专题：摩擦力做功与能量转化问题课件.ppt

对功能关系的理解及应用 几种常见的功能关系及其表达式 力做功力做功力做功力做功能的变化能的变化能的变化能的变化定量关系定量关系定量关系定量关系合力的功合力的功合力的功合力的功动动动动能能能能变变变变化化化化 WWE Ek k2 2E Ek k1 1EEk k重力重力重力重力(弹簧弹力弹簧弹力弹簧弹力弹簧弹力)的功的功的功的功重力重力重力重力(弹性弹性弹性弹性)势势势势能能能能变变变变化化化化 (1)(1)WWG G0(0(WWFNFN0)0),重力重力重力重力(弹性弹性弹性弹性)势势势势能减少能减少能减少能减少 (2)(2)WWG G0(0(WWFNFN0)0),重力重力重力重力(弹性弹性弹性弹性)势势势势能增加能增加能增加能增加 (3)3)WWG GEpEpE Ep p1 1E Ep p2 2;(WWFNFNEpEpEpEp1 1EpEp2 2)只有重力、弹簧弹力只有重力、弹簧弹力只有重力、弹簧弹力只有重力、弹簧弹力做功做功做功做功不引起不引起不引起不引起机械能机械能机械能机械能变变变变化化化化 机械能守恒机械能守恒机械能守恒机械能守恒EE0 0除重力和弹簧弹力除重力和弹簧弹力除重力和弹簧弹力除重力和弹簧弹力之外的其他力之外的其他力之外的其他力之外的其他力做的功做的功做的功做的功机械能机械能机械能机械能变变变变化化化化 (1)(1)(1)(1)其他力做多少正功，物体的机械能就其他力做多少正功，物体的机械能就其他力做多少正功，物体的机械能就其他力做多少正功，物体的机械能就 增加多少增加多少增加多少增加多少 (2)(2)(2)(2)其他力做多少负功，物体的机械能就其他力做多少负功，物体的机械能就其他力做多少负功，物体的机械能就其他力做多少负功，物体的机械能就 减少多少减少多少减少多少减少多少 (3)(3)(3)(3)W W W WEEEE牢记各力做功与能量变化的特点第五章 机械能及其守恒定律 专题 摩擦力做功与能量转化问题 静静静静摩摩摩摩擦擦擦擦力力力力做做做做功功功功的的的的特特特特点点点点如图如图如图如图1 1 1 1，放在水平桌面上的物体，放在水平桌面上的物体，放在水平桌面上的物体，放在水平桌面上的物体A A A A在水平拉力在水平拉力在水平拉力在水平拉力F F F F的作用下未的作用下未的作用下未的作用下未动，则动，则动，则动，则桌面对桌面对桌面对桌面对A A A A向左的静摩擦力不做功向左的静摩擦力不做功向左的静摩擦力不做功向左的静摩擦力不做功，因为桌面在静摩擦力，因为桌面在静摩擦力，因为桌面在静摩擦力，因为桌面在静摩擦力的方向上没有位移。的方向上没有位移。的方向上没有位移。的方向上没有位移。如图如图如图如图2 2 2 2，A A A A和和和和B B B B叠放在一起置于光滑水平桌面上，在拉力叠放在一起置于光滑水平桌面上，在拉力叠放在一起置于光滑水平桌面上，在拉力叠放在一起置于光滑水平桌面上，在拉力F F F F的的的的作用下，作用下，作用下，作用下，A A A A和和和和B B B B一起向右加速运动，则一起向右加速运动，则一起向右加速运动，则一起向右加速运动，则A A A A对对对对B B B B的静摩擦力做正功的静摩擦力做正功的静摩擦力做正功的静摩擦力做正功，B B B B对对对对A A A A的静摩擦力做负功的静摩擦力做负功的静摩擦力做负功的静摩擦力做负功。静摩擦力做功的特点是：静摩擦力做功的特点是：静摩擦力做功的特点是：静摩擦力做功的特点是：静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。