20190507摩擦阻力做功和内能的关系

1、小专题：摩擦生热一内能的产生与相关计算（说明：本专题不涉及动量知识）一.认识摩擦生热现象往返运动所经过的路程。比较两式得:现象1由于惯性，物体在粗糙的水平面上运动，速度由V。减少到0,机械能转化成了什么能？现象2物体从高处下落，由于有空气阻力，将会有机械能损失，损失的机械能转化成了什么能？总结1这就是摩擦生热，科学的说法就是机械能转化成了内能。总结2:摩擦生热与什么力做功有关呢？研究前面的12两个现象可知，摩擦生热应与滑动摩擦力和空气阻力做功有关。滑动摩擦力和空气阻力做功的过程就是将机械能转化为内能的过程，而且这种能量转化的方向是单一的不可逆转的。二研究并推导摩擦生热大小的计算公式Q二fs相其

2、中f的大小恒定，它表示整个运动过程中滑动摩擦力或空气阻力的大小；S相表示滑动摩擦力作用点或空气阻力作用点相对于接触面三.摩擦生热公式Q=fxS相的运用Q=fxS相常运用在三种模型中。最简单的是接触面固定不动的模型，这种情况最容易找出S相；在滑块模型和传送带模型中，由于摩擦力的施力物本身也在运动，寻找S相就更难一些。模型接触面固定情况下的摩擦生热【例1】一个物体以某一初速度冲上长为L=3m的固定斜面，后又返回到斜面的底端，已知整个过程中物体受到滑动摩擦力f的大小保持4N不变，求：整个过程中产生的内能多少。往返的路程。推导1某物以V。冲上粗糙斜面，沿斜面上升距离L后又返回斜面底端且速度变成V（Vv

3、V。），已知运动过程中所受的摩擦阻力大小恒为f。请计算内能Q与摩擦力f的关系。解析：物体在运动过程中有部分机械能转化成一1212内能m由。能量守mvQ再对全过程由动能定理得：121-f2Lmvmv0比较两式得：Q二f2L,“2L”的物理意义是“路程”，设路程为s,因此内能的计算公式是：Q=fsV如3=谢形【例2】如图所示，AB是正面相对的两面墙，AB=6m。某物体以较大的初速度V。从AB的正中间0点向右运动，撞击B墙后返回又撞击A墙，再返回撞击B墙如此反复。已知物体在AB间运动过程中受到的滑动摩擦力大小始终为f=5N,TOC o 1-5 h z且物体在与墙撞击|_ycL的过程中不损失动|育|能

4、，求：A已知从O出发到最后停下来的过程中产生的内能是105J,则物体最终停在何处？已知物体的质量m=2.1kg，则物体初速度推导2：某物从H高处由静止下落，着地后反弹起V是多大？来（这一过程不损失能量），最后停在地面上。已知运动过程中受到的空气阻力大小恒为f。请计算内能Q与摩擦力f的关系。解析：物体在运动过程中机械能最终全部转化成内能，由功能关系知：Q=mgH再对全过程由动能定理得：mgH-fS=0-0，其中的S是物体上下针对练习1在铅直平面内有一半径为1米的半圆形轨道，质量为2千克的物体自与圆心0等高的A点从静止开始滑下，物体自A至最低点B的(mgcosa+Fsina)sD.物体克服阻力做功

5、为卩mgScosa(C)4.所图所示，质量相同的物体分别自斜面AC和BC的顶端由静止开始下滑，物体与两斜面间的动摩擦力大小恒为8牛江顿。求：物体下滑到B点过程中所产生的内能大小。&二子*5按A二戶帜A丑7T=4(刀滑至斜面底部c点时的动能分别为EA和ekb,在滑行过程中产生的内能分别是Q和Q,则有：A.EKA=EKB,QQB.EKAVEKB,QQC.EKAEKB,Q=QD.EKAEKB,QVQB如图7所示，物体沿足够长的固定斜面向上运动，第一次经过A点时，具有动能100J；从人点继续沿斜面向上运动，第一次到达E点时，物体动能减少了80J，机械能损失了20J物体到达最高点后沿斜面下滑，当物体滑回

6、A点时动能等于50J。个物体沿粗糙斜面向下运动，在先后经过两A、B两点的过程中，重力对它做8J的功，推力对它做6J的功，它克服摩擦阻力做了1J的功。则该物体(BCD)2.质量为m的物体，由于有空气阻力，在距地面h高处以g/3的加速度由静止竖直下落到地面。下列说法中哪些是正确的？物体的重力势能减少mgh/3物体和空气系统得到的内能是2mgh/3物体的动能增加mgh/3重力做功mgh(BC)3.如图5-32所示，用水平恒力F将质八量为m的小物体一a沿倾角为&、长8为S的斜面，由I二静止开始从底端推到顶端，其速度达到V,物体与斜面的动摩擦因数为，下面正确的是：F做功为Fs1物体机械能增加mv2mgS

