静摩擦力
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发布时间：2022-05-06 11:42
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时间：2022-06-30 09:26
李新华
在学习功的概念后，摩擦力做功的问题是一个难点，现通过几个常见的问题来剖析如下：
1. 静摩擦力不做功吗？
用水平外力推桌子但未推动，此时桌子所受摩擦力为静摩擦力。由于桌子相对地面位移为零，所以静摩擦力对桌子不做功。那么是不是静摩擦力都不做功呢？我们找一个物体受静摩擦力作用，也发生位移的情况看看：如传送带上的工件相对传送带静止并随传送带一起匀速上升，静摩擦力就对工件做正功。
2. 静摩擦力可以做负功吗？
当然可以，我们只要分析上例中传送带受到的静摩擦力及它的位移，就不难看出，传送带受到的静摩擦力对它做了负功。还有，若工件随传送带一起匀速下降，静摩擦力对工件也做负功。
3. 是不是物体受到静摩擦力，又发生了位移（相对大地），静摩擦力就一定做功呢？
不一定，由功的定义可知：如果力的位移的方向垂直，力就不做功。我们能不能举出这样的例子呢？当然能：我们用手握住杯子（杯子保持竖直），在水平方向上移动（或者用手捏着一本书，水平移动），静摩擦力竖直向上，与物体的重力平衡，与位移垂直，没有做功。
综上所述：静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。
4. 滑动摩擦力总是可以做正功吗？
箱子在地面上滑行，摩擦力阻碍物体运动，做负功。滑动摩擦力能做正功吗？如图1所示，传送带在动力驱使下匀速运动，当煤从漏斗落到传送带的瞬间，煤块的水平速度为零，煤块相对传送带向后滑动，因而受到向前的滑动摩擦力作用。以地面为参照，煤块所受滑动摩擦力方向与位移方向相同，所以滑动摩擦力对煤块做正功，煤块的速度和动能不断增大。直到煤块速度与传送带相等时，滑动摩擦力变为零。
图1
5. 滑动摩擦力可以不做功吗？
滑动摩擦力也可以不做功，如木块在固定的桌面上滑动时，桌面受到的滑动摩擦力对桌子并不做功。
6. 相互作用的两个静摩擦力，如果其中一个力做了正功，另一个力一定做等大的负功吗？
是的，一对静摩擦力作用的物体间无相对滑动，故位移始终相等，而二力大小相等，方向相反，因而做功之和为零。从能量转化的角度来说，在静摩擦力做功的过程中，只有机械能的相互转移（静摩擦力起着传递机械能的作用），而没有机械能转化为其他形式的能。
7. 两个相互作用的滑动摩擦力做功的情况又如何呢？
首先，可以都做负功。
其次，如第5问的例子中，可以一个滑动摩擦力做负功，而另一个力不做功。
第三，如第4问的例子中，如果一个滑动摩擦力做正功，则另一个力一定做负功，而且两个功的代数和一定为负值。因为物体间存在滑动摩擦力时，由于物体间存在相对运动，位移大小不同，所以一对滑动摩擦力必做负功。滑动摩擦力做功的过程中，能量的变化有两种情况：一是相互摩擦的物体之间有部分机械能的转移；二是有一部分机械能转化成了内能。所以，两个相互作用的滑动摩擦力做功之和一定为负值。
8. 相互作用的两个滑动摩擦力做的功如何计算呢？
如图2所示，木板B长为L，静止在光滑水平面上，一个小物体A以速度 滑上B的左端，当A滑到B的右端时恰好相对B静止，此时物体B运动了S的位移，可以判断B对A的摩擦力做功为： ；A对B的摩擦力做功： ，所以这一对摩擦力对系统做功总和为： 。从能量的角度说，这就是转化为内能的部分。
图2
综上可知：①相互摩擦的系统内，一对静摩擦力所做的总功等于零。
②相互摩擦的系统内，一对滑动摩擦力所做的功总是负值，其绝对值等于滑动摩擦力与相对位移的乘积，即恰等于系统损失的机械能。
〔练习〕
如图3所示，质量为M的木块放在光滑水平面上，质量为m的子弹以速度 沿水平方向射中木块，并停留在木块中与木块一起以速度 运动。已知当子弹相对于木块静止时，木块前进的距离为 ，子弹进入木块深度为 ，如果木块对子弹的阻力恒为 ，那么下列关系式中正确的是（ ）
图3
A.
B.
C.
D.
答案：ACD
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时间：2022-06-30 09:26
方向始终和运动趋势方向相反。大小和外力（除了静摩擦力以外的力）相等。
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时间：2022-06-30 09:26
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时间：2022-06-30 09:27
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时间：2022-06-30 09:28
