关于斜面额外功的问题

Question

老师讲斜面的额外功是克服摩擦力做功，有用功是物体上升做的功，但斜面上物体有下滑力，克服下滑力做的功哪去了？还是克服下滑力做的功就是有用功？如果额外功包括克服摩擦力做功和克服下滑力的功，那如何求摩擦力的大小。

Answer 1

物体在斜面上受到竖直方向的重力、垂直斜面的支持力、向上的推力以及滑动摩擦力。没有所谓的下滑力。你所理解的下滑力其实就是重力沿斜面方向的分力。整个过程重力做负功-mgh。如果没有摩擦力的话，向上的推力做功等于mgh，这就是有用功。有摩擦力，推力就有一部分要用来克服摩擦力做功，这就是额外功。
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Answer 2

所谓下滑力是不科学的说法，
物体受到重力，这个重力沿斜面向下有一个分力，这个分力就是使物体沿斜面向下滑动的力，克服这个力做的功是属于有用功（已经作为有用功处理了）。
你的如果假设是错误的：如果额外功包括克服摩擦力做功和克服下滑力的功。 所以进一步问在此基础上如何求摩擦力的大小就没有意义了。追问

重力沿斜面方向的分力乘斜面上移动距离等于有用功?

追答

"重力沿斜面方向的分力乘斜面上移动距离等于有用功"是正确的。
实际上这个乘积也等于Gh.

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Answer 3

这项工作中，目的是为了使重物上升，故重物重力与垂直距离的乘积就是有用功，斜面上的拉力与斜面的长度乘积就是总功。在这里，在斜面上克服重力做的功就是有用功；额外功实际上就是克服摩擦力做功。
摩擦力的求法就是：拉力－用垂直距离上做的有用功除以斜面的长度（做有用功的力）
即：f=F－W有用/S

Answer 4

其实你可以试着把这个问题复述一遍，大致就是为什么在斜面上拉木块，拉木块的拉力等于重力的分力，加上滑动摩擦力，而额外功只算滑动摩擦力，不算重力的分力，其实你读下来就会发现，你所说的重力的分力，其实是属于重力里面的一部分，而有用功就是重力做的功，你细品一下，你把重力的一部分拿了出来，算成额外功，然后又把这一部分重力加回去，算成有用功，是不是很神奇

Answer 5

在高中的教学中，求摩擦力是一个很重要的问题，这体现在无论在平时的练习中或者考试当中，经常出现求摩擦力的题目，而遇到这样的题目，学生极容易出现错误，造成这样的原因，一方面在于摩擦力的大小和方向的求解具有一定的灵活性；另一方面使学生对摩擦力的产生本质没有很好的理解。
在教学的过程当中，我总结出了在求摩擦力的大小时，可以遵循一下的步骤：1、先判断题目要我们求的是静摩擦力还是滑动摩擦力；2、如果要我求的是静摩擦力，则用二力平衡来求得静摩擦力的大小，如果判断是滑动摩擦力，则用滑动摩擦力的计算公式来计算摩擦力的大小。在讲解题目的时候，通过这样的讲解，学生在求摩擦力的时候就会有迹可循，提供了解题的思路。例如有这样一道题目：物体重40N，与地面的滑动摩擦因数为0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，现在分别用10N，15N，30N的力推物体，问物体受到的摩擦力分别为多大？题目很显然是要学生理解静摩擦力和滑动摩擦力的区别，所以，如果学生一开始就先判断求的是静摩擦力还是滑动摩擦力的话，这道题一般就不会做错的。
另外对于摩擦力方向的判断，也是一个教学的重点和难点，在教学的过程中我发现，学生难以突破的一点是要把摩擦力的方向和运动方向对立起来，认为摩擦力只能是阻碍物体的运动，这是由于在日常生活中被一些物理现象的表象所迷惑，因此在教学的过程当中，就必须打破学生的这种惯性思维，在这里，我首先告诉学生摩擦力方向的判断时，需要选择一个参考系，这个参考系就是这两个相互接触的物体之间，以其中一个为静止，看另外一个参考系相对与参考系往什么方向运动，摩擦力这个时候就是阻碍物体的运动，这就是所说的阻碍相对运动，相对于两个相互接触的物体而言，但是，我们在说明物体的运动方向时，所选择的参考系往往是自己或者是地面，这个时候，选择的参考系相对与判断摩擦力的方向而言，是发生了变化，但学生却没有意识到这一点，这是导致学生一直很难理解为什么摩擦力方向可以和运动方向相同的原因。
因此，我想，在教学的过程当中，需要善于抓住学生理解困难的原因，对症下药，才能收到良好的效果。

参考资料：http://gd2009.teacher.com.cn/UserLog/UserLogComment.aspx?UserlogID=27970