高中物理摩擦力做功的常见问题分享

摘 要：在高中物理的学习中，摩擦力做功是一项重要的学习内容，在高考考查中占有较重比例。但是很多同学都感觉摩擦力部分比较难学，尤其是静摩擦力掌握起来更加困难。而要想弄清楚摩擦力做功的问题，就要明确摩擦力做功的特点以及力对物体做功问题的常规求解方法。基于此，本文在分析物理摩擦力做功特点的基础上，对高中物理中摩擦力做功的常见问题进行了分析，希望本文的分享对提高大家的学习效率能有所帮助。

关键词：高中物理;摩擦力做功;基本特点;常见问题

一、 物理摩擦力做功的特点

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，即一对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、 滑动摩擦做功问题分享

（一） 滑动摩擦力对物体做负功

在物体运动的过程中，滑动摩擦力会对其产生一定的影响，所以物体需要克服摩擦力的阻碍，此时滑动摩擦力对于物体的做功则为负。下面通过例题分享负功的解题方式：

【例1】 将质量等于m的木块置于水平且粗糙的桌面，依靠外界的拉力F向右运动，当移动的距离等于S时，计算滑动摩擦力对于木块的做功。设定木块与桌面之间的摩擦因数为μ，则具体运动如图1所示：

解：当木块在桌面上依靠外界力量F向右运动时，根据摩擦力理论的相关知识可知，便可计算出木块与桌面之间摩擦力之间的摩擦力：f=μmg。根据题目可知，摩擦力的方向水平向右，对此可以依公式w=fScosθ，能够得出W=μmgScosπ=-μmgs，由于此时滑动摩擦对木块做负功，所以最终结果小于0。通过上述解题方式可以发现，主要熟练掌握并运动物理课程中的公式、理论便可以降低解题的难度，提高学习质量。

（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2】 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？

解：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。

（三） 滑动摩擦力的无功问题

在物理课程的学习中，重点分析滑动摩擦力对物体的负功、正功，而实际上还存在无功现象。以图1为例，尽管木块在向右运动的过程中，会对桌面产生滑动摩擦力的效果，但是桌面并不会因为摩擦而随着木块同时运动。简言之，物体在滑动摩擦的作用下，其自身與地面的位移距离始终为0，其做功也等于0，因此说明滑动摩擦力并未对物体产生做功，即0。

三、 静摩擦力做功问题分享

两个相互接触的物体，当其接触表面之间有相对滑动的趋势，但尚保持相对静止时，这种阻力称为静滑动摩擦力，简称静摩擦力，一般用f表示。对于静摩擦力的学习，也是部分同学学习物理知识的难点，接下来通过第三个例子分享静摩擦力做功的问题。

【例3】 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？

解：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。

四、 结束语

综上所述，摩擦力做功问题是物理学习中常见的问题，对有些高中生来讲具有一定的难度。但是，只要同学们认真学习，在课堂上认真听取教师对典型例题的讲解，同时提高自身的理解分析能力，将摩擦力做功问题归类，掌握每种类型题的解题方式，解决学习过程中的疑点与难点，从而提高解题效率，提升学习质量，为今后的物理学习奠定坚实的基础。

参考文献：

[1]凌右泉.高中物理摩擦力做功的常见问题分享[J].经贸实践，2016（23）：221.

作者简介：

宋垚，河北省衡水市，衡水市第一中学。