摩擦力做功和能量转化
第2课时 摩擦力做功与能量转化
第二专题 功和能 第2课时 摩擦力做功与能量转化
姓名：范友祥
校名：厦门第二中学 2019.2.16
考点一 摩擦力做功的特点及应用 [考点解读]
不 同 点
相同 点
类别 比较
能量转化 的方面
一对摩 擦力做 功方面 做功方面
静摩擦力
滑动摩擦力
在静摩擦力做功的过程中，只有机械能从一
例 2 如图所示，固定直杆上套有一个质量为 m 的小球和两根原长均为 L 的轻弹簧，两根 轻弹簧的一端与小球相连，另一端分别固定在杆上相距为 2L 的 A、B 两点。已知直杆与水
平面的夹角为 θ，两弹簧的劲度系数均为
，小球在距 B 点 L 的 P 点处于静止状
态，此时小球受到的摩擦力为最大静摩擦力，且与滑动摩擦力相等，重力加速度为 g。求： （1）从固定点 B 处剪断弹簧的瞬间小球加速度的大小和方向； （2）若小球从 P 点以初速度 v0 沿杆向上运动，恰能到达距 A 点 L 的 Q 点，求初速度 v0
电动机的平均输出功率
代入数据解得 ≈23.39W．
答：（1）A 上升的最大高度 H 为 3.6m；
（2）B 从开始运动到落地前经历的时间 t 为 3.95s，刚落地时的速率为 2
m/s；
（3）B 在传送带上运动的过程中电动机的平均输出功率 为 23.39W．
【点评】解决本题的关键理清 A、B 在整个过程中的运动规律，结合牛顿第二定律和运动学
公式综合求解，知道 B 在传送带上先受到滑动摩擦力，然后受静摩擦力．
内能
两种摩擦力都可以对物体做正功，做负功，还可以不做功
例 1 如图所示，A 物体放在 B 物体的左侧，用水平恒力 F 将 A 拉至 B 的右端，第一次 B
【物理知识点】摩擦力做功与内能的关系
【物理知识点】摩擦力做功与内能的关系
摩擦力做功全部转化为内能，其内能等于滑动摩擦力乘以相对位移。
如果两个物体之间是静摩擦力，则两静摩擦力做的功之和必为零，所以静摩擦力不能产生热量。
两个相互接触并挤压的物体，当它们发生相对运动或具有相对运动趋势时，就会在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力，这种力叫做摩擦力。
摩擦力的方向与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反。
固体表面之间的摩擦力的来因有两个：固体表面原子、分子之间相互的吸引力（化学键重组的能量需求，胶力）和它们之间的表面粗糙所造成的互相之间卡住的阻力。
内能从微观的角度来看，是分子无规则运动能量总和的统计平均值。
分子无规则运动的能量包括分子的动能、分子间相互作用势能以及分子内部运动的能量。
物体的内能不包括这个物体整体运动时的动能和它在重力场中的势能。
原则上讲，物体的内能应该包括其中所有微观粒子的动能、势能、化学能、电离能和原子核内部的核能等能量的总和，但在一般热力学状态的变化过程中，物质的分子结构、原子结构和核结构不发生变化，所以可不考虑这些能量的改变。
但当在热力学研究中涉及化学反应时，需要把化学能包括到内能中。
感谢您的阅读，祝您生活愉快。
摩擦力做功与内能的关系
摩擦力做功与内能的关系嘿，摩擦力做功和内能有关系，这可有意思啦！你想想，就像两个人在拔河，摩擦力就是那股较劲的力。
比如你在地上拖一个箱子，那摩擦力就做功啦。
这时候你会感觉到箱子变热了，为啥呢？这就跟内能有关系啦。
难道不是吗？摩擦力做功会让物体的内能增加。
就像给一个气球打气，气越来越多，气球就鼓起来了。
你拖着箱子走得越费劲，产生的摩擦力越大，箱子的内能就增加得越多。
这多神奇啊！你说是不是？比如你使劲拖一个特别重的箱子，手都能感觉到箱子热得厉害。
内能增加会有啥表现呢？就像一个人生气了，脸会变红。