相互作用的一对静摩擦力做功的代数和总等于零。相互作用的一对静摩擦力做功的代数和总等于零。相互作用的一对静摩擦力做功的代数和总等于零。相互作用的一对静摩擦力做功的代数和总等于零。在静摩擦力做功的过程中，只有机械能的相互转移（在静摩擦力做功的过程中，只有机械能的相互转移（在静摩擦力做功的过程中，只有机械能的相互转移（在静摩擦力做功的过程中，只有机械能的相互转移（静摩静摩静摩静摩擦力起着传递机械能的作用擦力起着传递机械能的作用擦力起着传递机械能的作用擦力起着传递机械能的作用），而没有机械能转化为其它形），而没有机械能转化为其它形），而没有机械能转化为其它形），而没有机械能转化为其它形式的能。式的能。式的能。式的能。滑滑滑滑动动动动摩摩摩摩擦擦擦擦力力力力做做做做功功功功的的的的特特特特点点点点如图如图3 3，物块，物块A A在水平桌面上，在外力在水平桌面上，在外力F F的作用的作用下向右运动，下向右运动，桌面对桌面对A A向左的滑动摩擦力做负向左的滑动摩擦力做负功功，A A对桌面的滑动摩擦力不做功对桌面的滑动摩擦力不做功。滑滑滑滑动动动动摩摩摩摩擦擦擦擦力力力力做做做做功功功功的的的的特特特特点点点点如图如图如图如图4 4 4 4，上表面不光滑的长木板，上表面不光滑的长木板，上表面不光滑的长木板，上表面不光滑的长木板，放在光滑的水平地面上，一小铁放在光滑的水平地面上，一小铁放在光滑的水平地面上，一小铁放在光滑的水平地面上，一小铁块以速度块以速度块以速度块以速度V V V V 从木板的左端滑上木从木板的左端滑上木从木板的左端滑上木从木板的左端滑上木板，当铁块和木板相对静止时木板，当铁块和木板相对静止时木板，当铁块和木板相对静止时木板，当铁块和木板相对静止时木板相对地面滑动的距离为板相对地面滑动的距离为板相对地面滑动的距离为板相对地面滑动的距离为S S S S，小，小，小，小铁块相对木板滑动的距离为铁块相对木板滑动的距离为铁块相对木板滑动的距离为铁块相对木板滑动的距离为d d d d，滑动摩擦力对铁块所做的功为：滑动摩擦力对铁块所做的功为：滑动摩擦力对铁块所做的功为：滑动摩擦力对铁块所做的功为：WWf f铁铁铁铁f(Sf(Sd)d)根据动能定理，铁块动能的变化量为：根据动能定理，铁块动能的变化量为：根据动能定理，铁块动能的变化量为：根据动能定理，铁块动能的变化量为：E Ek k铁铁铁铁WWf f铁铁铁铁f f（S Sd d）式表明，铁块从开始滑动到相式表明，铁块从开始滑动到相式表明，铁块从开始滑动到相式表明，铁块从开始滑动到相对木板静止的过程中，其动能减对木板静止的过程中，其动能减对木板静止的过程中，其动能减对木板静止的过程中，其动能减少。那么，铁块减少的动能转化少。那么，铁块减少的动能转化少。那么，铁块减少的动能转化少。那么，铁块减少的动能转化为什么能量了呢？为什么能量了呢？为什么能量了呢？为什么能量了呢？以木板为研究对象，滑动摩擦力对木板所做的功为：以木板为研究对象，滑动摩擦力对木板所做的功为：以木板为研究对象，滑动摩擦力对木板所做的功为：以木板为研究对象，滑动摩擦力对木板所做的功为：WWf f板板板板f Sf S 根据动能定理，木板动能的变化量为：根据动能定理，木板动能的变化量为：根据动能定理，木板动能的变化量为：根据动能定理，木板动能的变化量为：E Ek k板板板板WWf f板板板板fSfS 将将将将、两式相加得：两式相加得：两式相加得：两式相加得：E Ek k铁铁铁铁 E Ek k板板板板f d f d 式表明木板的动能是增加的，由于木式表明木板的动能是增加的，由于木式表明木板的动能是增加的，由于木式表明木板的动能是增加的，由于木板所受摩擦力的施力物体是铁块，可见板所受摩擦力的施力物体是铁块，可见板所受摩擦力的施力物体是铁块，可见板所受摩擦力的施力物体是铁块，可见铁块减小的动能有一部分（铁块减小的动能有一部分（铁块减小的动能有一部分（铁块减小的动能有一部分（f Sf Sf Sf S）转化）转化）转化）转化为木板的动能。