再論“一對靜摩擦力做功之和是否為零”

1、再論“一對靜摩擦力做功之和是否為零”很多雜志上對“一對靜摩擦力做功之和是否為零”進(jìn)行過激烈的探討，但是觀點(diǎn)很不統(tǒng)一。實(shí)際上，就“一對靜摩 擦力做功之和為零”是很多教師在教學(xué)過程中一直在應(yīng)用的 經(jīng)驗(yàn)或理論，只是在遇到了個別問題，例如，案例1.如圖所示，平板車放在光滑的水 平面上，一個人從車的左端加速向右端跑， 設(shè)人受到的靜摩擦力為 Fi，平板車受到的靜摩擦力為F2,則下列說法正確的是（）A . Fi、F2均做正功BFi、F2均做負(fù)功CFi做正功，F(xiàn)2做負(fù)功DFi做負(fù)功，F(xiàn)2做正功一時難以解釋才引發(fā)了對以上觀點(diǎn)的懷疑，從而引發(fā)一系列的討論。究竟一對靜摩擦力做功之和是否為零？只要我們理清 了功”的概

2、念，問題當(dāng)迎刃而解。高中第一冊物理課本對功”的定義是 一個物體受到力的作用，如果在力的方向上 發(fā)生一段位移，這個力就對物體做了功 ”。這里的 位移”究竟指的是研究對象的對地位移還是指的受力作用點(diǎn)的對地位移？為了解決這一問題，我們先看下面的模型：案例2.水平地面上，固定著一個小球和彈簧 組成的系統(tǒng)，在小球上下做自由振動的過程 中，地面對彈簧的支持力對彈簧做沒做功？分析：從能量轉(zhuǎn)化的角度， 我們不難理解，在小球上下振 動的過程中，只有小球重力勢能、動能和彈性勢能之間相互 轉(zhuǎn)化，系統(tǒng)機(jī)械能不變，故地面對彈簧支持力不做功。仔細(xì) 分析我們會發(fā)現(xiàn)，在這個變化過程中只有一個點(diǎn)即地面對彈 簧的作用點(diǎn)沒有對地發(fā)

3、生位移，這和支持力對彈簧不做功恰 好吻合。從而我們可以總結(jié)出力對物體做功時“物體的位移” 嚴(yán)格說應(yīng)該指“力的作用點(diǎn)的對地位移”。由于我們一般的研究對象為“靜態(tài)的物體”，物體上每一點(diǎn)的位移都是相同的，所以我們不特別強(qiáng)調(diào)力的作用點(diǎn)的 位移，只說物體的位移；但對于動態(tài)的研究對象，例如，我 們在探討像“人走路時地面對人的靜摩擦力是不是做功？”“人在下蹲和站起的過程中地面支持力對人是不是做功？” 等問題時，就不能簡單的把“人的位移”或“人重心的位移” 看成“力的作用點(diǎn)的位移”?，F(xiàn)在討論開始時的題目， 人在平板車上向右跑動， 人和車在水平方向上受到的力為靜摩擦力，平板車受到的摩擦力 和位移的方向相同，F(xiàn) 2對平板車做正功沒有疑問。人一只腳 和車接觸，另一只腳懸空。與車接觸的腳受靜摩擦力的方向 向右，相對車靜止，與車一起向左運(yùn)動，因此，人受到的靜 摩擦力方向與位移的方向相反，F(xiàn)l對人做負(fù)功，此題正確答案選D。另外我們還可以用能量守恒解答此類問題。例如， 人在地面上加速跑時，消耗的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為動能，而并不是 摩擦力做功產(chǎn)生動能。人在平板車上加速跑動時，人消耗的 化學(xué)能一部分轉(zhuǎn)化為人的動能，另一部分轉(zhuǎn)化為車的動能， 車的動能是通過靜摩擦力做功得到的，即靜摩擦力對車做正 功，而人體消耗的化學(xué)能并沒有全部轉(zhuǎn)化為人的動能，是因 為摩擦力對人做負(fù)功。通過以上分析，一對靜摩擦力做功之和為零，并沒有錯問