功和能 典型題剖析

2022-01-03 19:31:01 字數 857 閱讀 4258

例1  水平地面上放乙個重4n的足球,乙個小孩用10n的力踢球,使球向前運動2m.關於小孩對球做功的下列說法中,正確的是

a.小孩對球做功20j.

b.小孩對球做功8j.

c.小孩對球做功28j.

d.題中條件不足,無法算出小孩對球做功的多少.

分析小孩踢球的力是瞬時的,僅僅在小孩的腳與球接觸時才施加給球,並不是用恆定的10n的力推動球前進2m,所以a錯.同理,根據功的定義,b、c也錯.

小孩踢球時對球做的功,轉化為球所增加的能量(動能),表現為獲得初速度v0沿地面前進.由於題中無法求出初速度,因此也就無法算出小孩對球做功的多少.

答  d.

說明小孩踢球時消耗了體內的化學能,通過做功,轉化為球所獲得的動能.其關係可用框圖表示如下:

例2  一質量為m的小球,用長為l的輕繩懸掛於o點,小球在水平拉力f作用下,從平衡位置p點很緩慢地移動到q點,如圖4-11所示,此時輕繩與豎直方向間夾角為θ,則力f所做的功為   [    ]

a.mgl cosθ.

b.mgl(1-cosθ).

c.fl sinθ.

d.flθ.

分析很緩慢地移動,意味著小球在移動過程中可以認為處於平衡狀態,小球的速度不變(始終為零),外力f對小球做功的效果僅使小球的位置逐漸公升高,轉化為球所增加的能量(重力勢能).

小球從位置p到q,公升高的高度為

△h=l(1-cosθ),

所以力f對小球做的功

wf=mg△h=mgl(1-cosθ).

答  b.

討論在一般情況下,外界對物體做功,物體的能量增加;物體對外界做功,物體的能量減少.許多實際問題中,注意從物體能的變化和做功關係上分析,常能由此找到解題的入口,在力學中具有十分重要的意義.

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