为木板的动能。为木板的动能。为木板的动能。表明铁块和木板组成的系统的机械能的减少量等于滑动摩擦力与铁块相表明铁块和木板组成的系统的机械能的减少量等于滑动摩擦力与铁块相表明铁块和木板组成的系统的机械能的减少量等于滑动摩擦力与铁块相表明铁块和木板组成的系统的机械能的减少量等于滑动摩擦力与铁块相对木板的位移的乘积，这部分能量转化为系统的内能。对木板的位移的乘积，这部分能量转化为系统的内能。对木板的位移的乘积，这部分能量转化为系统的内能。对木板的位移的乘积，这部分能量转化为系统的内能。摩摩摩摩擦擦擦擦生生生生热热热热摩擦生热是指滑动摩擦生热，静摩擦不会生摩擦生热是指滑动摩擦生热，静摩擦不会生热。产生的热热。产生的热Q Q 等于系统机械能的减少等于系统机械能的减少E E机机，又等于又等于滑动摩擦力乘以滑动摩擦力乘以相对位移相对位移d，即，即 巩巩巩巩固固固固练练练练习习习习1 1 1 1、关于滑动摩擦力的做功情况，下面说法正确的是：、关于滑动摩擦力的做功情况，下面说法正确的是：、关于滑动摩擦力的做功情况，下面说法正确的是：、关于滑动摩擦力的做功情况，下面说法正确的是：（）A A A A滑动摩擦力只能做负功滑动摩擦力只能做负功滑动摩擦力只能做负功滑动摩擦力只能做负功 B B B B滑动摩擦力不可能不做功滑动摩擦力不可能不做功滑动摩擦力不可能不做功滑动摩擦力不可能不做功滑动摩擦力可以做正功滑动摩擦力可以做正功滑动摩擦力可以做正功滑动摩擦力可以做正功 D D D D滑动摩擦力可以不做功滑动摩擦力可以不做功滑动摩擦力可以不做功滑动摩擦力可以不做功2 2 2 2、关于静摩擦力的做功情况，下面说法正确的是：、关于静摩擦力的做功情况，下面说法正确的是：、关于静摩擦力的做功情况，下面说法正确的是：、关于静摩擦力的做功情况，下面说法正确的是：（）A A A A静摩擦力不可能做功静摩擦力不可能做功静摩擦力不可能做功静摩擦力不可能做功 B B B B静摩擦力可以做正功静摩擦力可以做正功静摩擦力可以做正功静摩擦力可以做正功静摩擦力可以做负功静摩擦力可以做负功静摩擦力可以做负功静摩擦力可以做负功 D D D D只要物体发生了位移，静摩擦力就一定做了功只要物体发生了位移，静摩擦力就一定做了功只要物体发生了位移，静摩擦力就一定做了功只要物体发生了位移，静摩擦力就一定做了功CD CD BC BC 巩巩巩巩固固固固练练练练习习习习光滑水平面上有一质量为光滑水平面上有一质量为光滑水平面上有一质量为光滑水平面上有一质量为MMMM，长为，长为，长为，长为L L L L的木板，木板上的木板，木板上的木板，木板上的木板，木板上有一木块，质量为有一木块，质量为有一木块，质量为有一木块，质量为m m m m。木块和木板间的滑动摩擦力为。木块和木板间的滑动摩擦力为。木块和木板间的滑动摩擦力为。木块和木板间的滑动摩擦力为f f f f，木块在恒力，木块在恒力，木块在恒力，木块在恒力F F F F 的作用下，从木板的一端运动到另的作用下，从木板的一端运动到另的作用下，从木板的一端运动到另的作用下，从木板的一端运动到另一端。第一次将木板固定，第二次木板可以自由运一端。第一次将木板固定，第二次木板可以自由运一端。