1.滑動摩擦力做功的特點
(1)滑動摩擦力可以對物體做正功,也可以對物體做負功,還可以不做功。
(2)一對滑動摩擦力做功的過程中,能量的轉化有兩種情況:一是相互摩擦的物體之間機械能的轉移;二是機械能轉化為內能,即摩擦生熱。
(3)相互摩擦的系統(tǒng)內,一對滑動摩擦力所做的總功總是負值,其絕對值恰等于系統(tǒng)損失的機械能。其意義是系統(tǒng)損失的這些機械能轉化成了系統(tǒng)的內能。
2.摩擦生“熱”公式
因摩擦而產生的熱等于一對滑動摩擦力所做的總功的絕對值,恰等于滑動摩擦力與相對位移的乘積,即Q=Ffl相對。
【例1】 如圖所示,表面粗糙的小車足夠長,小車放在光滑的水平地面上,一木塊以一定速度由小車左端滑上小車,當小車與木塊相對靜止時,木塊相對小車的位移為d,小車相對地面的位移為l,木塊與小車間的滑動摩擦力為Ff,求:
(1)滑動摩擦力對木塊做的功;
(2)滑動摩擦力對小車做的功;
(3)兩滑動摩擦力做功之和;
(4)系統(tǒng)機械能的變化量及系統(tǒng)產生的熱量。
[解析] (1)由題意可知木塊的位移x=l+d,所以滑動摩擦力對木塊做的功
W木=-Ff(d+l)。
(2)滑動摩擦力對小車做的功
W車=Ffl。
(3)兩滑動摩擦力做功之和
W=W木+W車=-Ffd。
(4)由動能定理知
小車動能的增量為ΔEk車=Ffl
木塊動能的增量為ΔEk木=-Ff(d+l)
系統(tǒng)機械能的變化量即為小車、木塊動能增量之和
ΔE=ΔEk車+ΔEk木=-Ffd
由能量守恒知,系統(tǒng)損失的機械能等于系統(tǒng)產生的熱量Q=|ΔE|=Ffd。
[答案] (1)-Ff(d+l) (2)Ffl (3)-Ffd (4)-Ffd Ffd