摩擦力做功与摩擦生热的区别和联系
摩擦生热与摩擦力做功到底有何关系？
摩擦生热与摩擦力做功到底有何关系？
物理学习问题
学生问题：王老师您好，请问摩擦生热到底是什么？
摩擦生热与摩擦力做功到底有何关系？两者不是一回事儿吗？
王尚老师答疑
您好，这是教材必修2的物理学习内容。
摩擦力做功，和摩擦生热是截然不同的概念。
前者，指的是功；后者，指的是一种能量。
（1）摩擦力对某物体做功，就是根据功的表达式W=Fs来计算，只不过这里的F变成了摩擦力f。
（2）摩擦生热的公式是：Q=f△x；
上述公式中，Q就是摩擦生热，代表的是一种能量，单位是J。
f指的是滑动摩擦力，f=μN。
△x 指的是两个物体之间的相对位移。
另外需要强调的是，做功的公式W=Fs中，s指的是研究对象相对地面的位移。
这与摩擦生热中的△x的含义是截然不同的，△x指的是两物体间的相对位移。
当两个相互接触的物体，其中的一个没有发生运动时，位移和相对位移就相等了。
比如，一个木块在静止的桌面上滑动。
此时的木块的位移s等于两者的相对位移△x。
这种情况下，摩擦力做的功的绝对值fs（注意是做负功的），就等于摩擦生热的数值f△x。
就是因为这种特殊的情况下，两者的数值是一样的，导致同学们容易误解，认为摩擦力做功永远等于摩擦生热。
同学们要知道，这样的理解不对的。
学生反馈：多谢您，写的很清晰，我基本上搞懂了，很感谢您的指点，我再好好看看您的解
释。
王尚老师：好的，您在结合教材必修1中讲到的滑动摩擦力来理解。
摩擦力做功和摩擦生热的关系
摩擦力做功和摩擦生热的关系摩擦力是物体相互接触时的一种力，它会阻碍物体的运动。
然而，摩擦力不仅会阻碍物体的运动，还会产生热量。
本文将探讨摩擦力做功和摩擦生热的关系。
一、摩擦力做功当物体在受到摩擦力的作用下运动时，摩擦力会对物体做功。
做功的大小取决于物体受到的摩擦力大小和物体运动的距离，可以用以下公式表示：功 = 摩擦力× 运动距离摩擦力做功的结果是将物体的机械能转化成了热能，这个过程被称为摩擦损失。
摩擦损失的大小取决于物体的材料、表面粗糙度、运动速度等因素。
二、摩擦生热摩擦力做功的结果是将物体的机械能转化成了热能，这个过程被称为摩擦生热。
摩擦生热的大小取决于物体的摩擦系数、运动速度、接触面积、表面粗糙度等因素。
在日常生活中，我们可以通过一些简单的实验来观察摩擦生热的现象。
例如，我们可以用手指来摩擦两个相同的物体，例如两个塑料球，摩擦时会感觉到手指被热了。
这是因为摩擦力做功将物体的机械能转化成了热能，导致物体的温度升高。
摩擦力做功和摩擦生热有着密切的关系。
摩擦力做功将物体的机械能转化成了热能，导致摩擦生热。
而摩擦生热又会导致物体的温度升高，进一步增加了摩擦力做功的大小。
因此，摩擦力做功和摩擦生热是一种相互作用的关系。
在工程设计和科学研究中，我们需要考虑这种相互作用的影响，以便更好地了解物体的运动规律和摩擦损失情况，从而进行更有效的设计和研究。
摩擦力不仅会阻碍物体的运动，还会产生热量。
摩擦力做功将物体的机械能转化成了热能，导致摩擦生热。
摩擦力做功和摩擦生热是一种相互作用的关系，需要在工程设计和科学研究中加以考虑。
摩擦力做功的特点
摩擦力做功的特点 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】摩擦力做功的特点南阳市五中李彩芹摩擦力做功问题，一直是高中物理教学的重点，更是教学难点。
在具体问题中涉及到摩擦力是否做功、做功的正负，以及作为作用力反作用力的一对摩擦力（以下简称“一对摩擦力”）所做功的代数和的正负等问题，学生往往纠缠不清，理不清思路，甚至发生谬误。
摩擦力大小和方向的不确定性，使得摩擦力做功有其自身的特殊性，本文简单归纳摩擦力做功的一些特点,仅供大家参考。
一、滑动摩擦力对物体可以做正功，可以做负功，也可以不做功。