物体的内能增加了，温度就会升高。
你看那个被摩擦过的地方，是不是有点热呢？这就是内能增加的表现呀。
难道不好玩吗？摩擦力做功也不是一直都让内能增加。
就像有时候你努力了也不一定能成功。
如果摩擦力做的功都转化成其他形式的能量了，那内能可能就不增加啦。
你说这奇不奇怪？比如一个物体在光滑的表面上运动，虽然有摩擦力，但摩擦力没做功，内能就不增加。
内能增加也不一定都是摩擦力做功的结果。
就像你考了好成绩，不一定都是你努力的结果，可能还有运气呢。
比如一个物体被加热了，它的内能也会增加，但这可不是摩擦力做功。
这不是很有趣吗？摩擦力做功和内能的关系还挺复杂呢。
就像一个谜题，得好好琢磨琢磨。
你得知道什么时候摩擦力做功会让内能增加，什么时候不会。
这多有挑战性啊！你敢试试不？比如你做物理实验的时候，就得搞清楚这个关系。
摩擦力做功能让一些东西变得不一样。
就像一个魔术师，能变出各种花样。
比如你用砂纸打磨一个东西，摩擦力做功让这个东西变热了，表面也变得光滑了。
这不是很厉害吗？内能增加也会影响摩擦力做功。
就像两个人互相影响，你对我好，我也对你好。
如果一个物体的内能增加了，它的性质可能会改变，摩擦力做功也会跟着变化。
你想过这一点吗？比如一个热的物体和一个冷的物体，它们受到的摩擦力可能就不一样。
摩擦力做功和内能的关系在生活中也能看到。
就像一个隐藏的宝藏，等你去发现。
关于摩擦力做功与能量转化的问题_张智慧
学知报/2011年/3月/14日/第C06版教学论坛关于摩擦力做功与能量转化的问题绥德中学张智慧在我们生活的世界里，到处充满了摩擦，而我们也离不开摩擦，设想，这个世界没有了摩擦，我们是否能习惯？我们每天的行为、生活，无时无刻在体现能量之间的转化，而这些转化是靠做功来完成。
那么摩擦力就在我们身边，它是怎样做功以及如何进行能量之间的转化呢？一、滑动摩擦力做功与能量转化滑动摩擦力的方向总是与物体间相对运动方向相反，它可以对物体做正功，也可以做负功，还可以不做功。
例如：从研究对象角度来说1、A冲上固定在光滑地面上的物体B上，运动到B的右端，对A而言，它所受到的滑动摩擦力向左阻碍了A、B之间的相对运动，做了负功。
那么对A来说，它的机械能减少转化为由于摩擦而产生的内能。
2、对B而言，尽管A对B有向右的滑动摩擦力，但由于B物体相对地面在力的方向上并没有发生位移，所以A对B的滑动摩擦力对B并没有做功。
那么，B的能量没有变化。
倘若B不固定，A以一定初速度冲上B，在A的“带动下”，B相对地面向右也发生了一段位移。
那么这时候，A对B的滑动摩擦力对B就做了正功，B的机械能要增加。
3、对A、B组成的系统来说，这一对相互作用的滑动摩擦力做功的总和又如何呢？能量如何转化呢？对（1）图来说，B对A的摩擦力WBA=—FBA×L ，WAB=0 ,W合=WAB+WBA=—FBA×L＜0，负功对（2）图来说，WBA=—FBA×（L+S），WAB=FAB×S ，W合=WBA+WAB=—FBA×L ＜0，负功从功能关系角度来说，A、B间发生相对滑动，“摩擦生热”，系统的机械能必然损失转化为内能，原因是A、B系统内力做功之和为负，使系统的机械能损失。
看来，相互作用的两个物体之间，一对滑动摩擦力做功的代数和应该为负值。
二、静摩擦力做功与能量转化静摩擦力的方向总是与物体间的相对运动趋势方向相反。
一对相互作用的摩擦力做功的特点
一对相互作用的摩擦力做功的特点湖北枣阳二中 张锋在高中阶段，许多学生对于相互作用力的做功情况尤其是一对相互作用的摩擦力做功的情况感觉很模糊，甚至是束手无策。
现在我就一对相互作用的摩擦力做功的特点发表一下我的看法。
一．一对静摩擦力做功特点（1） 单个静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。