7、sin:在E点的重力势能比A点减少8J,动能增加量为4J,机械能则减少4JJ，物体和地面这个系统共得到了内能10J.模型滑块现象中的摩擦生热【例3】如图所示，质量为m的长木块A静止于光滑水平面上，在其水平的上表面左端放一质量为m的滑块B,已知木块长为L,它与滑块之间的动摩擦因数为卩。现用水平向右的恒力F拉滑块B,最终滑块B从A的右端滑出。求：如果长木块A被固定于水平面上，滑块与木块之间产生的内能是多少？如果长木块A没有被固定，可沿水平面滑动，则将B向右拉出过ryTin程中滑A1块与木茲渤綴农莎孩磁绒滋衣滋必綾滋密忿滋块之间产生的内能又是多少。转变成内能的是卩M(9如f加一s沪L八卫二尸啡。a必

8、对必辔刿朋同，川匚尸冷口【例4】如下图质量为m=2kg的物体(可视为质点)以水平初速v=iOm/S滑上原来静止在水平光滑轨道上的质量为M=3kg的小车上，物体与小车上表面间的动摩擦因数为卩=0.6，小车足够长。已知物体和小车的共同速度是4m/S,求：(1)系统损失了多少机械能？物体相对于小车滑行的距离d是多少？针对练习(AD)1.如图5-33所示，在摩擦力不计的水平面上，放辆质量为MJ宀的小车，小车I、一I左端放一只箱-子，其质量为m水平的恒力辽F把m拉到小车的右端，如果第一次小车被固定在地面上，第二次小车没有固定，可沿平面运动，在上述两种情况下A.m与小车之间的摩擦力一样大BF做功一样多C.

9、m获得动能一样多D由于摩擦转变成内能的能量一样多(AC)2如图所示,质量为M的木板静止放在光滑水平面上，在木板上面的左端有一个质量为m的滑块“以速度V。开始向一右滑动，在滑动过.程中若把木板固定，则滑块对木板的摩擦力不做功，而木板对滑块的摩擦力做负功若把木板不固定，则滑块克服摩擦力做的功全部转化为内能木板无论固定与否，木板与滑块相互作用的摩擦力大小相等，方向相反若木板不固定，则滑块克服摩擦力做的功等于木板增加的动能(BD)3.块长木板B放在光滑的水平面上，在B上放一物体代现以恒定的水平外力F拉B,由于A、B间摩擦力的作用，A将在B-*:AHBB上滑动，如图所示以地面为参考系，A、B都向前移动一

10、段距离，在此过程中：外卜力F做的功等于A和B动能的增量B对A的摩擦力所做的功等于A动能的增量A对B的摩擦力所做的功等于B对A的摩擦力所做的功外力F对B所做的功等于B动能的增量与B克服摩擦力做的功之和模型传送带中的摩擦生热(ABC)【例5】如图所示，水平传送带保持静止，一物体以初速度o从传送带的左端滑上传送带，从右端滑出；若让传送带沿逆时针方向转动，此物体仍以相同的初速度讥从相同的位置滑上传送带，且又从右端滑出。将此过程与传送带保持静止时相比较，则下列说法中正确的是：A.物体受到的摩擦力的大小不变。B物体受到的摩擦力都是动摩擦力。C物体克服摩擦力做的功变大。D系统产生的内能不变。【例6】如图7,

11、水平的传送带始终以v=3m/s的速度匀速运动。现将一质量为m=6kg的物体无初速度的放于左端，由于A、B两轮相隔足够远，最终物体与传送带一起以v=3m/s的速度匀速运动。已知动摩擦因数卩=0.15,g=10m/S2。求：(i)物块从A运动到B的过程中摩擦力对物块做功多少？物体从速度为零增至3m/s的过程中，由于摩擦产生的热量。电动机消耗的电能又是多少？针对练习(CD)1、如图乙质量为m的物体在传送带的左端由静止释放，传送带由电动机带动，始终以速度v匀速运动，物体与传送带之间的摩擦因数为卩，物体过一会儿能与传送带保持相对静止，对于物体的加速过程，下列说法正确的是：2A、电动机多做的功是mv/2。2B、摩擦力对物体做的功为mv。C、传送带对物体做的功为mv2/2。D、电动机增加的功率为卩mgvo2、如图7所示，绷紧的传送带始终保持着10m/S的速度水平匀速运动，一质量为m=1Kg的物块无初速的放到皮带A处，物块与皮带的动摩擦因数卩=02,AB之间距离为S=9米，(g=10m/S2)求：(1)物块从A运动到B的过程中摩擦力对物块做功多少？这一过程中摩擦生热是多少？电动机消耗的电能又是多少？粕必铺静J駁右今“I、Q护彥4瑙諷佝卜/1、1wp*-jJFTIFfL/)身=斗卫4十诸葡-二