1、滑动摩擦力可以对物体做负功这种情况最为常见，当滑动摩擦力阻碍物体运动或物体克服滑动摩擦力运动时，其对物体做负功．例1.如图1所示，一物块放在静止的粗糙水平桌面上，外力F把它拉着向右运动，在产生位移ｓ的过程中，摩擦力对物块做功情况如何？已知物块的质量为ｍ，与桌面之间的摩擦因数为μ分析与解物块在水平桌面上运动时，受到的滑动摩擦力大小为ｆ＝μｍｇ，其方向向左，而位移ｓ的方向向右，代入公式Ｗ＝ｆｓｃｏｓα，得Ｗ＝μｍｇｓｃｏｓπ＝－μｍｇｓ．即摩擦力对物体做了负功．2、滑动摩擦力可以对物体不做功在例1中水平桌面虽然受到物体对它的滑动摩擦力作用，但桌面并没有运动，即在滑动摩擦力作用下，桌面相对于地面的位移ｓ＝０，则Ｗ＝０，因而滑动摩擦力对桌面不做功．3、滑动摩擦力可以对物体做正功当滑动摩擦力的作用效果是加快物体运动时，其对物体做正功．例2.如图2所示，水平地面上有辆平板车，其粗糙的表面上放有一质量为ｍ的木块，当平板车向右加速运动的位移为ｓ时，发现木块在它上面发生向左方向的相对运动位移ｓ′，则滑动摩擦力对木块的做功情况如何？分析与解小车向右加速运动时，木块相对于小车向左滑动，所以木块受到的滑动摩擦力方向向右，在小车运动过程中，车上的木块相对于地面的位移为ｓ－ｓ′，方向向右（如图2所示）．所以，此过程中滑动摩擦力对木块做正功，其大小为Ｗ＝Ｆsｃｏｓα＝μｍｇ（ｓ－ｓ′）．同时滑动摩擦力对小车做负功Ｗ′＝μｍｇｓｃｏｓπ＝－μｍｇｓ，则一对滑动摩擦力分别对两物体所做功之和为Ｗ合＝Ｗ＋Ｗ′＝－μｍｇｓ′．即两物体之间的一对滑动摩擦力总做负功。
摩擦生热的原理
摩擦生热的原理
摩擦生热的原理源于摩擦过程中的机械能转化为热能的现象。
当两个物体之间发生相对运动时，由于它们之间存在表面粗糙度，导致相互之间发生相互作用力。
当外力作用于物体上使其发生运动时，物体表面的微小凸起部分会相互接触并受到摩擦力的作用。
摩擦力是一种阻碍相对运动的力量，会产生摩擦热。
当物体表面的微小凸起部分相互摩擦时，由于接触面积较小且存在着许多不规则的表面结构，随着相对运动的增加，凸起部分会不断被挤压、扭曲甚至断裂。
在这个过程中，物体所受的力量会变为物体内部原子或分子的振动能量，使其产生热量。
此外，摩擦过程中由于物体表面的摩擦力使得物体之间产生大量的分子碰撞，增加了分子间的能量传递。
这些分子的高速运动也会使物体表面温度升高，产生热量。
因此，摩擦生热的原理在于摩擦过程中机械能转化为热能，通过分子和原子的振动能量，以及分子间的能量传递，导致物体表面温度升高并产生热量。
摩擦力做功和产生热能的关系
摩擦力做功与产生热能的关系众所周知,恒力做功的公式为W=F.Scosθ, 但当做功的力涉及到摩擦力时,往往会使问题变的复杂化. 我们知道摩擦力属于“耗散力”，做功与路径有关，如果考虑摩擦力做功的过程中与产生热能关系时，很多学生就会对之束手无策,从近几年的高考命题中,这类问题是重点也是难点问题,以下就针对摩擦力做功与产生热能的关系作一总结的分析.1．摩擦力做功的特点与产生热能的机理.根据，<费曼物理学讲义>中的描述：“摩擦力的起因:从原子情况来看,相互接触的两个表面是不平整的,它们有许多接触点,原子好象粘接在一起,于是,当我们拉开一个正在滑动的物体时,原子啪的一下分开，随及发生振动，过去，把这种摩擦的机理想象的很简单，表面起因只不过布满凹凸不同的形状，摩擦起因于抬高滑动体越过突起部分，但是事实不可能是这样的，因为在这种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突起部分时，突起部分发生形变，接着在两个物体中产生波和原子运动，过了一会儿，产生了热。
”从以上对摩擦力做功与产生热能的机理的描述，我们从微观的角度了解到摩擦生热的机理，”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摩擦力对某一个物体做的功，而且一般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。
