1.滑动摩擦力做功的特点
(1)滑动摩擦力可以对物体做正功,也可以对物体做负功,还可以不做功。
(2)一对滑动摩擦力做功的过程中,能量的转化有两种情况:一是相互摩擦的物体之间机械能的转移;二是机械能转化为内能,即摩擦生热。
(3)相互摩擦的系统内,一对滑动摩擦力所做的总功总是负值,其绝对值恰等于系统损失的机械能。其意义是系统损失的这些机械能转化成了系统的内能。
2.摩擦生“热”公式
因摩擦而产生的热等于一对滑动摩擦力所做的总功的绝对值,恰等于滑动摩擦力与相对位移的乘积,即Q=Ffl相对。
【例1】 如图所示,表面粗糙的小车足够长,小车放在光滑的水平地面上,一木块以一定速度由小车左端滑上小车,当小车与木块相对静止时,木块相对小车的位移为d,小车相对地面的位移为l,木块与小车间的滑动摩擦力为Ff,求:
(1)滑动摩擦力对木块做的功;
(2)滑动摩擦力对小车做的功;
(3)两滑动摩擦力做功之和;
(4)系统机械能的变化量及系统产生的热量。
[解析] (1)由题意可知木块的位移x=l+d,所以滑动摩擦力对木块做的功
W木=-Ff(d+l)。
(2)滑动摩擦力对小车做的功
W车=Ffl。
(3)两滑动摩擦力做功之和
W=W木+W车=-Ffd。
(4)由动能定理知
小车动能的增量为ΔEk车=Ffl
木块动能的增量为ΔEk木=-Ff(d+l)
系统机械能的变化量即为小车、木块动能增量之和
ΔE=ΔEk车+ΔEk木=-Ffd
由能量守恒知,系统损失的机械能等于系统产生的热量Q=|ΔE|=Ffd。
[答案] (1)-Ff(d+l) (2)Ffl (3)-Ffd (4)-Ffd Ffd