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

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