这与一对相互作用的摩擦力所做功的代数和有关。
为了说明这个问题，我们首先应该明确摩擦力做功的特点．２．摩擦力做功的特点．我们学习的摩擦力包括动摩擦力和静摩擦力，它们的做功情况是否相同呢？下面我们就分别从各自做功的特点逐一分析。
２．１静摩擦力的功静摩擦力虽然是在两个物体没有相对位移条件下出现的力，但这不等于静摩擦力做功一定为零。
因为受到静摩擦力作用的物体依然可以相对地面或其它参考系发生位移，这个位移如果不与静摩擦力垂直，则静摩擦力必定做功，如果叠在一起的两个木块Ａ、Ｂ，在拉力Ｆ的作用下沿着光滑水平面发生一段位移s，图一所示，则Ａ物体受到向前的静摩擦力f０对Ａ作正功W= f０s图一图二在圆柱体沿水平面向前无滑滚动时，（图二所示），虽然圆柱体相对地面存在位移，但地面对车轮的静摩擦力f ０并不做功，这时，不能认为滚动的圆柱体是一个质点，从地面参考系来看，在一段微小时间间隔内，f ０作用于地面接触的圆柱体边缘一点Ａ，对于静摩擦力f ０而言Ａ的瞬时速度v Ａ＝０，故Ａ的微小位移dr ＝v Ａdt ＝０，元功为零，下一个微小时间间隔内，静摩擦力f ０则作用在另一个质点Ｂ，同样元功为零．所以滚动过程中静摩擦力f ０对圆柱体做功为零．在此过程中，滚动摩擦要阻止圆柱体滚动，柱体需要克服这种阻碍消耗能量做功，但这主要是克服滚动过程中地面形变后产生的支持力所导致的阻力矩的功．高中阶段，一般我们只分析第一种情况的静摩擦力的做功情况．由以上分析，我们可以归纳出静摩擦力做功有以下特点：1、静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功．2、在静摩擦力做功的过程中，只有机械能的相互转移，而没有机械能相互为其它形式的能．3、相互作用的系统内，一对静摩擦力所做的功的和必为零。
传送带摩擦力做功和摩擦生热的关系
传送带摩擦力做功和摩擦生热的关系摩擦力是物体接触面之间的相互作用力，当物体在接触面上相互移动时，就会产生摩擦力。
这种力量可以对物体运动和能量转移产生影响。
因此，摩擦力是一个十分重要的物理概念。
在传送带上，摩擦力的作用不仅仅是让物体保持相对静止，还可以通过摩擦力做功来改变物体的动能。
当传送带运动，物体在传送带上移动时，摩擦力会对物体施加一个与传送带方向相反的力，以使物体保持相对静止。
同时，摩擦力也会产生热量，这种现象被称为摩擦生热。
在传送带上，摩擦力做功的大小取决于物体的质量、传送带的速度和摩擦系数。
如果物体的质量较大，需要更大的力来克服摩擦力，那么摩擦力做功的大小就会更大。
如果传送带的速度很快，那么摩擦力做功的大小也会增加。
此外，摩擦系数也是影响摩擦力做功大小的重要因素。
摩擦系数越大，摩擦力就越大，摩擦力做功的大小也就越大。
除了做功，摩擦力还会产生热量。
当物体在传送带上移动时，摩擦力会对物体施加一个与传送带方向相反的力，以使物体保持相对静止。
这个力量会产生热量，使物体和传送带表面的温度升高。
当物体长时间处于传送带上时，由于摩擦力的不断作用，物体和传送带的温度会不断上升，直到达到一个平衡状态。
摩擦生热现象在生活中也有着广泛的应用。
例如，当我们用手擦拭一个物体时，由于手的摩擦力产生了热量，我们会感受到物体表面的温度升高。
此外，在机械制造和工业生产中，摩擦生热现象也有着十分重要的应用。
例如，在机器的传动系统中，由于零件之间的摩擦力产生热量，可以起到润滑和保护机器的作用。
摩擦力的做功和摩擦生热是物理学中重要的概念。
在传送带上，摩擦力不仅可以使物体保持相对静止，还可以通过摩擦力做功来改变物体的动能。
同时，摩擦力也会产生热量，这种现象被称为摩擦生热。
在生活和工业生产中，摩擦生热现象也有着广泛的应用。
摩擦生热问题的深度剖析
［中图分类号］ G633.7
［文献标识码］ A
［文章编号］ 1674-6058（2022）02-0035-04
日常生活中有很多实例与摩擦生热有关，如两
中，小物块增加的机械能。