例如在斜面上静止不动的物体，静摩擦力不做功；与倾斜的传送带一起匀速上升的物体，静摩擦力做正功；与倾斜的传送带一起匀速下降的物体，静摩擦力做负功。
（2） 相互摩擦的系统内，一对静摩擦力所做功的代数和总为零，即021=+W W 。
由于受静摩擦力的物体相对静止，所以他们的位移相等，而一对静摩擦力等大反向，故有0)(21=⋅-+⋅==s f s f W W 。
（3） 在静摩擦力做功的过程中，只有机械能的相互转移（静摩擦力起着传递机械能的作用），而没有机械能转化为其他形式的能。
二．一对滑动摩擦力做功特点（1） 滑动摩擦力总是阻碍物体的相对运动，但不一定阻碍物体的运动，故单个滑动摩擦力可以对物体做正功，也可以对物体做负功，当然也可以不做功。
例如沿粗糙的斜面下滑的物体，滑动摩擦力对物体做负功而对斜面不做功。
（2） 相互摩擦的系统内，一对滑动摩擦力所做功的代数和总为负值，其绝对值恰等于于相对位移的乘积，即恰等于系统因摩擦而损失的机械能。
(Q W W -=+21，其中Q 就是在摩擦过程中产生的内能）。
（3） 一对滑动摩擦力做功的过程中，能量的转化有两种情况：一是相互摩擦的物体之间机械能的转移；二是机械能转化为内能。
转化为内能的数值等于滑动摩擦力于相对位移的乘积，即相对s F Q f ⋅=。
例如：质量为1m 的木板A 静止在光滑的水平面上，A 的上表面动摩擦因数为u,质量2m为物体B 左端以0v 水平冲上A 的上表面，当B 恰好到达A 的右端时二者相对静止。
求:(1)该过程中摩擦力分别对A,B 和系统做的功;(2)系统产生的内能。
摩擦力做功问题及求变力做功的几种方法(学生版)-高考物理热点模型
摩擦力做功问题及求变力做功的几种方法学校：_________班级：___________姓名：_____________模型概述1.摩擦力做功问题1)无论是静摩擦力还是滑动摩擦力都可以对物体可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。
2)静摩擦力做功的能量问题①静摩擦做功只有机械能从一个物体转移到另一个物体，而没有机械能转化为其他形式的能。
②一对静摩擦力所做功的代数和总等于零，而总的机械能保持不变。
3)滑动摩擦力做功的能量问题①滑动摩擦力做功时，一部分机械能从一个物体转移到另一个物体，另一部分机械能转化为内容，因此滑动摩擦力做功有机械能损失。
②一对滑动摩擦力做功的代数和总是负值，总功W =-F f ⋅x 相对，即发生相对滑动时产生的热量。
2.求变力做功的几种方法1．用W =Pt 求功当牵引力为变力，且发动机的功率一定时，由功率的定义式P =W t，可得W =Pt .1)“微元法”求变力做功:情形一：当力的大小不变，而方向始终与运动方向相同或相反时，力F 做的功与路程有关，W =Fs 或W =-Fs ，其中s 为物体通过的路程．情形二：当力的大小不变，运动为曲线时，将物体的位移分割成许多小段,因小段很小,每一小段上作用在物体上的力可以视为恒力,这样就将变力做功转化为在无数多个无穷小的位移上的恒力所做功的代数和,此法适用于求解大小不变、方向改变的变力做功.【举例】质量为m 的木块在水平面内做圆周运动，运动一周克服摩擦力做功W f =F f ⋅Δx 1+F f ⋅Δx 2+F f ⋅Δx 3+...=F f ⋅(Δx 1+Δx 2+Δx 3+...)=F f ⋅2πR2)“图像法”求变力做功:在F -x 图像中,图线与x 轴所围“面积”的代数和就表示力F 在这段位移内所做的功,且位于x 轴上方的“面积”为正功,位于x 轴下方的“面积”为负功,但此方法只适用于便于求图线与x 轴所围面积的情况(如三角形、矩形、圆等规则的几何图形).