看看如何提高自己弹力做功公式,然后帮助你的朋友
【标题】
弹簧力所作的功能不能直接用=Fx=kx2来表示?弹簧力所作的功与路径有关吗?图解法和微元法可以帮助我们解决上述问题。
【例子】
如图1所示,小球连接一根刚度常数为k的轻质弹簧,弹簧的另一端固定不动。小球从弹簧原长时的O点被拉到A点弹力做功公式,弹簧伸长量为x。在计算此过程中弹簧力所作的功时,A同学直接用=Fx=kx2。他的理由是“功的计算公式为W=Fx,根据胡克定律F=kx,可得=kx2”。请判断A同学的做法是否正确,并说明理由。
【分析】
学生A的做法是错误的。
这是因为只有恒定力做功才可以用=Fx直接求解,而弹簧力是变力,不能直接施加;而且弹簧力的方向与位移方向相反,所以弹簧力做负功。
正确的解决方案是:
类比匀加速直线运动位移的解法(微分法,如图2所示),将弹簧变形过程无限分解,将变力功转化为恒力功(如图3所示)。当O点移动到A点时,弹簧力F随变形量x变化,弹簧力做负功。那么Fx图下三角形面积的相反数就代表弹簧力所做的总功,即
。
【扩张】
上一题是把小球从O点直接拉到A点,如果把上一题的小球先从O点拉到B点,再拉到A点网校头条,如图4所示,在这个过程中,弹簧力做了多少功?弹簧力做的功和把小球直接拉到A点做的功相等吗?这说明什么?
【分析】
审稿人:张春丽、施亚普