系統中，系統所消耗的機械能為負值，即一對摩擦力做的功均是負值，且絕對值等于相對位移與摩擦力的乘積。當某一物體受到摩擦力影響時，這個物體運動的方向會與另一物體運動的方向相對相反，且受摩擦力的方向與另一物體的相對運動趨勢方向也相反。根據公式f=μN可以得出摩擦力的大小，并通過第二定律計算出物體受力以及物體當時的運動狀態。

二、 滑動摩擦做功問題分享

（一） 滑動摩擦力對物體做負功

在物體運動的過程中，滑動摩擦力會對其產生一定的影響，所以物體需要克服摩擦力的阻礙，此時滑動摩擦力對于物體的做功則為負。下面通過例題分享負功的解題方式：

【例1】 將質量等于m的木塊置于水平且粗糙的桌面，依靠外界的拉力F向右運動，當移動的距離等于S時，計算滑動摩擦力對于木塊的做功。設定木塊與桌面之間的摩擦因數為μ，則具體運動如圖1所示：

解：當木塊在桌面上依靠外界力量F向右運動時，根據摩擦力理論的相關知識可知，便可計算出木塊與桌面之間摩擦力之間的摩擦力：f=μmg。根據題目可知，摩擦力的方向水平向右，對此可以依公式w=fScosθ，能夠得出W=μmgScosπ=-μmgs，由于此時滑動摩擦對木塊做負功，所以最終結果小于0。通過上述解題方式可以發現，主要熟練掌握并運動物理課程中的公式、理論便可以降低解題的難度，提高學習質量。

（二） 滑動摩擦力對物體做正功

摩擦力在某些情況下可幫助物體進行運動，這時，滑動滑動摩擦力會對物體做正功。

【例2】 一輛車的粗糙表面上方有一個質量為m的物體停在水平地面上，當車向右運動的位移為S時，車上的物體會相對向左運動，位移為S′，如圖2所示，問滑動摩擦力對物體m的做功為多少？

解：當小車在向右運動的過程中物體會朝向相對于小車相反的方向進行運動，因此，物體所受到的摩擦力的方向是向右的，小車與濃重，車上的物體與地面形成的相對位移為S-S′，且方向向右，因此滑動摩擦力在這一過程中對車上物體做正功，大小為W=FScosθ=μmg（S-S′），而摩擦力在這一過程中對這個小車做負功，摩擦力做功為W′=μmgScosπ=-μmgS，而這一對滑動摩擦力在運動過程中對兩個物體做功的總和為W=W+W′=μmg（S-S′）+（-μmgS）=-μmgS′，為負值。

（三） 滑動摩擦力的無功問題

在物理課程的學習中，重點分析滑動摩擦力對物體的負功、正功，而實際上還存在無功現象。以圖1為例，盡管木塊在向右運動的過程中，會對桌面產生滑動摩擦力的效果，但是桌面并不會因為摩擦而隨著木塊同時運動。簡言之，物體在滑動摩擦的作用下，其自身與地面的位移距離始終為0，其做功也等于0，因此說明滑動摩擦力并未對物體產生做功，即0。

三、 靜摩擦力做功問題分享

兩個相互接觸的物體，當其接觸表面之間有相對滑動的趨勢，但尚保持相對靜止時，這種阻力稱為靜滑動摩擦力，簡稱靜摩擦力，一般用f表示。對于靜摩擦力的學習，也是部分同學學習物理知識的難點，接下來通過第三個例子分享靜摩擦力做功的問題。

【例3】 如圖3所示，一傳送帶與水平地面夾角為θ，同時在傳送帶上放置一個物體，相對于傳送帶來說物體始終處于靜止狀態，當傳送帶勻速將物體向下傳送時，靜摩擦力對物體的做功是多少？

解：當傳送帶勻速將物體向下傳送時，物體與地面相對的位移方向是沿著斜面向下，而在這一過程中傳送帶對物體的靜摩擦力和物體重力沿斜面的分力平衡，物體所受靜摩擦力方向與其位移方向相反，因此在傳輸過程中靜摩擦力對傳送帶上的物體做負功。同理，若是圖中的傳送帶是勻速向上傳送物體靜摩擦力就對物體做正功。此外，若是物體與地面始終保持靜止狀態，在受摩擦力的影響下沒有產生位移，則這一過程中靜摩擦力就沒有對物體做功。在同學們學習物理的過程中，應根據物體承受的摩擦力以及物體的運動方向來判斷靜摩擦力是否對物體做功或者做的是何種功，通過理智的判斷和分析最終得出結論。

四、 結束語

綜上所述，摩擦力做功問題是物理學習中常見的問題，對有些高中生來講具有一定的難度。但是，只要同學們認真學習，在課堂上認真聽取教師對典型例題的講解，同時提高自身的理解分析能力，將摩擦力做功問題歸類，掌握每種類型題的解題方式，解決學習過程中的疑點與難點，從而提高解題效率，提升學習質量，為今后的物理學習奠定堅實的基礎。

參考文獻：

[1]凌右泉.高中物理摩擦力做功的常見問題分享[J].經貿實踐，2016（23）：221.

作者簡介：

宋垚，河北省衡水市，衡水市第一中學。