高中物理摩擦力做功的常见问题分享

冷佳雨（成都七中嘉祥外国语学校，四川 成都 610000）

1 滑动摩擦做功问题分享

1.1 负功问题

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。

图1

1.2 正功问题

通过上一个例题，说明滑动摩擦对木块的做功为负，但是还存在另一种情况，也就是说滑动摩擦对于物体的做功为正。这对这样的问题，其解题思路、方式与例1有一定的差别，同样通过例题来分享解题经验。

例2：一辆汽车人停在粗糙的水平面上，同时在车辆内部有一个质量为m的木块置于其粗糙的表面。当车辆向右运动时，行使了S距离，处于车中的木块与车辆同时样做向右的运动，其距离等于s。在这样的前提下，计算滑动摩擦力对于木块的做功，其实际情况如图2所示。

解：在汽车向右运动的过程中，木块会受其惯性的影响而做向左的运动，说明此时木块的运动方式与汽车摩擦力的方向一致，而木块所受到的摩擦力其方向向右，与汽车行驶的方向一致。汽车向右运动时，由于木块在汽车中，那么其相对于地面的移动距离等于S-s，并且方向与汽车运动的方向相同——向右。因此，在整个运动的过程中，滑动摩擦力对于车辆中木块的做功为正，而其做功的大小等于：W=FScosθ=μmg（S-s）。但是，此时的滑动摩擦力对于汽车的做功为负，具体值为：W=μmgScosπ-μmgS，此时的解题方式与例1的方式相同，可以将其归为同类题型。另外，还可以根据物理公式计算出滑动摩擦力对于木块、汽车做功的综合，经过计算可以化简为：-μmgs。因此，如果将木块、汽车看做一个整体，则说明滑动摩擦力对于其的做功依然为负。

图2

1.3 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，其自身与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[1]。

小结：根据例1、例2可知，在物体运动的过程中，会受到滑动摩擦力的影响，并且摩擦力会对系统中一部分或者整体做功，包括负功、正功甚至无功。一个滑动摩擦力无法同时对两个物理做不同的功，但是会出现一个摩擦力对一个物体做正功，而对整体中的其他部分做负功，如例2。

2 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，一个在运动过程中的传送带，其与水平方向形成一个度数为θ的夹角。此时，有一箱货物被防治在传送带的表面，相对于传送带来说，货物箱处于静止状态，而传送带匀速向下运送货物。在这一前提下，分析静摩擦力对于箱子做功形态。

解：传送带以匀速输送获取，其实际的位移方向向下。在整个运动的过程中，传送带与货物之间的摩擦力同货物依靠重力下滑的摩擦力、相反的分力平衡，所以在传送带运动的过程中，静摩擦力对货物箱的作用为正功。

图3

小结：静摩擦力对于物体的做功通常发生在传送带中，具体判断静摩擦力的方法为：（1）假设法，假设来两个物体的接触面光滑，且不发生任何运动，则不属于静摩擦，当两个物体开始运动，并且运动方向相同，则属于静摩擦。（2）平衡法，根据二力平衡计算其是否属于静摩擦。（3）反推法，根据两个物体受力、运动状态判断其摩擦力的方向[2]。

3 结语

综上所述，摩擦力做功问题对于有高中生来讲具有一定的难度，但相信在教师的引导、自身努力的前提下，能够解决学习中的难题。以此为基础，广大同学可以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，从而提高解题的效率。

[1]赵家悦.对摩擦力做功问题的研究[J].中学生数理化(高一),2017,(05)：36-37.[2017-10-13].