【举例】一水平拉力拉着一物体在水平面上运动的位移为x 0，图线与横轴所围面积表示拉力所做的功，W =F 0+F 12x3)“平均力”求变力做功:当力的方向不变而大小随位移线性变化时,可先求出力对位移的平均值F =F 0+F 12,再由W =F l cos θ计算,如弹簧弹力做功.【举例】弹力做功，弹力大小随位移线性变化，取初状态弹力为0，则W =F x =0+F k 2x =0+kx 2x =12kx 24.应用动能定理求解变力做功：在一个有变力做功的过程中，当变力做功无法直接通过功的公式求解时，可用动能定理W 变+W 恒=12mv 22-12mv 21，物体初、末速度已知，恒力做功W 恒可根据功的公式求出，这样就可以得到W 变=12mv 22-12mv 21-W 恒，就可以求出变力做的功了．【举例】用力F 把小球从A 处缓慢拉到B 处，F 做功为W F ，则有：W F +W G =0⇒W F -mgl (1-cos θ)=0⇒W F =mgl (1-cos θ)5)等效转换法求解变力做功：将变力转化为另一个恒力所做的功。
小议摩擦力做功及其能量转化
大脑潜 能 的 方 法 ：
Ｃ ｏ ｕ ｒ ｓ ｅ Ｅ ｄ ｕ ｃ ａ ｉ ｔ ｏ ｎ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ
２ ０ １ ４ 年３ 月 下旬 － Ｖ ］
子 多思 考 、 多提 问 ， 大胆 想 象 ： （ ６ ） 让 孩 子 辨 别各 种 色彩 ：
到 了五 岁 时就 经 常 战 胜 爷 爷 和 一 些成 年 人 了 ； 有 时 ④ 刺激 手指 。例如琴 、 棋、 书、 画是开发大脑潜能的第一选 中 国 象棋 ，
择。
爷 爷 在 旁边 指 手 划 脚 。 他说 ： ” 爷爷． 是 以你 为 主还 是 以我 为 主？ ”
学 习成 绩优 异 ； ⑤伸 掌、 握拳 ： 将五指伸 直成掌 ， 再屈曲成拳 ； 如此反复进 表 现 出信 心 百倍 ： 行 。 ③ 我到一位 同事 家里去 ， 我看见他 家的墙壁上到处都被 小
（ １ ） 午 ｛ ｝ 声 音 的 刺激
④ 深圳有位 小朋友 ， 五年级 时 ， 他 写的对联有力 、 漂亮 ； 学
习成 绩特 别 优 异 ， 考 入 省 重点 中 学。 这 种例 子很 多。 当然 ， 琴、 棋、 书、 画不 必全 部 都 练 、 也 不 可 ① 听音 乐。人脑是音 乐脑， 与生俱来 ， 属于天性。” Ｂ Ｂ” 的听 觉发 育 比较 早 ， 在 娘 胎 里 就 能 接 受到 音 乐的 教 育 了。 出 生后 的 能 全 部都 练 ， 因 为孩 子 承 受 不 了这 么重 的” 家庭作 业 ” ； 家长也 没 学 奕 是 比较 适 合 段 时间内， 主要 还 是 靠 听 觉 ； 满 月之 后 ， 视 觉 才逐 渐 占据 着主 有 那 么 大 的 能 耐 。就 对 贫 民佰 姓 的 能 力 而 言 ， 导地 位 。 所 以 ， 科 学地 让 婴 、 幼 儿 听 听 幼儿 音 乐 、 古典 音 乐 、 舞 的 。 曲、 胎教 歌 曲 … 对 开发 婴 、 幼 儿 大 脑 潜 能 非 常有 效 。我 用 《 小 燕 ３ 、 运动和游戏是开发大脑潜能 、 健 身 强体 的好 方 法 子》 当摧 眠 曲 ； 卡 拉 ＯＫ 点歌 时 ， 小孙 女 唱 《 小 燕子 》 时得 ９ ８分 ， 婴、 幼 儿是 在 游戏 、 玩耍 、 滚 打 的 过程 中 学 习、 成 长 的 。一切 其 他 歌 曲只得 ７ ０分 左右 。 剥 夺婴 幼 儿 天性 的行 为都 是 错 误 的 。 哪 能给 中 、 小班 幼儿 布 置 （ 唱 儿 歌 。例 如 ” 开 火 车” 、 Ｊ 、 鸟 飞Ｉ Ｉ 、 １ １ 小 鱼 游” 、 ” 吹喇叭” 、 ” 家 庭作 业的 呢 ？ 