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1、一对摩擦力做功与产生内能的关系 一、系统内一对静摩擦力做功与产生内能的关系:系统内一对静摩擦力即使对物体做功,但由于相对位移为零而没有热能产生,只有物体间机械能的转移。例 如右图所示,物体 A、B 叠放在一起放在水平面C 上,用水平向右的力 F 拉物体 B,使物体 A、B 以共同的加速度向右运动,发生了一段位移 S,在此过程中,物体间有相互作用的静摩擦力、,物体 A 在 作用下,发生位移 S,对物体 A 做正功 W1 s,而同时 对物体 B 的运动起了阻碍作用,因此在 B 前进 S 的过程中,对物体 B 做负功W2 S,而这一对静摩擦力对 A、B 所组成的系统作功的总量 WW1W20。这种情况
2、下,尽管静摩擦力分别对 A、B 做功,但没有机械能转化为内能(即没有摩擦生热)。二、系统内一对滑动摩擦力做功与产生内能的关系:作用于系统的滑动摩擦力和物体间相对滑动的位移的乘积,在数值上等于滑动过程产生的内能。即QF 滑 S 相对,其中 F 滑必须是滑动摩擦力,S 相对必须是两个接触面的相对滑动距离(或相对路程)。例 如右图所示,质量为 m 的小木块 A 以水平初速0 冲上质量为 M、长为 L、置于光滑水平面C 上的木板 B,并正好不从木板B 上掉下,B间动摩擦因数为。求此过程中产生的内能。解析:在此过程中摩擦力做功的情况:设 A 和 B 所受的滑动摩擦力分别为 F、F,FFmg,A 在 F
3、的作用下减速,B 在 F的作用下加速;当 A 滑到 B 的右端时,A、B 达到一定的速度,就正好不从木板 B 上掉下,设此过程中木板 B 向前移动的距离为 S,滑动摩擦力 F 对木块 A 做负功 W1mg(s+L),而摩擦力 F对 B 做正功 W2mgs。摩擦力对系统所做的总功:WW1W2mg(s+L)mgsmgL。对 A、B 分别列出动能定理式子:mg(s+L)m02/2-m2/2 mgs=M2/2 由(1)式可知木块 A 克服摩擦力做的功等于它动能的减少量。由(2)式可知摩擦力对 B 板做的正功等于 B 板动能的增量。得:mgL=m02/2-(M+m)2/2 式中,m02/2-(M+m)2/2 为系统所损失的机械能由能量守恒定律可知,系统所损失的机械能将转化为内能,故过程产生的内能为:E 内mgL。答案:mgL 系统克服滑动摩擦力所做的总功等于系统机械能的减少量。这部分机械能就转变为系统的内能,这就是“摩擦生热”