个手掌相互摩擦时手掌发热等，且相关问题常涉及
笔者在讲授完这道题后，有一位学生提出了这
摩擦生热的计算。分析近几年的高考物理试题发
样一个问题：传送带施加给小物块的摩擦力对小物
现，摩擦生热问题备受命题者青睐。因此，摩擦生
块做的功为什么等于小物块机械能的增加量，而
热问题是中学阶段的热点问题。摩擦生热与摩擦
不等于小物块机械能和热能的总和，即总能量的
1
增加量 W = mv2 + mgL· sin 30° + Q = 255 J + 15 J =
等于相互摩擦的两个物体间一对滑动摩擦力做功
之和的绝对值，即 Q = | W f + W f' | = f x 相。这也提供
了两种摩擦生热问题的解决方法——能量法和摩
擦力做功法。
应用能量法解决摩擦生热问题需要先求出相
互摩擦系统的初始机械能和终了机械能，然后计算
出系统机械能的减少量，此减少量即为系统因摩擦
2 μg
相同。
对位移则较为简单，即 x =
平方向的传送带以恒定的速
初速度 v 相
［例 1］如 图 3 所 示 ，一 水
度 v = 2 m/s 沿 顺 时 针 方 向 匀
速转动，传送带右端固定着一
图3
光滑的四分之一圆弧面轨道，并与弧面下端相切。
一质量为 m = 1 kg 的物块自圆弧面轨道的最高点
由静止滑下，圆弧面轨道的半径 R = 0.45 m，物体与
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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摩擦力做功与摩擦生热的区别和联系
湖北省恩施高中陈恩谱
一、功和热的区别
功是功——力对空间的积累效应，热是能量——相互摩擦的两个物体内能的增加量。
二、计算式中位移/路程的区别
功的计算式cos W Fl α=中的l 是力直接作用在其上的物体对地的位移，而摩擦生热时产生的热量f Q F s =相对中的s 相对是两个相互接触的物体间相对滑动的路程。
三、两者关系
1、推导过程：如图所示，木板M 静止在光滑水平地面上，其上表面粗糙，一滑块从其左端已某一速度v 0向右滑上木板，经过一段时间，木板对地位移为x 1，末速度为v 1，滑块对地位移为x 2，末速度为v 2，则由动能定理，有摩擦力对木板做正功，对应木板动能变化：211102f F x Mv =
-摩擦力对滑块做负功，对应滑块动能变化：222201122f F x mv mv -=-由能量守恒，有该过程摩擦产生的热量为：222012111()222
Q mv Mv mv =-+三式联立，得到：21()f f Q F x x F s =-=相对，其中21=s x x -相对2、两者关系：
从前述推导过程可看出摩擦力的功和摩擦生热两者之间的本质性区别。
若从能量角度作一分析，则可这样分析，即：摩擦力对滑块做负功，将能量“拿来”，使滑块动能减少；摩擦力对木板做正功，将能量“送走”，使木板动能增加；但是由于21x x >，所以“拿来”的能量多于“送走”的能量——这没有送走的部分就是两者共有的内能增量——热量。
四、相关结论
1、一对滑动摩擦力做的总功为负功：
121221()()f f f f W W W F x F x F x x F s Q
=+=+-=--=-=-总相对2、水平传送带匀速运动，将物块无初速度放到传送带上，则物块动能增加量数值等于该过程的摩擦生热：物块位移为12v x t =，摩擦力对物块做的功等于物块动能增加：21102f F x mv =-传送带位移为212x vt x ==，则摩擦生热22111()2f f f Q F s F x x F x mv ==-==相对。
3、相对滑动路程的计算：如果两物体的相对运动是单向直线运动，则可直接用两物体的位移求差；如果相对运动是往返运动，则必须分段求解相对滑动位移，然后绝对值相加。
说明：本文收录于陈恩谱老师《物理原来可以这样学》2019年6月第三次修订版。