易错点14 摩擦力做功与摩擦生热-2024年高一物理必修二复习易错微专题讲练

2024-03-19
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内容正文:

易错点14 摩擦力做功与摩擦生热 一、摩擦力做功正负情况 运动的物体受到滑动摩擦力或静摩擦力时,若摩擦力的方向与运动方向相反,则摩擦力做负功,该摩擦力就是阻力;若摩擦力的方向与运动方向相同,则摩擦力做正功,该摩擦力就是动力。总之,摩擦力既可能做负功,也可能做正功,还可能不做功。举例如下: 二、两种摩擦力做功与能量转化的情况比较   类别 比较   静摩擦力 滑动摩擦力 不 同 点 能量 的转 化方 面 在静摩擦力做功的过程中,只有机械能从一个物体转移到另一个物体(静摩擦力起着传递机械能的作用),而没有机械能转化为其他形式的能量 (1)相对运动的物体通过滑动摩擦力做功,将部分机械能从一个物体转移到另一个物体 (2)部分机械能转化为内能,此部分能量就是系统机械能的损失量 一对 摩擦 力的 总功 方面 一对静摩擦力所做功的代数和总等于零 一对相互作用的滑动摩擦力对物体系统所做的总功,等于摩擦力与两个物体相对路程的乘积且为负功,即WFf=-Ff·x相对,表示物体克服摩擦力做功,系统损失的机械能转变成内能Q 相 同 点 正功、 负功、 不做功 方面 两种摩擦力对物体都可以做正功、负功,还可以不做功 三、摩擦力做功计算要注意过程中位移的方向是否改变。 (1)物体在粗糙水平面上做单方向的直线运动时,路程与位移大小相等,此时摩擦力做功W=-Fl(l指位移,F指摩擦力)。 (2)物体在粗糙水平面上做往复运动或曲线运动时,路程与位移大小不同,此时摩擦力做功W=-Fs(s指路程,F指摩擦力)。 四、摩擦力做功与摩擦热公式推导 质量为M的木板放在光滑的水平面上,一个质量为m的滑块以某一速度沿木板表面从A点滑至B点,在木板上前进了L,而木板前进了l,如图所示。若滑块与木板间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,求摩擦力对滑块、对木板做功各为多少?这一对摩擦力做功的代数和为多大? 滑块所受摩擦力Ff=μmg,位移为(l+L),且摩擦力与位移方向相反,故摩擦力对滑块做的功为:W1=-μmg(l+L) 木板所受的摩擦力Ff′=μmg,方向与其位移l方向相同,故摩擦力对木板做的功W2=μmgl 这一对摩擦力做功的代数和W=W1+W2=-μmgL 拓展:试根据上题中的模型推导摩擦热公式 解析:设木块质量为m1,木板质量为m2,水平桌面光滑,木块初速度v10大于木板初速度v20,经过时间t时,木块对地位移为x1,速度为v1;木板对地位移为x2,速度为v2;木块相对木板位移为Δx,则根据动能定理有: 题型一:板块模型中的摩擦热 [例题1] (2024•成都二模)如图,一质量为M=2kg的木板静止在水平地面上,一质量为m=1kg的滑块(可视为质点)以v0=2m/s的水平速度从木板左端滑上木板,木板始终保持静止。木板足够长,滑块与木板间的动摩擦因数为μ1=0.3,木板与地面间的动摩擦因数为μ2(未知),重力加速度大小取g=10m/s2,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是(  ) A.地面对木板的摩擦力方向水平向右 B.地面对木板的摩擦力大小为9N C.μ2可能为0.12 D.整个过程中,滑块与木板间因摩擦产生的热量为4J [例题2] (2023秋•河西区期末)如图所示,在光滑的水平面上放置一个足够长木板B,在B的左端放有一个可视为质点的小滑块A,A、B间的动摩擦因数μ=0.4,A的质量m=1kg,B的质量M=2kg,g=10m/s2。现对A施加F=7N的水平向右的拉力,1s后撤去拉力F,求: (1)撤去拉力F前小滑块A和长木板B的加速度a1和a2; (2)A相对于B静止时的速度v; (3)A相对于B静止的整个过程中由于摩擦生成的热量(结果可以用分数表示)。 题型二:斜面模型中滑动摩擦力做功 [例题3] (2024•青羊区校级模拟)如图所示,固定光滑斜面顶端有一轻质光滑定滑轮,质量为m的物块P和质量为3m的物块Q用轻质细绳相连,外力作用于P,使P、Q均静止,某时刻撤去外力,当Q下降的高度为h时,细绳断裂,重力加速度为g,sin37°=0.6,P、Q均可视为质点,斜面足够长,则(  ) A.物块P沿斜面上升的最大高度为 B.当细绳断裂的瞬间,物块Q的重力的功率为 C.在细绳断裂后,物块P沿斜面向上运动的时间为 D.当物块P运动至最高点时,物块Q的机械能相对t=0时刻减少了 [例题4] (2023秋•辛集市期末)如图所示,质量为m的物体(可视为质点)以某一速度从A点冲上倾角为30°的固定斜面,其减速运动的加速度大小为g,此物体在斜面上能够上升的最大高度为h,则在这个过程中物体(  ) A.重力势能增加了mgh B.机械能损失了mgh C.动能损失了mgh D.克服摩擦力做功mgh 题型三:圆周运动中摩擦力做功 [例题

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