高考物理复习专题—摩擦力做功

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高考物理复习专题—摩擦力做功A、滑动摩擦力做功的特点:①滑动摩擦力可以对物体做正功,也可以对物体做负功,还可以不做功。②相互摩擦的系统内,一对滑动摩擦力所做的功总为负值,其绝对值等于滑动摩擦力与相对位移的乘积。例:质量为M的长木板放在光滑的水平面上,一个质量为m的滑块以某一初速度沿木板表面从A点滑至B点,在木板上前进了L,而木板前进了x,如图,若滑块与木板间的动摩擦因素为,求滑动摩擦力对滑块、对木板做功各是多少?分析:以木块A为研究对象,木块A受到的滑动摩擦力的方向水平向左,大小为mg,滑块的对地位移为x+L,方向水平向右根据功的定义式cos()cos180()WFSmgxLmgxL以木板B为研究对象,木板B受到的滑动摩擦力的方向水平向右,大小也为mg,木板的对地位移为x,方向水平向右根据功的定义式coscos0WFSmgxmgx补充问题:求解这对相互作用的滑动摩擦力做的总功()WmgxLmgxmgL总0B、静摩擦力做功的特点:1.静摩擦力可以做正功,也可以做负功,还可以不做功.2.相互摩擦的系统内,一对静摩擦力所做功的和总是等于零.解析:1.单个静摩擦力做功有不少初学者认为,静摩擦力是产生于“静止”的物体之间,所以静摩擦力一定不会对物体做功。其实不然,请看下面的情境:用大拇指和食指捏起一支铅笔,让铅笔呈竖直状态。当手和铅笔向上匀速运动时,铅笔受到向上的静摩擦力作用,位移也向上,静摩擦力是动力,对铅笔做正功;当手和铅笔向下匀速运动时,铅笔受到向上的静摩擦力作用,位移向下,静摩擦力是阻力,对铅笔做负功;当手和铅笔不运动或一起在水平面内运动时,铅笔受到向上的静摩擦力作用,但在力的方向上位移为零,静摩擦力对铅笔不做功。由此可见,静摩擦力可以对物体做正功,也可以做负功,还可以不做功,关键是看物体受到的静摩擦力和它运动方向的关系。当物体在静摩擦力的方向上有位移时,静摩擦力就要对物体做功。xLAB2.一对静摩擦力的合功。例:如图所示,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,A和B一起向右加速运动,则B对A的静摩擦力做正功,A对B的静摩擦力做负功。由于A、B的对地位移相等,故这对相互作用的静摩擦力做功的和为零。静摩擦力存在于无相对运动而有相对运动趋势的物体之间,因此产生摩擦力的两个物体的位移一定是相等的,但互为作用力和反作用力的一对摩擦力的方向一定相反,所以,如果作用力做正功,反作用力一定做负功,而且负功的绝对值等于正功的大小。即:一对静摩擦力做功之代数和一定为零。具体来说,一对静摩擦力做功代数和为零包含两种情况:一是每个静摩擦力都不做功(例推箱子而未动,静摩擦力对箱子、对地面均不做功,或者物体随转盘一起做匀速圆周运动,静摩擦力提供向心力的情况),二是两个静摩擦力一个做正功,一个做负功,但数值相等,其代数和为零。目标检测1、关于摩擦力对物体做功,以下说法中正确的是(D)A、滑动摩擦力总是做负功B、滑动摩擦力要么做负功,要么做正功C、静摩擦力对物体一定不做功D、静摩擦力对物体可以做正功,也可以做负功2、如图所示的水平传送装置,AB间距为L,传送带以v匀速运转,把一质量为m的零件无初速度地放在传送带的A处,已知零件与传送带之间的动摩擦因素为,试求从A到B的过程中,摩擦力对零件所做的功。