變力做功的四種型別

2022-09-15 00:12:15 字數 1462 閱讀 1559

①利用平均值法求變力做功(或示功圖)

②分過程求變力做功。

③微元法求變力作功。

④轉移法(將變力轉做為恒力做功)

例1:質量為1kg的物體在變力作用下,自靜止起加速運動,已知作用f隨位移s變化的規律是:f=(10+3s)n,則該物體經4m位移後力f做的功為多少焦?

解法一:因變力f隨位移s線性變化,則變力f的平均f為:

變力f所做的功為:

解法二:力f隨位移s是均勻增大的,據此做出f=s圖象,因為功是力在空間積累的效果,所以力f所做的功等於圖形中梯形的面積。「即」

鞏固練習

一、勁度係數為k的彈簧,用力拉它,當它伸長x時,所用的拉力為f,求此力所做的功。

解:由於力f的大小與位移成正比,所以變力f可以用平均力來替代,也就是說,變力f做的功等於它的平均力f做的功即:

示功圖為s面=

例2:以一定初速度豎直向上丟擲一小球,小球上公升的最大高度為h,空氣阻力的大小恒為()

a、零 bc、 d、

分析:整個過程,小球所受阻力的方向變化了,所以是變力,如何求這一變力做的功,可分段處理,上公升和下降階段,阻力均做負功,且均為,故總功為.

例3:沿著半徑為r的圓周做勻速運動的汽車,執行一周回到原出發點的過程中,牽引力和摩擦力各做功為多少?已知摩擦力f

解析:做圓周運動的物體,速度方向總沿其切線方向,故牽引力也沿其切線議長阻力與牽引力方向相反,故這兩個力都是變力,則採用微元法解決。

把圓周分成無數小段,在第一小段裡可以看成作直線運動:

則牽引力做功

同理摩擦力做功為:

鞏固練習:水平面上,有一彎曲的槽道ab,槽道由半徑分別為r/2和r的兩個半圓構成,現有大小恒為f的拉力將一光滑小球從a點沿槽道拉至b點,若拉力f的拉力將一光滑小球從a點沿槽道拉至b點,若拉力f的方向同時與小球的運動方向一致,則此過程中,拉力做功為 ( )

a、0 b、fr c、 d、

例4:在光滑的水平面上,物體在恒力f=100n作用下f從a點運動到b點,不計滑輪的大小,不計繩滑輪的質量,及滑輪與繩間的摩擦:已知求拉力f對物體做的功。

分析:繩子對物體的力為變力,可轉化為拉繩子的恒力,物體從a運動到b的過程中,繩對物體拉力的方向不斷變化,不能直接用,但認真分析,可知:物體從a到b的過程中,鏈結物塊的繩子在定滑輪右側的長度變小了。

由於繩子不可伸長,故恒力f的作用點豎直向下發生的位移也為s,故可求得恒力f對繩子做的功,而f對繩子做的功就是繩子對物體做的功。

解:恒力f的作用點豎直向f的位移為:

由公式可求出恒力f做的功為

即拉力f對物體所做的功為100j。

質量為m的物體靜止在傾角為θ的斜面上,物體與斜面間的動摩擦因數為μ,現使斜面水平

向右勻速移動距離l,試求:

①摩擦力對物體做的功?(物體與斜面相對靜止)

②斜面對物體的彈力做的功?

③重力對物體做的功?

④斜面對物體做的功?

⑤各力對物體做的總功是?

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