2025高考物理一轮考点突破训练第6章机械能专题强化7功能关系能量守恒定律考点3摩擦力做功与能量转化的关系

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1．静摩擦力和滑动摩擦力做功特点的比较
2.注意区分摩擦力做功和摩擦生热
(1)无论是计算滑动摩擦力做功，还是计算静摩擦力做功，都应代入物体相对地面的位移。
(2)公式Q＝Ff·s 相对中s相对为两接触物体间的相对位移，若物体在接触面上做往复运动，则s相对为总的相对路程。
►考向1 滑块—木板模型中能量的转化问题
(多选)(2023·全国乙卷)如图，一质量为M、长为l的木板静止在光滑水平桌面上，另一质量为m的小物块(可视为质点)从木板上的左端以速度v0开始运动。已知物块与木板间的滑动摩擦力大小为f，当物块从木板右端离开时( BD )
A．木板的动能一定等于fl
B．木板的动能一定小于fl
C．物块的动能一定大于eq \f(1,2)mveq \\al(2,0)－fl
D．物块的动能一定小于eq \f(1,2)mveq \\al(2,0)－fl
[解析] 设物块离开木板时的速度为v1，此时木板的速度为v2，由题意可知v1>v2，设物块的对地位移为xm，木板的对地位移为xM，根据能量守恒定律可得eq \f(1,2)mveq \\al(2,0)＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,1)＋eq \f(1,2)Mveq \\al(2,2)＋fl，整理可得eq \f(1,2)mveq \\al(2,1)＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,0)－fl－eq \f(1,2)Mveq \\al(2,2)v1>v2，可得xm>2xM，则xm－xM＝l>xM，所以W＝fxM滑块—木板模型的解题思路
(1)解决滑块—木板模型问题的关键是先对物体进行动态分析和终态推断，灵活巧妙地从能量的观点和力的观点来揭示其本质特征，然后列方程联立求解。
(2)解题思路
►考向2 传送带模型中能量的转化问题
(多选)如图甲所示，倾角为θ＝37°的传送带在电动机带动下沿顺时针方向匀速转动，将一质量为m＝10 kg的木箱(可视为质点)轻放到传送带底端A，木箱运动的速度v随时间t变化的图像如图乙所示，t＝10 s时刻木箱到达传送带上端B。重力加速度g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8。则( ABC )
A．木箱放上传送带先做匀加速运动，其加速度大小为0.4 m/s2
B．木箱与传送带之间的动摩擦因数为0.8
C．木箱从A到B的过程中，电动机多消耗的电能为1 240 J
D．木箱从A到B的过程中，电动机多消耗的电能等于木箱重力势能和动能的增加量之和
[解析] 速度时间图像斜率表示加速度，木箱刚放上去时做匀加速运动，结合图乙可知其加速度a＝μgcs 37°－gsin 37°＝0.4 m/s2，可求得木箱与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.8，故A、B正确；由v－t图像知AB间距离为15 m，则木箱上升的高度h＝9 m。由能量守恒知木箱从A到B的过程中，电动机多消耗的电能等于物块获得的重力势能、动能以及因摩擦而产生的内能之和，相对位移x相对＝2×5 m－eq \f(1,2)×2×5 m＝5 m，E机＝mgh＋eq \f(1,2)mv2＋μmgx相对·cs 37°＝1 240 J，故C正确，D错误。

求电机消耗电能的方法
(1)能量守恒法：多消耗的电能等于工件增加的机械能与摩擦产生的热量之和。
(2)动能定理法：多消耗的电能等于电动机做的功，由于传送带匀速运动，电动机做的功等于传送带克服摩擦力做的功，即摩擦力与传送带位移的乘积。 类型
比较
静摩擦力做功
滑动摩擦力做功
不
同
点
能量转
化方面
只有机械能从一个物体转移到另一个物体，而没有机械能转化为其他形式的能
(1)一部分机械能从一个物体转移到另一个物体
(2)一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
的特点
一对静摩擦力所做功的代数和总等于零
一对滑动摩擦力做功的代数和总是负值，总功W＝－Ffs相对，即发生相对滑动时产生的热量
相
同
点
做功情况
两种摩擦力对物体可以做正功，也可以做负功，还可以不做功