有关滑动摩擦力做功的八个物理模型

有关滑动摩擦力做功的八个物理模型 对木块=?”.? 解?,?得: .一: 1 删一({删,2+?胁,) Up.J,:一(删,+{,).? ?式的左边是滑动摩擦力对m,M做的总功,即 摩擦力对系统做的功,?式的右边是系统损失 的机械能,它等于摩擦力做功使系统产生的热 量Q,所以有:Q=.? 此式表明,滑动摩擦力对系统做功产生的热量 等于摩擦力和相互摩擦的两个物体间相对路程 的乘积,这是一个普遍适用的结论. 二,板块模型 例2如图2,小车A 和可视为质点的木块 的质量分别为m=5kg, mB:15kg,B位于A的左 端,与A一起以=4m/s 图2 向右运动,右面有一固定的竖直墙壁,A与墙碰 撞时间极短,碰撞后以原速率向左运动,仍向 右运动,设A,间的动摩擦因数为=0.2,求 (1)小车第二次与墙壁碰撞前,摩擦力对做 了多少功?(2)小车第二次与墙壁碰撞前, 相对小车滑行了多远? 析与解:小车首丽 次与墙碰撞后,车以七===二二卫 速度向左运动, 仍以向右运动, 在摩擦阻力的作用下 减速运动,A先是在摩图3 擦力作用下减速平传送带以tJ=2m/s的速度匀速 运行.将一个质量为m=2kg的工件轻轻放在 传送带上(设传送带速度保持不变),工件与传 送带之间的动摩擦因数=0.2,则5秒内传送 带对工件做功为——,产生的热量为一 析与解:工件刚放上传送带时,因受到滑动 摩擦力的作用做加速运动,加速度为口=J”占=2 ra/s ,加速运动的时间为t.:=1s,这段时U 1 间工件运动的距离为s.=?=1m,工件在1二 s末速度为tJ.:at=2m/s,可见此后的时间工 件与传送带无相对运动,因而工件不受滑动摩 擦力,后来的4s工件匀速运动,传送带对其不 做功. 传送带对工件做的功为:W1=.=,lmgs. =4J,这个功全部转化为工件的动能.欲求出 系统产生的热量,需要知道工件与传送带的相 对位移s,1秒内传送带的位移为s=Vt.:2nl, 故它与传送带的相对位移s=s一s.=1nl,所以 该过程系统产生的热量为Qi=gmgs=4J. 总结:以上几个物理模型的本质是:(1)由 于物体间的相对运动从而存在滑动摩擦力做功 并产生热量,当二物体的相对速度相同时,滑动 摩擦力消失物体从而做匀速运动;(2)系统的热 量只与摩擦力和产生滑动摩擦力的物体间的相对 路程有关,即Q,另外,滑动摩擦力做功产生的 热量也可从能量的转化和守恒的角度来计算 黑龙江省大庆市第四中学(1637l1) ? 33?