这是 违 反 婴 、 幼 儿 智 力发 育规 律 的行 为 。 正 官歌 ” 、 １ １ 小猫 ” 、 ” 家族 歌 ” 、 ” 小 燕子 ” 、 ” 两 只耳 朵” 、 ” 小 白免 ” 、 ” 一 正 确 的 方 法是 ： 在 父母 和 老师 的指 导 下 进 行 一切 有益 于婴 而且 老 师要 与 孩 子 一 同 活动 ， 不 断 地 启 二 三 四五 ” 等等； 主要 是 父 母 或监 护人 自 己哼 唱 。 轻 声 哼 唱 起 到 幼 儿 身 心 发 育的 活动 ； 摧 眠作 用 ， 婴、 幼 儿 在 似 睡 非 睡 的状 态 中享 受 着 父母 的 爱 ： 当孩 发 婴 幼 儿进 行 思 考 、 联 想， 从 而 培 养 孩 子 们 的 良好 品 格 和 各 种 子 长 大到 一 周 岁 后 ， 也 可 以与 婴 幼儿 一 起 哼 唱 ， 共 享母 子 之 乐 ； 能 力 。 例如 社 交 能 力 、 合作能力、 完 成 任务 的 能 力 ， 从 而培 养他 就 是 这 种 音 乐在 不知 不 觉 中开 发 了大脑 潜 能 。 们 坚强 、 执 着 的 品格 。 （ 让婴 幼儿 倾 听 爸爸 妈 妈 说 话 、 读 书 和 朗诵 诗 歌 声 音 ； ４ 、 借 助 玩 具 进 行 开 发 （ 让婴 幼 儿 倾 听 各种 动 物 的 叫 声 ； 玩积木是开发 大脑潜能的好方 法． 利 用 积 木 筑 长城 、 建高 （ 让婴 幼 儿 倾 听各 种 器物 撞 击 的 声音 ； 楼、 造汽车等， 用 以 激发 孩 子 的 创 造 性 思 维 。 培 养 他 们 的各 种 能 （ 让婴 幼 儿 倾 听 大 自然 的” 呼吸 ” ； 风声、 雨声 、 水声 、 雷声 力 等 等 ： 各种手工、 剪纸、 摺 纸 等 工 艺 都 是 开发 大脑 ， 特 别是 开发 右 等。
摩擦力做功与能量转化问题
专题专题专题 摩擦力做功与能量转化问题摩擦力做功与能量转化问题【学习目标】【学习目标】1.1.理解静摩擦力和滑动摩擦力做功的特点；理解静摩擦力和滑动摩擦力做功的特点；理解静摩擦力和滑动摩擦力做功的特点；2.2.2.理解摩擦生热及其计算。
理解摩擦生热及其计算。
理解摩擦生热及其计算。
【知识解读】【知识解读】1.1.静摩擦力做功的特点静摩擦力做功的特点静摩擦力做功的特点如图5－1515－－1，放在水平桌面上的物体A 在水平拉力F 的作用下未动，则桌面对A 向左的静摩擦力不做功，因为桌面在静摩擦力的方向上没有位移。
如图5－1515－－2，A 和B 叠放在一起置于光滑水平桌面上，在拉力F 的作用下，的作用下，A A 和B 一起向右加速运动，则B 对A 的静摩擦力做正功，的静摩擦力做正功，A A 对B 的静摩擦力做负功。
可见静摩擦力做功的特点是：的静摩擦力做负功。
可见静摩擦力做功的特点是： （1）静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。
功，还可以不做功。
（2）相互作用的一对静摩擦力做功的代数和总等于零。
数和总等于零。
（3）在静摩擦力做功的过程中，只有机械能的相互转移（静摩擦力起着传递机械能的作用），而没有机械能转化为其它形式的能。
，而没有机械能转化为其它形式的能。
2.2.滑动摩擦力做功的特点滑动摩擦力做功的特点滑动摩擦力做功的特点如图5－1515－－3，物块A 在水平桌面上，在外力F 的作用下向右运动，桌面对A 向左的滑动摩擦力做负功，A 对桌面的滑动摩擦力不做功。
力不做功。
