靜摩擦力做功情況剖析

1、tnii學(xué)朮友叢網(wǎng)論文發(fā)表專(zhuān)家一l靜摩擦力做功情況剖析兩物體間出現(xiàn)靜摩擦力作用時(shí)，兩物體是相對(duì)靜止的，但它們相對(duì)別的參考系可能是運(yùn)動(dòng)的，而且速度相同。靜摩擦力是力學(xué)部分的難點(diǎn)之一，對(duì)靜摩擦力的做功情況進(jìn)行剖析，可以進(jìn)一步深化對(duì)靜摩擦力的理解。1. 靜摩擦力是否做功？要回答這個(gè)問(wèn)題，得從功的計(jì)算公式談起。公式中的f就是要計(jì)算做功的那個(gè)力，s是受力物體的位移，它的大小、方向與參考系的選取有關(guān)，計(jì)算某力的功時(shí)均以地面或相對(duì)地面靜止不動(dòng)的物體為參考系。在具體問(wèn)題中，若受力物體可以簡(jiǎn)化為質(zhì)點(diǎn)，則位移就是質(zhì)點(diǎn)的位移，若不能簡(jiǎn)化為質(zhì)點(diǎn)，貝S位移就是力的作用點(diǎn)的位移。公式中的是位移方向與力的方向間的夾角。公式

2、中力f、位移S、COSa，這三個(gè)量中只要有一個(gè)量取值為零，則功為零，即不做功。談?wù)撿o摩擦力是否做功，前提就是靜摩擦力必須存在，接下來(lái)就是看S和COSa了，若S為零，即受靜摩擦力作用的物體相對(duì)地面靜止，靜摩擦力的功就是零，即靜摩擦力不做功。若S不為零，但a=900,即靜摩擦力與物體運(yùn)動(dòng)方向垂直時(shí)，靜摩擦力也不做功。除此之外，靜摩擦力的功不會(huì)為零，也就是說(shuō)靜摩擦力會(huì)做功。比如我們用手指夾起鋼筆，平衡掉重力使鋼筆相對(duì)手指靜止的力，就是手指對(duì)鋼筆的靜摩擦力，它的方向豎直向上，當(dāng)鋼筆在空中沿水平方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，手指對(duì)鋼筆的靜摩擦力不做功；當(dāng)鋼筆在非匸交發(fā)表專(zhuān)家一m國(guó)學(xué)朮發(fā)叢網(wǎng)水平方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，手指對(duì)鋼筆的靜摩

3、擦力對(duì)鋼筆做功。在靜摩擦力存在的前提下，它是否做功，關(guān)鍵是看s或COSa是否為零。2. 靜摩擦力做正功還是做負(fù)功？在討論了靜摩擦力是否做功后，討論這個(gè)問(wèn)題就比較簡(jiǎn)單了。由公式可以看出，當(dāng)靜摩擦力方向與位移方向間的夾角小于90°,即a90°時(shí)，靜摩擦力做負(fù)功。如上面所說(shuō)的手指夾著鋼筆在空中的運(yùn)動(dòng)，若向上運(yùn)動(dòng)，則靜摩擦力的功是正功；如向下運(yùn)動(dòng)，則靜摩擦力的功是負(fù)功。靜摩擦力做正功還是做負(fù)功，全在于靜摩擦力的方向與位移方向間的夾角大小。3. 對(duì)靜摩擦力功的代數(shù)和是否為零？物體間力的作用是相互的，即作用力與反作用力，它們總是等值、反向、共線地分別作用于兩物體，靜摩擦力也不例外。那么

4、，作為作用力和反作用力的一對(duì)靜摩擦力，它們分別對(duì)對(duì)方做的功的代數(shù)和是否為零呢？由于靜摩擦力的施力者與受力者相對(duì)靜止，它們相對(duì)地面的位移相同，答案是肯定的，那就是作為作用力和反作用力的一對(duì)靜摩擦力的功的代數(shù)和一定為零。比如，將一個(gè)物體靜置于水平地面，用水平拉力f去拉物體，物體仍靜止不動(dòng)，這時(shí)地面對(duì)物體及物體對(duì)地面的靜摩擦力大小都是f,由于物體（質(zhì)點(diǎn)）相對(duì)地面的位移是零，物體對(duì)地面的靜摩擦匸交發(fā)表專(zhuān)家一LB國(guó)學(xué)朮發(fā)叢網(wǎng)力作用點(diǎn)相對(duì)地面的位移也是零，當(dāng)然，這兩個(gè)力對(duì)對(duì)方的功就自然是零了，這兩個(gè)力靜摩擦力的功的代數(shù)和自然是零。再比如將a、b兩物體疊放在水平地面上，用水平拉力f拉物體a,使a、b兩物體保

