作用力和反作用力做功_作用力反作用力做功面面观

  在高中物理知识体系中,作用力与反作用力是力学的重要内容之一,是人们应用动力学解决实际问题的基础性知识。学习了功和能的知识后,很多同学片面地认为作用力和反作用力一个做正功,另一个必做负功,甚至还认为正、负功的代数和总是为零。的确,在日常生活和生产当中,上述实例大量存在。例如人拉车时,人手与车把间不发生相对滑动时,人手与车把间的作用力同时做正、负功,且正、负功的代数和为零。又如在不打滑的皮带传动中,皮带与轮相互作用的静摩擦力做功也具有上述结论。然而,作用力与反作用力做功情况并非都是和上面一样的情况,下面,本文就各种情况做一下简单的分析。�
  (1)在有相对运动情况下作用力反作用力做正、负功,代数和为零的实例。�
  如图1所示,斜面体光滑,地面光滑。当滑块A在斜面体B的上方静止释放滑下的过程中,A、B之间的弹力做功情况为:B对A的弹力N对A做功为W1=NScosα0(因β为锐角),由于α、β互补且N=N′有W1=-W2,即W1+W2=0。�
  (2)作用力反作用力可以同时做正功。�
  这种情况在反冲现象中普遍存在。例如喷气式飞机向后喷气而前进,气流与飞机间的相互作用力就同时做正功,因为各自受到的作用力方向与运动方向相同,上述情况可用图2来说明,依靠喷水而前进的小车,水流与小车间的作用力和反作用力就同时做正功。�
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  (3)作用力反作用力可以同时做负功。�
  如图3所示,在外力F1作用下通过细绳拖动小车匀速向右运动,在外力F2作用下通过细绳拖动重物向左运动。小车与重物间的滑动摩擦力f、f′是一对作用力和反作用力,它们与各自的位移方向相反,故f、f′同时做负功,又如双星围绕公共质心在太空中做大小不等的椭圆运动,当它们都由近质心点向远质心点运动时,相互作用的万有引力同时做负功;当双星由远质心点再向近质心点运动时,这对作用力与反作用力又同时做正功。�
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  (4)作用力做负功,反作用力不做功。�
  如图4所示,在粗糙水平面上用外力拖着一重物匀速运动,物体与地面间的相互作用滑动摩擦力做功情况为:地面对物体的摩擦力f对物体做负功,而物体对地面的摩擦力f′是不做功的,因为地面在f′作用下无位移产生。�
  (5)作用力和反作用力做正、负功,代数和为负。�
  如图5所示,质量为m的小球以速度v离开圆弧槽,冲上与圆弧槽吻接的水平放置的质量为M的滑块上(滑块与地面无摩擦,小球与滑块间的摩擦因数为μ)最后小球与滑块合为一体以速度v′向右运动。在小球刚进入M上到相对静止的全过程中,小球、滑块的滑动摩擦力做功情况为:滑块对小球的滑动摩擦力f对小球做负功(f为阻力)W1=f(L+S)cos180°=-μmg(L+S),而小球对滑块的滑动摩擦力f′对滑块做正功(f′为动力)W2=fScos0°=μmgS,显然W1+W2 本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文

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