1、完美WORD格式.整理专业资料分享磨擦力做功与形成热能的关系众所周知，恒力做功的公式为W=F.ScosB,但当成功的力涉及到磨擦力时，常常会使问题变的复杂化我们晓得磨擦力属于“耗散力”，做功与路径有关，假如考虑磨擦力做功的过程中与形成热能关系时，好多中学生都会对之束手无策，从近几年的中考命题中，这类问题是重点也是难点问题，以下就针对磨擦力做功与形成热能的关系作一总结的剖析1.磨擦力做功的特性与形成热能的机理依据，费曼数学学课件中的描述：“摩擦力的起因：从原子情况来看，互相接触的两个表面是不平整的，它们有许多接触点，原子似乎粘接在一起，于是，当我们拉开一个正在滑动的物体时，原子啪
2、的一下分开，随及发生震动，过去，把这些磨擦的机理想像的很简单，表面起因只不过遍布凸凹不同的形状，磨擦起因于抬升滑动体跨过凸出部份，而且事实不可能是这样的，由于在这些情况中不会有能量损失，而实际是要消耗动力的。动力消耗的机理是当滑动体撞击凸出部分时，凸起部份发生形变，接着在两个物体中形成波和原子运动，过了一会儿，形成了热。”从以上对磨擦力做功与形成热能的机理的描述，我们从微观的角度了解到磨擦生热的机理，”所以，我们对“做功”和“生热”实质的解释是：做功是指其中的某一个磨擦力对某一个物体做的功，并且通常都是以地面为参考系的，而“生热”的实质是机械能向内能转化的过程。这与一对互相作用的磨擦力
3、所做功的代数和有关。为了说明这个问题，我们首先应当明晰磨擦力做功的特性.2.磨擦力做功的特性.我们学习的磨擦力包括动磨擦力青河磨擦力，它们的做功情况是否相同呢？下边我们就分别从各自做功的特性逐一剖析。2.1静磨擦力的功静磨擦力似乎是在两个物体没有相对位移条件下出现的力，但这不等于静磨擦力做功一定为零。由于遭到静磨擦力作用的物体仍然可以相对地面或其它参考系发生位移，这个位移若果不与静磨擦力垂直，则静磨擦力必定制功，假如叠在一起的两个铁块A、E摩擦力做功一定生热吗，在拉力F的作用下顺着光滑水平面发生一段位移s，图一所示，则A物体遭到往前的静磨擦力f。对A作正功W=f0ss图一图在圆锥体沿水平面往前无滑
4、滚动时，(图二所示)，尽管圆锥体相对地面存在位移，但地面对车轮的静磨擦力f。并不做功，这时，不能觉得滚动的圆锥体是一个质点，从地面参考系来看，在一段微小时间间隔内，f。作用于地面接触的圆锥体边沿一点A,对于静磨擦力f。而言A的瞬时速率va=0,故A的微小位移dr=vadt=0,元功为零，下一个微小时间间隔内，静磨擦力f0则作用在另一个质点E,同样元功为零所以滚动过程中静磨擦力f0对圆锥体做功为零.在此过程中，滚动磨擦要制止圆锥体滚动，柱体须要克服这些制约消耗能量做功，但这主要是克服滚动过程中地面形变后形成的支持力所造成的阻转矩的功.中学阶段，通常我们只剖析第一种情况的静摩
5、擦力的做功情况.由以上剖析，我们可以归纳出静磨擦力做功有以下特性：1、静磨擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功.2、在静磨擦力做功的过程中，只有机械能的互相转移，而没有机械能互相为其它方式的能.3、相互作用的系统内，一对静磨擦力所做的功的和必为零。所以，我们可以得出推论，静磨擦力做功但不生热。2.2.动磨擦力的功的特征滑动磨擦力对物体的相对滑动起制约作用，但滑动磨擦力对物体所做的功并非一定为负功。如图三所示，置于加速行驶的车箱中的货物，相对车箱向后滑动，遭到往前的滑动磨擦力在一断时间间隔内，货物相对地面参考系往前联通了s,则滑动磨擦力对货物做功：W=fsF面就来讨论一下，在
6、做功的过程形成了多少内能。(图四所示)顶端粗糙的货车，置于光滑的水平面上，具有一定速率得到小铁块由货车上端滑上货车，当铁块与货车相对静止时铁块相对货车的位移为d，货车相对于地面的位移为s,则滑动磨擦力对铁块做功为可木=f(d+s)(1)由动能定律得铁块的动能增量为Ek木=f(d+s)(2)滑动磨擦力对货车做功为可车=fs(3)同理，货车动能增量为Ek车=fs(4)由(2)(4)两式相减得：Ek木+Ek车=fd(5)(5)式表明铁块和货车组成的系统的机械能的降低等于滑动磨擦力与相对于货车的位移的乘积，这部份能量转化为内能，即生热。综上所述，滑动摩
7、擦力做功有以下特性：滑动磨擦力可以对物体做正功，也可以对物体做负功。一对滑动磨擦力做功的过程中，能量的转化有两种情况，一是互相磨擦的物体之间机械能的转移；二是机械能转化为内能，转化为内能的量值等于滑动磨擦力与相对位移乘积即：Q=f滑动S相对互相磨擦的系统内摩擦力做功一定生热吗，一对滑动磨擦力所做的功总是负值，其绝对值恰等于滑动磨擦力与相对位移的乘积，即恰等于系统损失的机械能。3.磨擦力做功与生热的问题在具体问题中的应用磨擦力做功与生热的问题在具体问题中的应用，是中考中一个重要的知识点，尤其在多个物体的互相作用和物体间的复杂作用中出现的频度教高，但是对于这一部份的考查要求很高，以下就按照具体的习题加以剖析。