5、持相對(duì)靜止一起做直線運(yùn)動(dòng)，如圖1所示。運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，兩物體的位移相同，a對(duì)b的靜摩擦力與b對(duì)a的靜摩擦力大小相等、當(dāng)向相反，因此，這兩個(gè)力靜摩擦力對(duì)對(duì)方做的功等值反號(hào)，它們的代數(shù)和為零。圖一4. 人走路過(guò)程中，地面的靜摩擦力對(duì)人是否做功？這個(gè)問(wèn)題，咋一看似乎是做正功，其實(shí)，地面對(duì)人的靜摩擦力是不做功的。人走路過(guò)程中，只是人腳接觸地面時(shí)才受到地面對(duì)腳的靜摩擦力作用，腳抬起來(lái)向前移動(dòng)過(guò)程中，是不受地面的靜摩擦力作用的。從腳觸地到離地，靜摩擦力的作用點(diǎn)相對(duì)地面沒(méi)有移動(dòng)，即腳相對(duì)于地面的位移是零，故地面對(duì)人的靜摩擦力對(duì)人不做功。同理，人對(duì)地面的靜摩擦力對(duì)地面也不做功。既然不做功，那么人走路時(shí)的動(dòng)能是怎么

6、獲得的呢？人在走路時(shí)，人腳是要斜向后登地的，登地時(shí)人體下肢對(duì)軀干施加斜向前上方的力，同時(shí)軀干向前發(fā)生位移，所以這個(gè)力對(duì)人體做正功，使人獲得動(dòng)能。人登地，抬腳向前，需要下肢肌肉的收縮舒放，自然要消耗人體的生物化學(xué)能。所以，走路過(guò)程中人獲得的動(dòng)能實(shí)際上來(lái)自于人體的化學(xué)能。地面對(duì)人的靜摩擦力的存在，保證了走路時(shí)下匸交發(fā)表專(zhuān)家一LB國(guó)學(xué)朮發(fā)叢網(wǎng)肢對(duì)軀干作用力的實(shí)施，為人體肌肉施力做功提供了條件。5. 汽車(chē)運(yùn)動(dòng)中，地面對(duì)主動(dòng)輪的摩擦力對(duì)汽車(chē)是否做功？汽車(chē)運(yùn)動(dòng)中，發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置帶動(dòng)主動(dòng)輪繞車(chē)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，若不打滑，地面對(duì)輪胎與地面的接觸處有靜摩擦力作用，其方向與汽車(chē)運(yùn)動(dòng)方向一致。隨著輪胎在地面的滾動(dòng)，輪胎表

7、面與地面的接觸點(diǎn)（靜摩擦力的作用點(diǎn)）隨輪胎的轉(zhuǎn)動(dòng)離開(kāi)了地面，這個(gè)作用點(diǎn)在摩擦力的方向上相對(duì)地面的位移是零。所以地面對(duì)主動(dòng)輪的摩擦力對(duì)汽車(chē)不做功。6. 靜摩擦力做功，系統(tǒng)內(nèi)能是否一定增加？如圖2所示，將一火柴盒放在光滑水平面上，使火柴盒的涂藥面朝上，用一根火柴棍的涂藥端緊壓火柴盒的涂藥面?，F(xiàn)在火柴棍另一端用力推動(dòng)火柴盒運(yùn)動(dòng)，火柴盒之所以運(yùn)動(dòng)，就是火柴棍對(duì)起靜摩擦力作用的結(jié)果，這個(gè)靜摩擦力顯然做了功，但由于施力者（火柴棍）與受力者（火柴盒）間未發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，并未使接觸面的內(nèi)能增加而使溫度升高，這樣是不能點(diǎn)燃火柴的。所以靜摩擦力做功，不一定引起系統(tǒng)的內(nèi)能增加。7. ”人船模型”中，人與船之間的靜摩擦力的做功情況怎樣？如圖3所示，人在船上向前行走時(shí)，腳相對(duì)船面是靜止的，因此兩者間的摩擦力是靜摩擦力。人相對(duì)水面（地）的位移向前，船相對(duì)水面（地）的位移向后，人對(duì)船的靜摩擦力對(duì)船做正功。船對(duì)人的靜摩擦力方向是向前的，而人相對(duì)水面（地）的位移也是向前的，匸交發(fā)表專(zhuān)家一LB國(guó)學(xué)朮發(fā)叢網(wǎng)似乎靜摩擦力也對(duì)人做正功。其實(shí)不然，人在船面上向前行走時(shí)，船面并不是靜止不動(dòng)，而是向后移動(dòng)的，船面對(duì)人腳的靜摩擦力只是在