分析:当零件与传送带之间存在摩擦力时,摩擦力的大小为F=mg分两种情况进行讨论:(1)、零件在到达B处时的速度小于或刚好等于传送带的速度v,即零件在从A到B的过程中一直受摩擦力作用,则摩擦力对零件所做的功WFlmgl(2)、零件在到达B处之前已经达到传送带的速度v,则零件只是在达到速度v之前的一段时间内受摩擦力作用,此后零件与传送带以相同的速度v运动。零件就不受摩擦力作用,即无滑动摩擦力存在,也无静摩擦力存在,则摩擦力对零件所做的功22122vWFlmgmvg3、如图所示,物体沿弧线形轨道滑下后进入足够长的水平传送带,传送带以图示方向匀速运转,则传送带对物体做功情况可能是(ACD)(A)始终不做功(B)先做负功后做正功FABvBA(C)先做正功后不做功(D)先做负功后不做功解析:物体滑向传送带后,其速度可能大于、等于或小于传送带的速度。当等于传送带的速度时,无摩擦力,故不做功。当大于传送带的速度时,物体所受摩擦力向左,故做负功,最终速度相等后,不做功。故选D同理C也有可能。4、如图所示,一子弹以水平速度射入放置在光滑水平面上原来静止的木块,并留在木块中,在此过程中,子弹钻入木块的深度为d,木块的位移为L,木块对子弹的摩擦力大小为f,则木块对子弹的摩擦力做的功为,子弹对木块的摩擦力做的功为。[解析]受力分析,如图所示。(1)子弹相对地面的位移为L+d,所以木块对子弹的摩擦力做的功为W=-f(L+d)(2)木块相对地面的位移为L,所以子弹对木块的摩擦力做的功为W=fL答案-f(L+d)fL5、静摩擦力对物体做正功码头工人常用皮带机将货物运之高处,皮带由卷扬机牵引,能匀速顺时针转动,货物一放上皮带,即可与之一起运动,保持相对静止.求皮带对货物在运往h高处时做什么功?【分析】货物受力如图所示.因货物向右上方做匀速直线运动,故静摩擦力f=G?sinθ的位移S与物体运动方向一致,则Wf=fScosθ=(Gsinθh/sinθ)cosθ=GhWf0,做正功6.静摩擦力对物体做负功如上图,若皮带反转,则可将高h处货物匀速送到地面,求该过程静摩擦力做什么功.【分析】货物因匀速运动,故f=Gsinθ,沿斜面向上,位移S方向沿斜面向下Wf=fScos180=-Gsinθh/sinθ=—Gh∵Wf=-Gh0∴f做负功ff'L+dLLd7、静摩擦力可以对物体不做功如图所示,一水平圆盘绕其竖直轴以ω匀速转动,距离轴R处有一质量为m的物体随盘一起转动,求在这一过程中摩擦力对物体做的功.【分析】对m进行受力分析可知,m所受的摩擦力为f=mRω.静摩擦力方向与线速度方向垂直,任取一小段位移S,则有Wf=fScosθ=mRωScos90=0即静摩擦力对物体不做功8、在光滑地面上放置一质量为M的长木板,另一质量为m的木块以初速度V0沿水平方向飞上木板,由于摩擦,最后质量为m的物体停留在木板上,并一起以速度V1前进,求摩擦力对M所做的功.【分析】木板M向右运动,一定受到m对它的摩擦力f的作用,由于地面光滑没有摩擦力,则木板所受的合力即为m对它的摩擦力f,由动能定理得:fS=MV1-0这种情况下,滑动摩擦力对物体做正功9、在上题中,m所受的滑动摩擦力方向水平向左,与物体的位移方向相反.夹角为180,所以做负功.利用动能定理也可以说明.因为物体受到三个力:重力,方向竖直向下;弹力,方向竖直向上;滑动摩擦力,方向水平向左.所以重力和弹力的合力为零.m所受的合力即为m所受的滑动摩擦力,由动量定理得:Wf=mv1-mv0<0这种情况下,滑动摩擦力对物体做负功

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