在中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)過(guò)程中,大多數(shù)的中學(xué)生對(duì)于磨擦力做功問題,存在好多理解和認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)。以下就針對(duì)你們?cè)趯W(xué)習(xí)該部份知識(shí)的過(guò)程中出現(xiàn)的一些問題進(jìn)行歸納、總結(jié)和剖析,以使朋友們深刻理解磨擦力做功的內(nèi)涵,達(dá)到靈活應(yīng)用的目的。
在小學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中遇見的好多問題中,磨擦力都制約物體運(yùn)動(dòng),對(duì)物體做負(fù)功滑動(dòng)摩擦力方向的判斷,這就很容易使我們形成一種錯(cuò)覺:磨擦力總是做負(fù)功。雖然,無(wú)論是靜磨擦力還是滑動(dòng)磨擦力滑動(dòng)摩擦力方向的判斷,對(duì)一個(gè)物體所做的功均可正、可負(fù),也可為零。不能覺得磨擦力總是對(duì)物體做負(fù)功。判定一個(gè)力是做正功還是做負(fù)功,要看這個(gè)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(yùn)動(dòng)時(shí),靜磨擦力做正功;手握重物向上運(yùn)動(dòng)時(shí),靜磨擦力做負(fù)功;手握重物不運(yùn)動(dòng)時(shí),靜磨擦力不做功。
在行駛的車上,一個(gè)物體沿斜面向車行的方向滑下,滑動(dòng)磨擦力做負(fù)功;假如物體沿斜面向車行的反方向滑下,滑動(dòng)磨擦力做正功;用板擦擦黑板,滑動(dòng)磨擦力對(duì)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(yùn)動(dòng)。這一過(guò)程中,水平面對(duì)A的滑動(dòng)磨擦力fA做負(fù)功,而靜磨擦力對(duì)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(dāng)A往右滑出時(shí),因B沒有位移,故B所受的滑動(dòng)磨擦力fB對(duì)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(dòng),B因?yàn)槭蹵對(duì)B的滑動(dòng)磨擦力fB(方向水平往右)的作用,也跟隨往右滑行。其實(shí)這一過(guò)程中,B所受的滑動(dòng)磨擦力fB對(duì)B做了正功。
2、一對(duì)靜磨擦力所做功的代數(shù)和一定為零?
對(duì),當(dāng)兩物體間的磨擦力為靜磨擦力時(shí),因?yàn)閮晌矬w間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng),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(gè)靜磨擦力所做功必將一正、一負(fù),絕對(duì)值相等。為此,一對(duì)靜磨擦力所做功的代數(shù)和必將為零。
3、一對(duì)滑動(dòng)磨擦力所做功的代數(shù)和一定為負(fù)值,對(duì)嗎?
當(dāng)兩物體間的磨擦力為滑動(dòng)磨擦力時(shí),因?yàn)閮晌矬w間有了相對(duì)運(yùn)動(dòng),故兩物體的位移必不相同。滑動(dòng)磨擦力對(duì)兩物體做功的代數(shù)和一定不為零。可以證明,一對(duì)滑動(dòng)磨擦力所做功的代數(shù)和一定為負(fù)值。
如圖4中,A、B間的滑動(dòng)磨擦力對(duì)A做負(fù)功,對(duì)B不做功,代數(shù)和為負(fù)值。又如圖5中,A對(duì)B的滑動(dòng)磨擦力做正功,B對(duì)A的滑動(dòng)磨擦力做負(fù)功,但A的位移小于B的位移,故代數(shù)和仍為負(fù)值。一對(duì)滑動(dòng)磨擦力做功的代數(shù)和總為負(fù)值,說(shuō)明了在有滑動(dòng)磨擦力作用時(shí),一定有一部份機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
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