有关滑动摩擦力做功的八个物理模型
对木块=?”.?
解?,?得:
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?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
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.
: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)
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