第一次将木板固定，第二次木板可以自由运一端。第一次将木板固定，第二次木板可以自由运动，则两种情况下比较，下列说法正确的是（动，则两种情况下比较，下列说法正确的是（动，则两种情况下比较，下列说法正确的是（动，则两种情况下比较，下列说法正确的是（）A.A.A.A.第一次产生的热量多第一次产生的热量多第一次产生的热量多第一次产生的热量多 B.B.B.B.第二次产生的热量多第二次产生的热量多第二次产生的热量多第二次产生的热量多 C.C.C.C.两次产生的热量一样多两次产生的热量一样多两次产生的热量一样多两次产生的热量一样多 D.D.D.D.两次两次两次两次F F F F做功一样多做功一样多做功一样多做功一样多C C 巩巩巩巩固固固固练练练练习习习习从离地从离地H H高处竖直向上抛出一个小球，小球高处竖直向上抛出一个小球，小球所受阻力大小始终为所受阻力大小始终为f f，小球上升了，小球上升了h h高后开高后开始下落，直到落地。在此全过程中，小球克始下落，直到落地。在此全过程中，小球克服阻力做的功为（服阻力做的功为（）A.fH A.fH B.f(h+H)B.f(h+H)C.f(H+2h)D.-f(h+H)C.f(H+2h)D.-f(h+H)C C滑滑滑滑动动动动摩摩摩摩擦擦擦擦力力力力做做做做功功功功的的的的特特特特点点点点综上所述，滑动摩擦力做功有以下特点：综上所述，滑动摩擦力做功有以下特点：综上所述，滑动摩擦力做功有以下特点：综上所述，滑动摩擦力做功有以下特点：1 1 1 1、滑动摩擦力可以对物体做正功，也可以对物体做滑动摩擦力可以对物体做正功，也可以对物体做滑动摩擦力可以对物体做正功，也可以对物体做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。负功，还可以不做功。负功，还可以不做功。负功，还可以不做功。2 2 2 2、相互摩擦的系统内，一对滑动摩擦力所做的功总相互摩擦的系统内，一对滑动摩擦力所做的功总相互摩擦的系统内，一对滑动摩擦力所做的功总相互摩擦的系统内，一对滑动摩擦力所做的功总为负值，其绝对值等于滑动摩擦力与为负值，其绝对值等于滑动摩擦力与为负值，其绝对值等于滑动摩擦力与为负值，其绝对值等于滑动摩擦力与相对位移相对位移相对位移相对位移d d d d 的乘的乘的乘的乘积，且等于系统损失的机械能。积，且等于系统损失的机械能。积，且等于系统损失的机械能。积，且等于系统损失的机械能。3 3 3 3、滑动摩擦力、空气阻力等，在曲线运动或者往返滑动摩擦力、空气阻力等，在曲线运动或者往返滑动摩擦力、空气阻力等，在曲线运动或者往返滑动摩擦力、空气阻力等，在曲线运动或者往返运动时所做的功等于力和路程（不是位移）的乘积。运动时所做的功等于力和路程（不是位移）的乘积。运动时所做的功等于力和路程（不是位移）的乘积。运动时所做的功等于力和路程（不是位移）的乘积。传传传传送送送送带带带带中中中中的的的的摩摩摩摩擦擦擦擦力力力力做做做做功功功功问问问问题题题题足够长的足够长的足够长的足够长的水平传送带以速度水平传送带以速度水平传送带以速度水平传送带以速度v v匀速传动，一质量为匀速传动，一质量为匀速传动，一质量为匀速传动，一质量为mm的小木块的小木块的小木块的小木块A A由静止轻由静止轻由静止轻由静止轻放在传送带上，若小木块与传送带间的动摩擦因数为放在传送带上，若小木块与传送带间的动摩擦因数为放在传送带上，若小木块与传送带间的动摩擦因数为放在传送带上，若小木块与传送带间的动摩擦因数为，如图，在小木块，如图，在小木块，如图，在小木块，如图，在小木块与传送带相对静止时，转化为内能的能量为多少？