20190507摩擦阻力做功和內(nèi)能的關(guān)系

1、小專題：摩擦生熱一內(nèi)能的產(chǎn)生與相關(guān)計(jì)算（說明：本專題不涉及動量知識）一.認(rèn)識摩擦生熱現(xiàn)象往返運(yùn)動所經(jīng)過的路程。比較兩式得:現(xiàn)象1由于慣性，物體在粗糙的水平面上運(yùn)動，速度由V。減少到0,機(jī)械能轉(zhuǎn)化成了什么能？現(xiàn)象2物體從高處下落，由于有空氣阻力，將會有機(jī)械能損失，損失的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成了什么能？總結(jié)1這就是摩擦生熱，科學(xué)的說法就是機(jī)械能轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能?？偨Y(jié)2:摩擦生熱與什么力做功有關(guān)呢？研究前面的12兩個現(xiàn)象可知，摩擦生熱應(yīng)與滑動摩擦力和空氣阻力做功有關(guān)?；瑒幽Σ亮涂諝庾枇ψ龉Φ倪^程就是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程，而且這種能量轉(zhuǎn)化的方向是單一的不可逆轉(zhuǎn)的。二研究并推導(dǎo)摩擦生熱大小的計(jì)算公式Q二fs相其

2、中f的大小恒定，它表示整個運(yùn)動過程中滑動摩擦力或空氣阻力的大?。籗相表示滑動摩擦力作用點(diǎn)或空氣阻力作用點(diǎn)相對于接觸面三.摩擦生熱公式Q=fxS相的運(yùn)用Q=fxS相常運(yùn)用在三種模型中。最簡單的是接觸面固定不動的模型，這種情況最容易找出S相；在滑塊模型和傳送帶模型中，由于摩擦力的施力物本身也在運(yùn)動，尋找S相就更難一些。模型接觸面固定情況下的摩擦生熱【例1】一個物體以某一初速度沖上長為L=3m的固定斜面，后又返回到斜面的底端，已知整個過程中物體受到滑動摩擦力f的大小保持4N不變，求：整個過程中產(chǎn)生的內(nèi)能多少。往返的路程。推導(dǎo)1某物以V。沖上粗糙斜面，沿斜面上升距離L后又返回斜面底端且速度變成V（Vv

3、V。），已知運(yùn)動過程中所受的摩擦阻力大小恒為f。請計(jì)算內(nèi)能Q與摩擦力f的關(guān)系。解析：物體在運(yùn)動過程中有部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化成一1212內(nèi)能m由。能量守mvQ再對全過程由動能定理得：121-f2Lmvmv0比較兩式得：Q二f2L,“2L”的物理意義是“路程”，設(shè)路程為s,因此內(nèi)能的計(jì)算公式是：Q=fsV如3=謝形【例2】如圖所示，AB是正面相對的兩面墻，AB=6m。某物體以較大的初速度V。從AB的正中間0點(diǎn)向右運(yùn)動，撞擊B墻后返回又撞擊A墻，再返回撞擊B墻如此反復(fù)。已知物體在AB間運(yùn)動過程中受到的滑動摩擦力大小始終為f=5N,TOC o 1-5 h z且物體在與墻撞擊|_ycL的過程中不損失動|育|能

4、，求：A已知從O出發(fā)到最后停下來的過程中產(chǎn)生的內(nèi)能是105J,則物體最終停在何處？已知物體的質(zhì)量m=2.1kg，則物體初速度推導(dǎo)2：某物從H高處由靜止下落，著地后反彈起V是多大？來（這一過程不損失能量），最后停在地面上。已知運(yùn)動過程中受到的空氣阻力大小恒為f。請計(jì)算內(nèi)能Q與摩擦力f的關(guān)系。解析：物體在運(yùn)動過程中機(jī)械能最終全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，由功能關(guān)系知：Q=mgH再對全過程由動能定理得：mgH-fS=0-0，其中的S是物體上下針對練習(xí)1在鉛直平面內(nèi)有一半徑為1米的半圓形軌道，質(zhì)量為2千克的物體自與圓心0等高的A點(diǎn)從靜止開始滑下，物體自A至最低點(diǎn)B的(mgcosa+Fsina)sD.物體克服阻力做功