8、3.1在水平滑块与木板之间的应用如图五所示,质量为m的木板，以速率v在光滑的水平面向左运动，一质量为m的小铁块以同样大小的速率从木板上端往右运动，若它们之间的滑动磨擦质数为卩,求铁块能在木板上滑动多远？剖析与解答：将木板与铁块视为系统，此系统动量为零，按照动量守恒可知，当小铁块相对于木板静止时，铁块静止，则转化为内能的机械能为:1丄222mv+2mv=匕mgs铁块在木板上滑行的距离为s:2,s=v/fig3.2在传送带问题中的应用如图六所示，水平传送带AB长L=8.3m，质量为M=1kg的铁块随传送带一起以vi=2m/s的速率向左匀速运动(传送带的速率恒定)，铁块
9、与传送带间的动磨擦质数i=0.5,当铁块运动至最上端A点时，一颗质量为m=20kg的炮弹以v0=300m/s水平往右的速率正对射入铁块并穿出，穿出速率u=50m/s,之后每隔1s就有一颗子弹射向铁块，设子弹射穿铁块的时间极短，且每次射入点各不相在被第二颗炮弹击中前，铁块往右运动离A点的最大距离？铁块在传送带上最多能被多少炮弹击中？从第一颗子弹射中铁块到铁块最终离开传送带的过程中，炮弹、木块和传送带这一系统所形成的2热能是多少？(g=10m/s剖析与解答：第一颗子弹射铁块的过程中动量守恒，得:mv-Mvi=mu+Mv,v2=3m/s铁块往右做减速运动，加速度为：a=g=5m
10、/s铁块速率降低到零所用的时间为11：11=v2/a=0.6s8.3m.铁块从B断落下，所以铁块在传送带上最多能被16颗炮弹击中.(3)第一颗炮弹击中穿出过程中形成的热量为Q=2mv?+2Mv2mu-2MV22铁块往右减速运动过程相对传送带的位移为S3=vit1+si,形成的热量为Q=imgs铁块向左加速运动过程中相对传送带的位移为s4=v1t2-s2,形成的热量为Q3=imgs第16颗子弹射入后铁块滑行时间为13,1v2t3-2at32=0.8,t3=0.4s.铁块与传送带的相对位移为S5=v1t3+0.8,形成的热量为Q=卩mgs全过程
11、中形成的热量为：Q=15(Qi+Q2+Q3)+Qi+Q4=14155.5J.3.3在复杂化学过程中的应用如图，长木板ab的b端固定一档板，木板连同档板的质量为M=4.Okg,a、b宽度离s=2.0m。木板坐落光滑水平面上。在木板a端有一小物块，其质量m=1.0kg，小物块与木板间的动磨擦质数J=0-10，它们都处于静止状态。现令小物块以初速v=4.0m/s沿木板往前滑动，直至和档板翻车。碰撞后，小物块刚好回到a端而不脱离木板。求碰撞过程中损失的机械能。解析：设铁块和物块最后共同的速率为v,由动量守恒定理mv0=(mM)vW表示在这段时间内磨擦力对木板所做S2
12、表示从碰撞后顿时到物块回到a端时用W表示同样时间内磨擦力对物块所设全过程损失的机械能为E,EJmv：(mM)v222用S1表示从物块开始运动到碰撞前顿时木板的位移,的功。用W表示同样时间内磨擦力对物块所做的功。用木板的位移，W表示在这段时间内磨擦力对木板所做的功。做的功。用W表示在全过程中磨擦力做的总功，则W=-mgs?Wmg(S2-s)W=V+V2+W+W用E1表示在碰撞过程中损失的机械能，则Ei=EW由一式解得Ei1mM2mMvo-2mgs代入数据得Ei=2.4J以上是按照逐一的剖析物体在分过程中运动情况，从求解在不同的位移中，磨擦力做功的总代数和来突破
13、的，但笔者觉得本题有更简捷的思路：另解：按照能量守恒定理得：全过程损失的总机械能为E,部份在碰撞过程中损失即E1，另一部份转化为内能Q,其中转化为内能部份内能的量值等于滑动磨擦力与相对位移的乘积，从初始物块开始运动到刚好回到a端而不脱离木板的全过程中，相对位移为2s，即内能可求；设铁块和物块最后共同的速率为v,由动量守恒定理mv=(mM)v设全过程损失的机械能为E,E=-mv2-(mM)v222依据能量守恒定理：E=E+Q;q=f滑动.S相对=2mgs由一式解得的答案是相同的，E1=2.4J。点评：这两道综合题主要考查的是对有关磨擦力做功与形成热能的理解，对于生热的求解，关键理解转化为内能的量值等于滑动磨擦力与相对位移的乘积即：Q=f滑动.S相对，把握这一点，问题都会迎刃而解了，在一些复杂化学过程，灵活应用，会起到事半功倍的疗效。