与传送带相对静止时，转化为内能的能量为多少？与传送带相对静止时，转化为内能的能量为多少？与传送带相对静止时，转化为内能的能量为多少？v vmmA Av v解析：解析：解析：解析：相对滑动时物块的加速度相对滑动时物块的加速度相对滑动时物块的加速度相对滑动时物块的加速度a=ga=g，从放上至相对静止所用的时间：从放上至相对静止所用的时间：从放上至相对静止所用的时间：从放上至相对静止所用的时间：此过程传送带对地的位移：此过程传送带对地的位移：此过程传送带对地的位移：此过程传送带对地的位移：物体对地的位移：物体对地的位移：物体对地的位移：物体对地的位移：摩擦力对木块做的功等于木块动能的增摩擦力对木块做的功等于木块动能的增摩擦力对木块做的功等于木块动能的增摩擦力对木块做的功等于木块动能的增加：加：加：加：传送带克服摩擦力做的功：传送带克服摩擦力做的功：传送带克服摩擦力做的功：传送带克服摩擦力做的功：WW2 2=mgx=mgx1 1=mv=mv2 2x x2 2x x1 1 此过程中传送带克服摩擦力做功将传送带的能量转化为了两部分此过程中传送带克服摩擦力做功将传送带的能量转化为了两部分此过程中传送带克服摩擦力做功将传送带的能量转化为了两部分此过程中传送带克服摩擦力做功将传送带的能量转化为了两部分木块木块木块木块的动能和转化的内能，由能量守恒定律示出转化的内能为的动能和转化的内能，由能量守恒定律示出转化的内能为的动能和转化的内能，由能量守恒定律示出转化的内能为的动能和转化的内能，由能量守恒定律示出转化的内能为巩巩巩巩固固固固练练练练习习习习如图所示，水平方向的传送带以如图所示，水平方向的传送带以2m/s2m/s的速度匀的速度匀速运动，把一质量为速运动，把一质量为2kg 2kg 的小物体轻轻放在传的小物体轻轻放在传送带的左端，经过送带的左端，经过4s 4s 物体到达传送带的右端。物体到达传送带的右端。已知物体与传送带间的动摩擦因数已知物体与传送带间的动摩擦因数 0.20.2（g g取取10m/s10m/s2 2）。求：）。求：（1 1）传送带的长度；）传送带的长度；（2 2）这一过程中摩擦力对物体所做的功；）这一过程中摩擦力对物体所做的功；（3 3）这个过程中由于物体与传送带的摩擦而）这个过程中由于物体与传送带的摩擦而转化为内能的数值。转化为内能的数值。7m4J4J审题设疑1.放置于传送带上的物体受几个力？各力大小关系怎样？物体将做什么运动？2.此段运动时间为多少？位移多大？末速度又多大？随后物体的运动情况又如何？ABmgFNFf3.电机因传送物体多消耗的电能，转化为哪些其它形式的能？怎样求物体与传送带之间摩擦产生的热能？vv小小小小结结结结1 1、一个物体在另一个物体表面上相对运动时，、一个物体在另一个物体表面上相对运动时，发热产生的内能等于滑动摩擦力与发热产生的内能等于滑动摩擦力与两物体相两物体相对位移对位移的积。的积。2 2、静摩擦力对物体做功没有相对位移静摩擦力对物体做功没有相对位移,因此不因此不会产生内能会产生内能!（静摩擦力起着传递机械能的作（静摩擦力起着传递机械能的作用）用）3 3、系统发热损失的能量系统发热损失的能量Q=Q=f fS S相对相对=E=E初初-E-E末末 (E(E初初和和E E末末分别为系统始末状态的机械能分别为系统始末状态的机械能)总之，功是一个过程量，滑动摩擦力对物体做总之，功是一个过程量，滑动摩擦力对物体做总之，功是一个过程量，滑动摩擦力对物体做总之，功是一个过程量，滑动摩擦力对物体做功与路径有关。只要我们认真审题，善于发现问题，功与路径有关。