5、為卩mgScosa(C)4.所圖所示，質(zhì)量相同的物體分別自斜面AC和BC的頂端由靜止開始下滑，物體與兩斜面間的動摩擦力大小恒為8牛江頓。求：物體下滑到B點(diǎn)過程中所產(chǎn)生的內(nèi)能大小。&二子*5按A二戶幟A丑7T=4(刀滑至斜面底部c點(diǎn)時的動能分別為EA和ekb,在滑行過程中產(chǎn)生的內(nèi)能分別是Q和Q,則有：A.EKA=EKB,QQB.EKAVEKB,QQC.EKAEKB,Q=QD.EKAEKB,QVQB如圖7所示，物體沿足夠長的固定斜面向上運(yùn)動，第一次經(jīng)過A點(diǎn)時，具有動能100J；從人點(diǎn)繼續(xù)沿斜面向上運(yùn)動，第一次到達(dá)E點(diǎn)時，物體動能減少了80J，機(jī)械能損失了20J物體到達(dá)最高點(diǎn)后沿斜面下滑，當(dāng)物體滑回

6、A點(diǎn)時動能等于50J。個物體沿粗糙斜面向下運(yùn)動，在先后經(jīng)過兩A、B兩點(diǎn)的過程中，重力對它做8J的功，推力對它做6J的功，它克服摩擦阻力做了1J的功。則該物體(BCD)2.質(zhì)量為m的物體，由于有空氣阻力，在距地面h高處以g/3的加速度由靜止豎直下落到地面。下列說法中哪些是正確的？物體的重力勢能減少mgh/3物體和空氣系統(tǒng)得到的內(nèi)能是2mgh/3物體的動能增加mgh/3重力做功mgh(BC)3.如圖5-32所示，用水平恒力F將質(zhì)八量為m的小物體一a沿傾角為&、長8為S的斜面，由I二靜止開始從底端推到頂端，其速度達(dá)到V,物體與斜面的動摩擦因數(shù)為，下面正確的是：F做功為Fs1物體機(jī)械能增加mv2mgS

7、sin:在E點(diǎn)的重力勢能比A點(diǎn)減少8J,動能增加量為4J,機(jī)械能則減少4JJ，物體和地面這個系統(tǒng)共得到了內(nèi)能10J.模型滑塊現(xiàn)象中的摩擦生熱【例3】如圖所示，質(zhì)量為m的長木塊A靜止于光滑水平面上，在其水平的上表面左端放一質(zhì)量為m的滑塊B,已知木塊長為L,它與滑塊之間的動摩擦因數(shù)為卩?，F(xiàn)用水平向右的恒力F拉滑塊B,最終滑塊B從A的右端滑出。求：如果長木塊A被固定于水平面上，滑塊與木塊之間產(chǎn)生的內(nèi)能是多少？如果長木塊A沒有被固定，可沿水平面滑動，則將B向右拉出過ryTin程中滑A1塊與木茲渤綴農(nóng)莎孩磁絨滋衣滋必綾滋密忿滋塊之間產(chǎn)生的內(nèi)能又是多少。轉(zhuǎn)變成內(nèi)能的是卩M(9如f加一s滬L八衛(wèi)二尸啡。a必

8、對必轡劌朋同，川匚尸冷口【例4】如下圖質(zhì)量為m=2kg的物體(可視為質(zhì)點(diǎn))以水平初速v=iOm/S滑上原來靜止在水平光滑軌道上的質(zhì)量為M=3kg的小車上，物體與小車上表面間的動摩擦因數(shù)為卩=0.6，小車足夠長。已知物體和小車的共同速度是4m/S,求：(1)系統(tǒng)損失了多少機(jī)械能？物體相對于小車滑行的距離d是多少？針對練習(xí)(AD)1.如圖5-33所示，在摩擦力不計(jì)的水平面上，放輛質(zhì)量為MJ宀的小車，小車I、一I左端放一只箱-子，其質(zhì)量為m水平的恒力遼F把m拉到小車的右端，如果第一次小車被固定在地面上，第二次小車沒有固定，可沿平面運(yùn)動，在上述兩種情況下A.m與小車之間的摩擦力一樣大BF做功一樣多C.

