功:
1、功的定義:力和作用在力的方向上通過的位移的乘積。是描述力對(duì)空間積累效應(yīng)的物理量,是過程量。
2、功的兩個(gè)必要因素:作用在物體上的力;物體在力的方向上發(fā)生的位移。
3、功的定義式:W=Fscosα,其中F是恒力,s是作用點(diǎn)的位移,α是力與位移間的夾角(功的單位焦耳,簡稱焦,符號(hào)J)。
4、功的計(jì)算
、俸懔Φ墓筛鶕(jù)W=FScosα進(jìn)行計(jì)算,本公式只適用于恒力做功;
、诟鶕(jù)W=P·t,計(jì)算一段時(shí)間內(nèi)平均做功;
、劾脛(dòng)能定理計(jì)算力的功,特別是變力所做的功;
④根據(jù)功是能量轉(zhuǎn)化的量度反過來可求功。
力做功情況的判定方法:
一個(gè)力對(duì)物體做不做功,是做正功還是做負(fù)功,判斷的方法是:
(1)看力與位移之間的夾角,或者看力與速度之間的夾角:為銳角時(shí),力對(duì)物體做正功;為鈍角時(shí),力對(duì)物體做負(fù)功;為直角時(shí),力對(duì)物體不做功。
(2)看物體間是否有能量轉(zhuǎn)化:若有能量轉(zhuǎn)化,則必定有力做功。此方法常用于相連的物體做曲線運(yùn)動(dòng)的情況。
變力做功的求法:
公式只適用于求恒力做功,即做功過程中F的大小、方向始終不變。而實(shí)際問題中變力做功是常見的,如何解答變力做功問題是學(xué)習(xí)中的一個(gè)難點(diǎn)。不能機(jī)械地套用這一公式,必須根據(jù)有關(guān)物理規(guī)律通過變換或轉(zhuǎn)化來求解。
1.用求變力做功如果物體受到的力方向不變,且大小隨位移均勻變化,可用
求變力F所做的功。其平均值大小為
,其中F1是物體初態(tài)時(shí)受到的力的值,F(xiàn)2是物體末態(tài)時(shí)受到的力的值。如在求彈簧彈力所做的功時(shí),再如題目中假定木樁、釘子等所受阻力與擊入深度成正比的情況下,都可以用此法求解。
2.用微元法(或分段法)求變力做功變力做功時(shí),可將整個(gè)過程分為幾個(gè)微小的階段,使力在每個(gè)階段內(nèi)不變,求出每個(gè)階段內(nèi)外力所做的功,然后再求和。當(dāng)力的大小不變而方向始終與運(yùn)動(dòng)方向間的夾角恒定時(shí),變力所做的功形:其中s是路程。
3.用等效法求變力做功若某一變力做的功等效于某一恒力做的功,則可以應(yīng)用公式來求。這樣,變力做功問題就轉(zhuǎn)化為了恒力做功問題。
4.用圖像法求變力做功存F—l圖像中,圖線與兩坐標(biāo)軸所圍“面積”的代數(shù)和表示F做的功,“面積”有正負(fù),在l軸上方的“面積”為正,在l軸下方的“面積”為負(fù)。
5.應(yīng)用動(dòng)能定理求變力做功
如果我們所研究的問題中有多個(gè)力做功,其中只有一個(gè)力是變力,其余的都是恒力,而且這些恒力所做的功比較容易計(jì)算,研究對(duì)象本身的動(dòng)能變化量也比較容易計(jì)算時(shí),用動(dòng)能定理就可以求出這個(gè)變力所做的功。
6.利用功能關(guān)系求變力做功
在變力做功的過程中,當(dāng)有重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能以及其他形式的能量參與轉(zhuǎn)化時(shí),可以考慮用功能關(guān)系求解。因?yàn)樽龉Φ倪^程就是能量轉(zhuǎn)化的過程,并且轉(zhuǎn)化過程中能量守恒。
7.利用W=Pt求變力做功
這是一種等效代換的觀點(diǎn),用W=Pt計(jì)算功時(shí),必須滿足變力的功率是恒定的。若功率P是變化的,則需用計(jì)算,其中當(dāng)P隨時(shí)間均勻變化時(shí),
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