如图5－1515－－4，上表面不光滑的长木板，放在光滑的水平地面上，一小铁块以速度，上表面不光滑的长木板，放在光滑的水平地面上，一小铁块以速度v 从木板的左端滑上木板，当铁块和木板相对静止时木板相对地面滑动的距离为s，小铁块相对木板滑动的距离为d ，滑动摩擦力对铁块所做的功为：W 铁＝－f(s+d)―――①―――①根据动能定理，铁块动能的变化量为：k w =f s+d ED 铁铁＝－（）―――②―――②②式表明，铁块从开始滑动到相对木板静止的过程中，其动能减少。
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2014届达濠华侨中学高三物理第一轮复习：摩擦力做功和能量转化
1. 光滑的水平面上有一质量为M=3m的长木板，质量为m的滑块静置于木板上，在F作用下滑块与木板一起向右运动的位移为s
(1) 分析滑块、木板的受力情况；求摩擦力大小
(2) 摩擦力对滑块、木板分别做了多少功？
(3) 摩擦力对滑块与木板组成的系统做了多少功？
2. 质量为M的长木板放在光滑的水平面上，一质量为m的滑块以某一速度沿木板表面从A 点滑到B点，在板上前进了l，而木板前进了x，如图所示，若滑块与木板间的动摩擦因数为μ，求：
(1) 摩擦力分别对滑块、木板及滑块与木板组成的系统做的功；
(2) 该过程滑块和木板的动能变化△E k1和△E k2分别为多少？系统的机械能的变化△E为多少？
(3) 系统产生的热量Q
3. 质量为m的滑块A置于长木板B的左端，长木板B质量为M，长为L，AB间的动摩擦因素为μ，现用一恒力作用于A上，使A运动至B右端，B的位移为s，水平面光滑。
求：
(1) 在这个过程中，摩擦力对A、对B，对系统分别做了多少功？
(2) 在此过程中，产生的热量是多少？
(3) A和B增加的机械能是多少？
4. 如图，质量为M 的足够长的木板，以速度0v 在光滑的水平面上向左运动，一质量为m （M m 〉）的小铁块以同样大小的速度从板的左端向右运动，最后二者以共同的速度013
v v =做匀速运动。
若它们之间的动摩擦因数为μ。
求：
（1）小铁块向右运动的最大距离为多少？
（2）小铁块在木板上滑行多远？
（3）整个过程产生的热量有多少？
5. 质量为m 的滑块以初速度gR v 30=滑上长木板的左端，长木板质量为2m ，木板长为l=
6.5R (R 是一常数)，AB 间的动摩擦因素为μ=0.5，水平面光滑。
求：
（1）运动过程中，A 是否会从B 上掉下来？
（2）C 是一固定的上表面光滑的平台，B 的右端与C 的左端距离L=1.5R ，物体与C 碰撞立即粘连在一起，求A 在整个运动过程中，克服摩擦力做了多少功？
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图－－ C
B
6. 如图所示，水平长传送带始终以v＝3 m/s的速度匀速运动，现将一质量为m＝1 kg的物块无初速度地放于左端，最终物块与传送带一起以相同的速度运动．在物块由速度为零增加至v＝3 m/s过程中，已知物块与传送带间的动摩擦因素μ=0.1，求：
(1) 摩擦力对物块做的功
(2) 该过程产生的热量Q
(3) 由于放了物块，带动传送带的电动机多消耗的电能E电
7. 如图所示，一质量为m=1kg的滑块从高为h=0.2m的光滑圆弧形槽的顶端A处无初速度地滑下，槽的底端B与水平传送带相接，传送带的运行速
度恒为v0=4m/s，两轮轴心间距为L=1m，滑块滑到传送带
右端C时，恰好与传送带的速度相同．求：
(1) 滑块到达底端B时的速度大小v B；
(2) 滑块与传送带间的动摩擦因数μ；
(3) 此过程中，由于克服摩擦力做功而产生的热量Q.
(4) 若传送带以v0=4m/s逆时针转动，求滑块在向右滑行的过程中产生的热量Q1；当滑块滑至B处时撤去圆弧形槽，求滑块在传送带上滑行的整个过程产生的热量Q2。