9、m獲得動能一樣多D由于摩擦轉(zhuǎn)變成內(nèi)能的能量一樣多(AC)2如圖所示,質(zhì)量為M的木板靜止放在光滑水平面上，在木板上面的左端有一個質(zhì)量為m的滑塊“以速度V。開始向一右滑動，在滑動過.程中若把木板固定，則滑塊對木板的摩擦力不做功，而木板對滑塊的摩擦力做負(fù)功若把木板不固定，則滑塊克服摩擦力做的功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能木板無論固定與否，木板與滑塊相互作用的摩擦力大小相等，方向相反若木板不固定，則滑塊克服摩擦力做的功等于木板增加的動能(BD)3.塊長木板B放在光滑的水平面上，在B上放一物體代現(xiàn)以恒定的水平外力F拉B,由于A、B間摩擦力的作用，A將在B-*:AHBB上滑動，如圖所示以地面為參考系，A、B都向前移動一

10、段距離，在此過程中：外卜力F做的功等于A和B動能的增量B對A的摩擦力所做的功等于A動能的增量A對B的摩擦力所做的功等于B對A的摩擦力所做的功外力F對B所做的功等于B動能的增量與B克服摩擦力做的功之和模型傳送帶中的摩擦生熱(ABC)【例5】如圖所示，水平傳送帶保持靜止，一物體以初速度o從傳送帶的左端滑上傳送帶，從右端滑出；若讓傳送帶沿逆時針方向轉(zhuǎn)動，此物體仍以相同的初速度譏從相同的位置滑上傳送帶，且又從右端滑出。將此過程與傳送帶保持靜止時相比較，則下列說法中正確的是：A.物體受到的摩擦力的大小不變。B物體受到的摩擦力都是動摩擦力。C物體克服摩擦力做的功變大。D系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能不變。【例6】如圖7,

11、水平的傳送帶始終以v=3m/s的速度勻速運(yùn)動。現(xiàn)將一質(zhì)量為m=6kg的物體無初速度的放于左端，由于A、B兩輪相隔足夠遠(yuǎn)，最終物體與傳送帶一起以v=3m/s的速度勻速運(yùn)動。已知動摩擦因數(shù)卩=0.15,g=10m/S2。求：(i)物塊從A運(yùn)動到B的過程中摩擦力對物塊做功多少？物體從速度為零增至3m/s的過程中，由于摩擦產(chǎn)生的熱量。電動機(jī)消耗的電能又是多少？針對練習(xí)(CD)1、如圖乙質(zhì)量為m的物體在傳送帶的左端由靜止釋放，傳送帶由電動機(jī)帶動，始終以速度v勻速運(yùn)動，物體與傳送帶之間的摩擦因數(shù)為卩，物體過一會兒能與傳送帶保持相對靜止，對于物體的加速過程，下列說法正確的是：2A、電動機(jī)多做的功是mv/2。2B、摩擦力對物體做的功為mv。C、傳送帶對物體做的功為mv2/2。D、電動機(jī)增加的功率為卩mgvo2、如圖7所示，繃緊的傳送帶始終保持著10m/S的速度水平勻速運(yùn)動，一質(zhì)量為m=1Kg的物塊無初速的放到皮帶A處，物塊與皮帶的動摩擦因數(shù)卩=02,AB之間距離為S=9米，(g=10m/S2)求：(1)物塊從A運(yùn)動到B的過程中摩擦力對物塊做功多少？這一過程中摩擦生熱是多少？電動機(jī)消耗的電能又是多少？粕必鋪靜J駁右今“I、Q護(hù)彥4瑙諷佝卜/1、1wp*-jJFTIFfL/)身=斗衛(wèi)4十諸葡-二