#头头#跟大家分享如何通过变力来解决【高中物理】作业! 为您提供日常考试、高考解题思路。 希望对您有所帮助。
1、变力做功的计算方法
1.利用动能定理
动能定理的表达式为
,在
为所有外力所做功的代数和,△Ek 为物体动能的增量。 如果能够计算除某个变力以外的力对物体所做的功,那么就可以利用动能定理的表达式计算出该变力所做的功。
2. 使用功能原则
系统中除重力和弹性以外的力对系统所做的功的代数和等于系统机械能的增量。 如果在一个只有重力和弹力做功的系统中,机械能守恒(即机械能守恒定律)。
3. 使用W=Pt求变力所做的功
这是一种等价替代的思想。 当使用W=Pt计算功时,必须满足变力的功率是确定的。
4、转化为恒力做功
在某些情况下,可以通过等价变换将变力所做的功转换为恒力所做的功,然后可以使用恒力所做的功
解决。
5. 使用平均值
当力的方向不变但大小随位移线性变化时,可先求出力的算术平均值,然后将平均值视为恒力,则功的计算公式为用于解决问题。
6.微量元素法
对于变力所做的功,我们不能直接使用公式
计算一下,但运动过程可以分为很多小段。 在每一个小段内,F可以被认为是一个恒定的力。 使用
求出每个小截面内力F所做的功,然后相加,就得到整个过程中变力所做的功。 这种处理问题的方法称为微元法,具有普遍适用性。 这种方法主要用于高中,解决大小不变、方向始终与运动方向相同或相反的变力做功的问题。
2. 摩擦做功的特点
1、静摩擦做功的特点:
A. 静摩擦力可以做正功、负功或不做功。
B、静摩擦做功的过程中,只有机械能的相互传递(静摩擦起传递机械能的作用),而没有将机械能转化为其他形式的能量。
C. 在相互摩擦的系统中,一对静摩擦力所做的功的代数和始终等于零。
2、滑动摩擦做功的特点:
如图所示,顶部粗糙的手推车放置在光滑的水平地面上。 一块小木块以一定的速度从小车左端滑到小车上。 当木块和小车相对静止时,木块相对于小车的位移为d,小车相对静止。 地面的位移为s,则木块滑动摩擦力F所做的功为Wwood=-F(d+s)①
根据动能定理,木块的动能增量为ΔEk木=-F(d+s)②
小车滑动摩擦力所做的功为W car = Fs ③
同理,小车的动能增量为ΔEk car = Fs ④
②④ 将两个公式相加,得到 ΔEk 木材 + ΔEk 汽车 = -Fd ⑤
由式⑤可知,木块与小车组成的系统机械能的减少量等于滑动摩擦力与木块相对于小车的位移的乘积。 这部分能量转化为内能。
综上所述,滑动摩擦所做的功有以下特点:
① 滑动摩擦可以对物体做正功、可以对物体做负功、也可以不对物体做功。
②一对滑动摩擦力做功的过程中,有两种能量转换的情况:一是相互摩擦的物体之间机械能的传递;二是相互摩擦的物体之间的机械能的传递。 另一种是机械能转化为内能,转化后的内能的大小等于滑动摩擦力与物体相对位移的乘积。
③在相互摩擦的系统中,一对滑动摩擦力所做的功始终为负,其绝对值正好等于滑动摩擦力与物体相对位移的乘积,也正好等于系统损失的机械能。
例1、如图所示,质量为m的小铁块A以水平速度v0冲向放置在光滑水平面C上的质量为M、长度为l的长木板B,且不从木板上掉落。已知A、B之间的动摩擦因数为
,此时长木板相对于地面的运动为s。 找到这个进程:
(1)长木板动能增加。
(2)小铁块减少的动能。
(3)系统机械能的降低。
(4)系统产生的热量。
答:此过程中摩擦力所做的功为:A、B 上的摩擦力分别为 F 和 F',且
,A在F的作用下减速高中物理弹力D是什么,B在F'的作用下加速; 当A滑到B的右端时,A和B达到相同的速度v,A就不会落下。
(1) 以B为研究对象,根据动能定理,可得
①
从上面的公式可以看出
,即 B 的动能增加量。
(2) 以A为研究对象,滑动摩擦力对小铁块A做负功,根据函数关系可知
。
现在
②
因此,A减少的动能为
(3) 由①②可得: 系统机械能的减少
由①②可见
。
(4)根据滑动摩擦做功的特点,物体相对位移时摩擦做的功等于系统机械能的损失和其内能的增加。 因此,m和M的相对位移为l。 根据能量守恒定律高中物理弹力D是什么,有
。
例2:如图所示,皮带的转速为3m/s,两圆心距离s=4.5m。现在将一个m=1kg的小物体轻轻放在皮带上位于左轮手枪的正上方。 物体与皮带之间的动摩擦系数
,当电机带动皮带将物体从左轮输送到右轮右上方时,电机消耗的电能为。 (g为10N/kg。)
答:物体在相对滑动过程中,在摩擦力的作用下作匀加速度,由牛顿第二定律可得:
。
那么物体相对传送带滑动的时间为
。
在此过程中,物体相对于地面的位移为
。
假设摩擦力对物体所做的功为W1,则根据动能定理:
所以
。
物体与皮带之间的相对位移为
。
电机发热所消耗的能量E是相对位移中滑动摩擦力所做的功。
。
因此,由函数关系可得电机消耗的电功率为
。