高中物理摩擦力做功的常见问题分享

卢沛奇

【摘要】在进行高中阶段物理学科学习过程中，大多数同学认为摩擦力这个模块的知识是很难进理解并掌握得，特别是在静摩擦力方面，这一段理论所涉及的问题千变万化，在回答相关问题的过程中常常错误百出。因此本文就摩擦力做功的特征进行了一次总结性论述，并在这个基础上，分析总结了在高中物理学习过程中可能会遇到的关于摩擦力做功的常见类题型，希望对正在学习高中物理课程的同学们有所帮助。

【关键词】学生视角;高中物理;摩擦力做功

在学习摩擦力做功的相关理论知识之前，应首先从摩擦力做功的对应特点来上来开展学习，在理解摩擦力做功的基本性质和特征、完成一定量的练习，并养成对相关知识灵活运用的能力后，才能跳出摩擦力的“陷阱”，从而对解决摩擦力问题有很大的帮助。

一、摩擦力做功的特点

在分析、学习摩擦力做功时，我们需知道，无论是静摩擦力还是滑动摩擦力，都能做正功或负功，甚至不做功。在生活中有许多这样的例子：①静摩擦力：传送带与物体保持相对静止，同时运动着。此时传送带对物体做正功，而物体则对传送带做负功。或是人推箱子没有推动，此时静摩擦力便不做功了。②滑动摩擦力：还是以传送带为例，斜向上的传送带带动着物体移动，当物体重力的下滑分力小于滑动摩擦力时，物体随传送带一起移动，但速度小于传送带的速度，此时滑动摩擦力对物体做正功，同理，当下滑分力大于滑动摩擦力时，滑动摩擦力对物体做负功，而当二者相等时，滑动摩擦力不做功。

对静摩擦力而言，施力物与受力物间静摩擦力做的功相互抵消，若把二者看为一个整体，则这个整体与外界没有能量转换，只有其内部机械能的相互转化。因此静摩擦力做工的代数和为零。对于滑动摩擦力，施力物与受力物间产生了相对位移，二者滑动摩擦力所做的代数和必不为零，他们之间的差值转化为其他形式的能，即摩擦生热，而产生的热量大小等于二者相对位移与滑动摩擦力之积。

二、摩擦力做功的有关例题分析

（一）滑动摩擦力做功的问题

滑动摩擦力做功，其值有时为正有时为负。我们先来分析滑动摩擦力做负功的情况，滑动摩擦力对运动中物体产生阻碍作用，并且物体在这一过程当中，会克服滑动摩擦力给自身运动所造成的阻碍继续开展运动，此时滑动摩擦力做的是负功。

例如：把一个质量为m的物块放置在水平静止并且表面粗糙的桌面之上，凭借外力F拉着物块朝着右边进行运动，当位移的距离为S时，滑动摩擦力给这一物块做了多少的功？（木块和桌面之间的摩擦因数是μ）。

分析：这个木块在水平的桌面上受外力F的作用下向右运动，通过摩擦力的物理理论，能够计算出摩擦力的大小为f=μmg，方向为水平向左方向，根据物理公式W=fScosθ，就可以计算出W=μmgScosθ=-μmgS，W的值是小于0的，也就是说摩擦力对木块做了负功。

当物体沿摩擦力方向运动时，表示滑动摩擦力做的是正功。例如：一辆汽车停在粗糙水平地面上，在车内有一个质量为m的木块，当车向右运动，并且经过了一段距离S后，木块随汽车一起向右运动，并且产生的相对位移为s，试问在这一过程当中，滑动摩擦力对木块做了多少功？（汽车表面的摩擦系数为μ）

分析：汽车在朝着右方进行运动的过程中，木块相对这一辆汽车会朝着左方进行运动，因此这个木块会受到水平向右的滑动摩擦力，汽车向右运动过程中，车上的木块与地面之间所产生的位移为S-s，方向水平向右。所以，在整个运动过程中，滑动摩擦力对车上的木块做的都是正功，其大小为W=μmg（S-s），进一步分析，滑动摩擦力对汽车做的是负功，其值为W=-μmgS。这一组滑动摩擦力做功的和值为-μmgs。因此滑动摩擦力对于汽车和木块这一系统来说，与外界进行了能量转换，产生了一定的热量。

由上述的两个例子大家可以发现，在不同的物体当中所产生的滑动摩擦力，可以对这一系统的其中一部分做正功或者负功，甚至不会做功。但是，滑动摩擦力对于系统而言，代数和一定是负的，它们能够综合产生对一部分做正功、并且在相同时间对其他部分做负功的现象，甚至可以对系统当中的两个物体都做负功。例如人们因为温度较低所进行的擦手生热现象，便是滑动摩擦力对人的双手都做了负功。

（二）静摩擦力做功的问题

例如：存在一个传送带，与水平地面所成的角度为θ，在传送带上有一箱货物，相较于传送带来讲，货物为静止状态，此时传送带将货物匀速向下进行传送，在整个过程当中，静摩擦力对这一项货物的做功情况是怎样的？

分析：当传送带匀速向下运输货物时，与水平地面所产生的相对位移方向是向下的，而在整个流程之中，传送带与货物的静摩擦力与货物凭借重力下滑所产生的分力是相互平衡的。在这个传送过程中，传送带对物体的摩擦力方向与物体运动方向一致，因此静摩擦力对货物是做正功的。反之，物体对于传送带的静摩擦力对传送带做功为负的，他们之间的代数和为零，整个系统与外界没有能量转换。

三、总结

在高中阶段物理学习的过程当中，摩擦力做功的问题是高考考试中的重点和难点，因此对于正在进行高中物理学科学习的同学来讲，开展针对摩擦力做功的专项研究对于自身的成绩提升有着极为重大的意义，文章介绍了在高中物理阶段对于摩擦力做功部分的问题的学习经验希望能够给予同学们有效的帮助。

参考文献：

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[3]王德春.关于摩擦力做功的几个问题的讨论[J].湖南中学物理，2014，29（11）：6768.