摩擦生热课件

1、摩擦生热摩擦力的功与热的产生柳暗花明 2007-08-21 20:34:31 阅读332 评论3字号：大中小无论是静摩擦力，还是滑动摩擦力，都可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。但是，并不是所有摩擦力的功都能将机械能转化为内能而产生热量。一、静摩擦力的功只起转移机械能的作用，不会产生热量。静摩擦力产生在两个相对静止但有相对运动趋势的物体之间。显然这样的两个物体必然具有相同的速度、加速度、位移等。如：将一质量为 m的木块放在置于光滑水平地面质量为M的木板上，对木块施一水平向右的恒力,使木块与木板一起向右加速运动。显然，在运动过程中，木块与木板间的摩擦力属于静摩擦力。 TOC o 1-5 h

2、z 隔离木块进行受力分析，竖直方向受重力和弹力，为一对平衡力，二力皆不做功；水平方向受恒力F和木板对木块的静摩擦力 Ff1,恒力F做正功，静摩擦力Ff1做负功。设某时刻木块的位移为S,末速度为V。由动能定理得：(FFf1) S = 1/2 mVA2(1)隔离木板进行受力分析，竖直方向受重力和弹力(地面的支持力和木块施加的压力)而平衡，此三力不做功；水平方向受木块对木板的静摩擦力Ff2作用(与Ff1是一对作用力和反作用力，大小相等)，此力对木板做正功。木板与木块具有相同的位移及末速度。由动能定理得：Ff2s = 1/2 MVA2(2)整体受力分析，竖直方向重力和弹力而平衡，且都不做功；水平方向只

3、受恒力F的作用。由动能定理得：FS= 1/2 -(m + M) V，2(3)由于Ff1 =Ff2,比较(1)、(2)、( 3)三式，不难知道，外力 F对系统做的功，使系统获得机械能1/2 (m1 m2) V，2 ,静摩擦力Ff1对木块做负功使木块损失的机械能恰好是静摩擦力Ff2对木板做正功而使木板获得的机械能。因此，静摩擦力在这里只是起到传递机械能的作用，并没有将机械能转化成内能，系统的机械能没有损失。二、滑动摩擦力的功一方面传递机械能，同时另一方面将部分机械能转化为内能，从而产生热量，导致相互摩擦的物体发热。如，一质量为M的长木板在光滑水平面上匀速运动 ，将一质量为m的木块无初速地放在长木板

4、右端 木块与长木板间有摩擦，一段时间后，木块与木板保持相对静止。木块与长木板的运动情况如图所示。设这段时间内，木板对地的速度由V0变成V,位移为S1;木块对地的速度由0变为V,位移为S2;木块相对木板的位移为 AS。不论是木块还是木板，竖直方向上受力平衡，且力都不做功。水平方向上，木板只受木块对它水平向左的滑动摩擦力 Ff1的作用，此力做负功。由动能定理得：Ff1S1 =1/2 MV，21/2 MV0A2（4）等式（4）表明滑动摩擦力 Ff1做负功导致木板的机械能损失。而木块在水平方向只受木板对它水平向右的滑动摩擦力Ff2的作用，此力做正功。由动能定理得：Ff2s2 = 1/2 mV，2（5）

5、等式（5）表明滑动摩擦力 Ff2做正功使木板的机械能增加。由于作用力和反作用力 Ff1 = Ff2 ,而S1 =S2 + AS,比较（4）、（ 5）两式的左边部分，不难看出，滑动摩擦力Ff1对木板做负功使木板损失的机械能并没有完全转移给木块。表明由木块和木板所构成的系统机械能有损失。将（4）、（5）两式相加，可得：Ff1 -= 1/2 ，） V，2 1/2 MV0A2 （6）由（6）式可以看出，相互摩擦的两个物体所构成的系统，其损失的机械能等于滑动摩擦力与两物体 的相对位移的乘积。正是这部分损失的机械能转化为内能，产生热量，使物体温度升高。因此，滑动摩擦力在改变物体机械能的同时，会产生热量，其产生热量的多少可以用滑动摩擦力与相对移位的乘积来获得。上述两点，可以在车辆行驶方面获得一定的说明。滚动摩擦力本质上是静摩擦力。车辆前进时的牵引力就来源于主动轮与地面间的静摩擦力。因此，车辆正常行驶时，车轮是不发热的。但是，当紧急刹车时，如果刹车力量过大，导致车轮停止转动，向前滑行，此时车轮与地面间的静摩擦力变成滑动摩擦力，做功时将机械能转化为内能，轮胎的温度急剧上