在中學數學教學過程中,大多數的中學生對于磨擦力做功問題,存在好多理解和認識上的誤區。以下就針對你們在學習該部份知識的過程中出現的一些問題進行歸納、總結和剖析,以使朋友們深刻理解磨擦力做功的內涵,達到靈活應用的目的。
在小學數學學習中遇見的好多問題中,磨擦力都制約物體運動,對物體做負功滑動摩擦力方向的判斷,這就很容易使我們形成一種錯覺:磨擦力總是做負功。雖然,無論是靜磨擦力還是滑動磨擦力滑動摩擦力方向的判斷,對一個物體所做的功均可正、可負,也可為零。不能覺得磨擦力總是對物體做負功。判定一個力是做正功還是做負功,要看這個力的方向與位移方向之間的傾角α是滿足0°≤α
比如,手握重物向下運動時,靜磨擦力做正功;手握重物向上運動時,靜磨擦力做負功;手握重物不運動時,靜磨擦力不做功。
在行駛的車上,一個物體沿斜面向車行的方向滑下,滑動磨擦力做負功;假如物體沿斜面向車行的反方向滑下,滑動磨擦力做正功;用板擦擦黑板,滑動磨擦力對黑板不做功。
如圖1,A、B疊置于水平面上,用水平力F拉A,使A、B以一起沿水平面做勻加速直線運動。這一過程中,水平面對A的滑動磨擦力fA做負功,而靜磨擦力對B卻做正功(B所受的靜磨擦力fB方向水平往右)。
如圖2,B用水平繩與墻面相連,當A往右滑出時,因B沒有位移,故B所受的滑動磨擦力fB對B做功為零。如圖3,以水平力拉A,使A沿B的上表面向右滑動,B因為受A對B的滑動磨擦力fB(方向水平往右)的作用,也跟隨往右滑行。其實這一過程中,B所受的滑動磨擦力fB對B做了正功。
2、一對靜磨擦力所做功的代數和一定為零?
對,當兩物體間的磨擦力為靜磨擦力時,因為兩物體間無相對運動,故兩物體的位移相同。
兩物體互相作用的靜磨擦力大小相等、方向相反,因此這兩個靜磨擦力所做功必將一正、一負,絕對值相等。為此,一對靜磨擦力所做功的代數和必將為零。
3、一對滑動磨擦力所做功的代數和一定為負值,對嗎?
當兩物體間的磨擦力為滑動磨擦力時,因為兩物體間有了相對運動,故兩物體的位移必不相同。滑動磨擦力對兩物體做功的代數和一定不為零。可以證明,一對滑動磨擦力所做功的代數和一定為負值。
如圖4中,A、B間的滑動磨擦力對A做負功,對B不做功,代數和為負值。又如圖5中,A對B的滑動磨擦力做正功,B對A的滑動磨擦力做負功,但A的位移小于B的位移,故代數和仍為負值。一對滑動磨擦力做功的代數和總為負值,說明了在有滑動磨擦力作用時,一定有一部份機械能轉化為內能。
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