高中物理中摩擦力做功常见问题浅析

孔星皓

摘要：在高中物理的学习过程中，摩擦力做功是一个较为复杂的重点和难点，在高考试卷中占有重要比例。由于摩擦力通常会成对出现，使得同学们在学习的过程中常常感到困惑，因此在学习这一部分内容时会受到一定阻碍。本文将结合实际情况对高中物理中摩擦力做功的常见问题进行分析，旨在提升高中生的学习效率。

关键词：高中物理 摩擦力做功 常见问题

在高中物理的学习过程中，摩擦力做功是一项重要的学习内容。然而摩擦力做功相对抽象，使得同学们在课堂学习的过程中无法充分的理解摩擦力做功的特点以及相关的解决方法。本文将结合实际情况高中物理中摩擦力做功的常见问题作进一步分析，以期加深高中生对相关知识的理解。

一、物理摩擦力做功的基本特点

在高中物理学习过程中，滑动摩擦力以及静摩擦力都可做正功或负功，同时也存在不做功的情况，例如皮带在传送的过程中，皮带会受到静摩擦力正功的影响，而皮带则处于不做功的状态。静摩擦力在做功的过程中仅能实现机械能之间的相互转化，在这一状态下静摩擦力的主要职能就是传递机械能，且机械能无法转化为其他形式的能。滑动摩擦力在做功的过程中，不仅可以实现机械能之间的相互转化，还可以实现机械能与其他形式能之间的相互转化。在相互作用的系统中，一对静摩擦力在做功时的代数和为“0”。在相互摩擦力系统中，系统所消耗的机械能为负值即一對摩擦力做的功均是负值，且绝对值等于相对位移与摩擦力的乘积。当某一物体受到摩擦力影响时，这个物体运动的方向会与另一物体运动的方向相对相反，且受摩擦力的方向与另一物体的相对运动趋势方向也相反。根据公式f=μN可以得出摩擦力的大小，并通过第二定律计算出物体受力以及物体当时的运动状态。

二、有关高中物理摩擦力做功的问题分析

高中物理摩擦力做功主要分为以下四种情况：

第一，滑动摩擦力对物体做负功。在物理解题过程中，滑动摩擦力通常起到阻碍物体运动的作用，而物体会在运动的过程中克服滑动摩擦力的影响，而在这一过程中滑动摩擦力就对这个物体做负功。例如将质量为m的物体放置在一平面粗糙且水平静止的桌面上，并通过外在拉力促使物体向右运动，如图1所示，已知物体和桌面之间产生的摩擦因数为μ，问当这一物体运动到S处时，摩擦力对这个物体做功为多少？

根据题意可知，当物体在水平粗造桌面上进行运动时，其所受的摩擦力大小为f=μmg，且方向与物体的运动方向相反向左侧，而位移S的方向为右。因此，可以根据公式W=FScosθ得出W=μmgScosπ=-μmgS，说明摩擦力做负功。

第二，滑动摩擦力对物体做正功。摩擦力在某些情况下可帮助物体进行运动，这时，滑动滑动摩擦力会对物体做正功。例如，一辆车的粗糙表面上方有一个质量为m的物体停在水平地面上，当车向右运动的位移为S时，车上的物体会相对向左运动，位移为S′，如图2所示，问滑动摩擦力对物体m的做功为多少？

据题意可知，当小车在向右运动的过程中物体会朝向相对于小车相反的方向进行运动，因此，物体所受到的摩擦力的方向是向右的，小车与浓重，车上的物体与地面形成的相对位移为S-S′，且方向向右，因此滑动摩擦力在这一过程中对车上物体做正功，大小为W=FScosθ=μmg（S-S′），而摩擦力在这一过程中对这个小车做负功，摩擦力做功为W′=μmgScosπ=-μmgS，而这一对滑动摩擦力在运动过程中对两个物体做功的总和为W=W+W′=μmg（S-S′）+（-μmgS）=-μmgS′，为负值。

第三，滑动摩擦力没有对物体做功。据图1可知，虽然物体在平面运动的过程中会受到向左摩擦力的影响，但是桌面并没有随着摩擦力产生运动，这说明物体在滑动摩擦力的作用下，相对于地面来说桌面位移S为“0”且做功W也为“0”，因此滑动摩擦力没有对桌面做功。

第四，静摩擦力对物体做功。如图3所示，一传送带与水平地面夹角为θ，同时在传送带上放置一个物体，相对于传送带来说物体始终处于静止状态，当传送带匀速将物体向下传送时，静摩擦力对物体的做功是多少？据题意可知，当传送带匀速将物体向下传送时，物体与地面相对的位移方向是沿着斜面向下，而在这一过程中传送带对物体的静摩擦力和物体重力沿斜面的分力平衡，物体所受静摩擦力方向与其位移方向相反，因此在传输过程中静摩擦力对传送带上的物体做负功。同理，若是图中的传送带是匀速向上传送物体静摩擦力就对物体做正功。此外，若是物体与地面始终保持静止状态，在受摩擦力的影响下没有产生位移，则这一过程中静摩擦力就没有对物体做功。在同学们学习物理的过程中，应根据物体承受的摩擦力以及物体的运动方向来判断静摩擦力是否对物体做功或者做的是何种功，通过理智的判断和分析最终得出结论。

三、结语

综上所述，摩擦力做功问题是物理学习中常见的问题，同学们在物理学习的过程中应打好基础，同时提高理解分析能力。在课堂上通过认真体会教师对典型例题的讲解进一步理解摩擦力做功这一难题，从而提高的学习质量，完成学习目标，同时有效提升学习效率，为今后的物理学习奠定坚实基础。

参考文献：

[1]张桂英.高中物理中摩擦力教学设计探究[J].中学物理（高中版），2014，（01）.

[2]吴典泽.高中物理中摩擦力存在与否的判断依据及大小[J].青年时代，2016，（23）.

[3]黄志民.探究高中物理摩擦力的教学方式[J].新课程学习·下旬，2015，（04）.

[4]黄悦.高中物理摩擦力的分析思路浅探[J].中学教学参考，2015，（20）.

（作者单位：济宁市第一中学）endprint