“Wf=-μmgl”全程等效意义及应用
2014-10-21帅厚梅李庆国
物理教师 2014年1期
关键词:水平
帅厚梅 李庆国
(江苏省扬州市新华中学,江苏 扬州 225009)
在对物理过程的分析过程中,我们可以总结出一些结论或规律,这些结论或规律具有一定的普遍性和灵活应用性,若将其应用到相关问题中,可以使解题更为方便、快捷.下面笔者就对“Wf=-μmgl”这一结论进行分析讨论,呈现其等效意义及在解题中的应用.
1 对Wf=-μmgl的证明

图1
如图1所示,一个质量为m的物体沿斜面滑下,并紧接着在水平面上滑行一段距离,测得初末位置间的水平位移为l,斜面与水平面对物体的动摩擦因数相同都为μ,重力加速度为g,不考虑物体滑至斜面底端的碰撞作用,可以证明这一运动过程中滑动摩擦力所做的功为Wf=-μmgl.

图2
证明:如图2所示,设斜面的夹角为α,斜面的长度为s,物体沿斜面运动所对应的水平位移为l1,物体沿水平面运动的位移为l2.物体沿斜面运动的过程中所受滑动摩擦力f1的大小为f1=μN1=μmgcosα,f1做的功W1为W1=-f1s=-μmgscosα=-μmgl1.物体沿水平面运动的过程中所受滑动摩擦力f2的大小为f2=μN2=μmg,f2做的功W2为W2=-f2l2=-μmgl2.整个过程中,滑动摩擦力做的总功为W=W1+W2=-μmg(l1+l2)=-μmgl.
2 对Wf=-μmgl的理解
(1)成立条件:物体在垂直接触面上只受支持力和重力(或重力垂直于接触面的分力),若物体在平行于接触面方向上除摩擦力外还受其他力,结论仍然成立.
(2)l的含义:起点与终点的水平距离,不是物体通过的路程.即滑动摩擦力所做的功与斜面的倾角无关,而与整个运动过程中所对应水平位移有关.
(3)μmg的含义:不是物体在斜面上运动时滑动摩擦力的大小,因为物体在斜……
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