5.一對(duì)滑動(dòng)摩擦力所做功的代數(shù)和的絕對(duì)值等于摩擦所產(chǎn)生的內(nèi)能,即。
4.除重力(和彈簧彈力)以外的力對(duì)物體所做的功,等于物體機(jī)械能的增量,
3.電場(chǎng)力做功等于電勢(shì)能的減少。
2.彈簧彈力做功等于彈性勢(shì)能的減少。
1.重力做功等于重力勢(shì)能的減少,即
例7.如圖5所示,鏈條的總長(zhǎng)度為L(zhǎng),總質(zhì)量為m,開(kāi)始時(shí)鏈條有L在光滑水平桌面上,而L長(zhǎng)度垂在光滑桌邊外.若要把鏈條的懸掛部分拉回桌面,則至少要克服重力做功_______J
解析:把鏈條的懸掛部分拉回桌面,則至少要克服重力做功
5.電場(chǎng)力做功:可用公式直接計(jì)算,既適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)的恒力做功,也適用于非勻強(qiáng)電場(chǎng)的變力做功。
3.恒定功率做功:
如功率恒定時(shí),用公式等效替代變力功,是計(jì)算變力功的常見(jiàn)方法。 例5.輸出功率保持10kW的起重機(jī)起吊質(zhì)量為500kg的靜止重物,當(dāng)重物升高到2m時(shí),速度達(dá)到最大,若g取10m/s,則此過(guò)程所用時(shí)間為多少? 解析:由P=Fv知:起重機(jī)的輸出功率恒定時(shí),物體速度增大的同時(shí)它所提供的拉力是減小的。所以貨物速度V最大時(shí)F=mg,故 P=mgv 得v=P/mg=2m/s 從起吊到重物速度達(dá)到最大的過(guò)程中,只有起重機(jī)的拉力和重力對(duì)物體做功,拉力為變力,其功率恒定,故拉力功可由W=Pt替代,根據(jù)動(dòng)能定理 Pt-mgh=mv2/2得:t=1.1s 4.恒定壓強(qiáng)做功:
對(duì)液體、氣體做功,若壓強(qiáng)恒定,可用公式直接計(jì)算
例6.人的心臟每跳一次大約輸送8×10-5 m3的血液,正常人血壓(可看做心臟輸送血液的壓強(qiáng))的平均值為1.5×104 Pa,心跳約每分鐘70次.據(jù)此估測(cè)心臟工作的平均功率約為_(kāi)____W.
解析:心跳一次,心臟做功=1.5×104×8×10-5J=1.2J
則每分鐘心臟做功W總=1.2×70=84J
心臟工作的平均功率約為
2.3轉(zhuǎn)換為平均作用力求功 如作用于物體的力是變力,且該力隨物體位移呈線(xiàn)性變化,則可以求出該變力的平均作用力,由求功,相當(dāng)于計(jì)算恒力功。
例4.用質(zhì)量為5kg的均勻鐵索從10m深的井中吊起一質(zhì)量為20kg的物體,在這個(gè)過(guò)程中人至少要做多少功?(g取10m/s) 解析:由于拉吊的過(guò)程中,鐵索的長(zhǎng)度逐漸縮短,而其重力不能忽略不計(jì),故人的最小拉力(物體勻速上升時(shí)的拉力)也在逐漸減小。由題意可知,該拉力大小與鐵索縮短的長(zhǎng)度之間的關(guān)系為線(xiàn)性關(guān)系。
開(kāi)始拉鐵索時(shí),拉力F1=Mg+mg=250N
鐵索全部拉完時(shí),拉力F2=Mg=200N
所以人拉力平均值為F=(F1+F2)/2=225N,
力的作用點(diǎn)的位移為10m,
則人拉力做功的最小值W=FS=225×10J=2250J?
2.2過(guò)程轉(zhuǎn)換:物體做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)的變力功問(wèn)題,可用微元法將曲線(xiàn)化為直線(xiàn),把變力功問(wèn)題轉(zhuǎn)化為恒力做功問(wèn)題。 例3. 如圖4所示,磨桿長(zhǎng)為L(zhǎng),在桿端施以與桿垂直且大小不變的力F。求桿繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)一周,力F做的功。
解析:磨桿繞軸一周,力的方向始終在變,不能直接用W=FScosα計(jì)算。將圓周分成無(wú)限個(gè)小段,在每一小段弧長(zhǎng)可以認(rèn)為等于對(duì)應(yīng)的弦,且力F的方向不變,可求得元功△W=F·△S,再累加求得杠轉(zhuǎn)一周力F做功W=F·2πL。
2.1對(duì)象轉(zhuǎn)換:將變力做功轉(zhuǎn)換為恒力做功,即可應(yīng)用公式W=FS·cosα求解
例2. 如圖3所示,一個(gè)人用恒力F=80牛拉繩子的C端,繩子跨過(guò)光滑的定滑輪將一個(gè)靜止的物體由位置A拉到位置B,圖中H=2.0m,求此過(guò)程中拉力對(duì)物體做的功。
解析: 物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,繩作用在物體上的拉力方向不斷變化,屬變力做功的問(wèn)題。如果把力F的作用點(diǎn)C作為做功對(duì)象,求繩子拉物體的變力之功便轉(zhuǎn)化為求人拉繩子的恒力之功。
物體由A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中,繩C端位移為:
S=H(1/sin30°-1/sin53°)=1.5m。
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