只要我们认真审题，善于发现问题，功与路径有关。只要我们认真审题，善于发现问题，功与路径有关。只要我们认真审题，善于发现问题，不断进行小结，就能发现滑动摩擦力做功规律，在不断进行小结，就能发现滑动摩擦力做功规律，在不断进行小结，就能发现滑动摩擦力做功规律，在不断进行小结，就能发现滑动摩擦力做功规律，在规律下解题就会得心应手规律下解题就会得心应手规律下解题就会得心应手规律下解题就会得心应手,随心所欲。随心所欲。随心所欲。随心所欲。巩巩巩巩固固固固练练练练习习习习如图所示，一质量为如图所示，一质量为如图所示，一质量为如图所示，一质量为m m m m的物块从倾角为的物块从倾角为的物块从倾角为的物块从倾角为606060600 0 0 0的斜面上的斜面上的斜面上的斜面上的的的的A A A A点由静止释放，下滑到点由静止释放，下滑到点由静止释放，下滑到点由静止释放，下滑到B B B B点时与挡板碰撞，碰撞点时与挡板碰撞，碰撞点时与挡板碰撞，碰撞点时与挡板碰撞，碰撞后物块以碰前的速率反弹沿斜面向上滑动。若物块后物块以碰前的速率反弹沿斜面向上滑动。若物块后物块以碰前的速率反弹沿斜面向上滑动。若物块后物块以碰前的速率反弹沿斜面向上滑动。若物块与斜面间的动摩擦因数是与斜面间的动摩擦因数是与斜面间的动摩擦因数是与斜面间的动摩擦因数是 0.10.10.10.1，AB=1.73mAB=1.73mAB=1.73mAB=1.73m。求：。求：。求：。求：（1 1 1 1）物块最终停在何处；）物块最终停在何处；）物块最终停在何处；）物块最终停在何处；（2 2 2 2）物块在全过程中运动的路程。）物块在全过程中运动的路程。）物块在全过程中运动的路程。）物块在全过程中运动的路程。参考答案：参考答案：参考答案：参考答案：（1 1）停在）停在）停在）停在B B处处处处 （2 2）30m30m巩巩巩巩固固固固练练练练习习习习如图所示，质量为如图所示，质量为如图所示，质量为如图所示，质量为2kg 2kg 2kg 2kg 的物体，在倾角为的物体，在倾角为的物体，在倾角为的物体，在倾角为 303030300 0 0 0的斜的斜的斜的斜面上自面上自面上自面上自A A A A点向点向点向点向B B B B点下滑，点下滑，点下滑，点下滑，AB=4.8mAB=4.8mAB=4.8mAB=4.8m。物体在。物体在。物体在。物体在A A A A点的速率点的速率点的速率点的速率为为为为v v v vA A A A=3m/s=3m/s=3m/s=3m/s，物体到，物体到，物体到，物体到B B B B点时开始压缩弹簧，当弹簧被点时开始压缩弹簧，当弹簧被点时开始压缩弹簧，当弹簧被点时开始压缩弹簧，当弹簧被压缩了压缩了压缩了压缩了20cm20cm20cm20cm到最短时，物体在到最短时，物体在到最短时，物体在到最短时，物体在C C C C点。斜面对物体的摩点。斜面对物体的摩点。斜面对物体的摩点。斜面对物体的摩擦力擦力擦力擦力f f f f8N8N8N8N，弹簧的质量可忽略不计，若物体能沿斜，弹簧的质量可忽略不计，若物体能沿斜，弹簧的质量可忽略不计，若物体能沿斜，弹簧的质量可忽略不计，若物体能沿斜面弹回到面弹回到面弹回到面弹回到B B B B点的上方，求物体向上弹回能达到的最高点的上方，求物体向上弹回能达到的最高点的上方，求物体向上弹回能达到的最高点的上方，求物体向上弹回能达到的最高点距点点距点点距点点距点C C C C的高度差（的高度差（的高度差（的高度差（g g g g取取取取10m/s10m/s10m/s10m/s2 2 2 2）。）。）。）。参考答案：参考答案：0.53m