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中学物理中的功计算用哪个位移?答案在这里!

更新时间:2023-07-15 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

1. 功率估算使用哪个位移r2r物理好资源网(原物理ok网)

功率是一个非常重要的概念,在小学数学中,恒力F所做的功有以下估算公式r2r物理好资源网(原物理ok网)

W=Fs(1)r2r物理好资源网(原物理ok网)

这里s是物体沿力的方向移动的距离。 对于粒子模型,物体行进的距离没有任何歧义。 但理论热量理论指出质心模型,这就麻烦了,因为非平移质心上各点的位移是不同的,比如图1中的从动轮,是否使用轮心此时?r2r物理好资源网(原物理ok网)

图1r2r物理好资源网(原物理ok网)

据悉,如果车轮是非均质的,则车轮上的另一个特殊点——质心——与车轮的中心不重合。 一般认为刚体与动力学关系更为密切,那么s是刚体经过的距离吗?r2r物理好资源网(原物理ok网)

事实上,质心和轮心是错误的!r2r物理好资源网(原物理ok网)

肯德基之前在同学圈和陌陌群里讨论过图2的问题(见)。r2r物理好资源网(原物理ok网)

图2r2r物理好资源网(原物理ok网)

不管这个问题在中文中的歧义如何,一个人所做的工作可以通过以下公式来估计r2r物理好资源网(原物理ok网)

W=FL(2)r2r物理好资源网(原物理ok网)

使用上式的一种方法是在B上构建坐标系水平摩擦力怎么算,用A相对于B的位移来估计。r2r物理好资源网(原物理ok网)

图3中的问题也经常出现,壳体与铁块的摩擦力做功的位移是多少?r2r物理好资源网(原物理ok网)

图3r2r物理好资源网(原物理ok网)

摩擦力和哪个力是平衡力_摩擦力和谁是平衡力_水平摩擦力怎么算r2r物理好资源网(原物理ok网)

要回答上述一系列问题,我们应该从工作作为热分析工具的角度出发(而不是神秘主义哲学屋子里的客观存在!!!)。r2r物理好资源网(原物理ok网)

2.动能定律的推论及优点r2r物理好资源网(原物理ok网)

就工程热而言(更不用说哲学家口中的世界本质),功的概念是一个易于分析的工具。 为了理解 W=Fs 中的 s,我们看看如何将工作用作工具。 在许多教科书中,功的概念和估算是单独的章节,但最直接的应用是动能定律。r2r物理好资源网(原物理ok网)

下面给出由牛顿第二定理推导出动能定律的过程。r2r物理好资源网(原物理ok网)

方程(7)是粒子的动能定律。 在应用中,它具有三个好处:r2r物理好资源网(原物理ok网)

1、动能是标量,易于估计;r2r物理好资源网(原物理ok网)

2、式(4)右边不需要做积分(一般印象中积分总是很难的);r2r物理好资源网(原物理ok网)

3、式(6)中的功也需要积分,对于一些常用的力,可以先累加积分后直接使用,不必每次都从头积分。r2r物理好资源网(原物理ok网)

如果研究对象有多个粒子,则对于第i个粒子(式5的修改)r2r物理好资源网(原物理ok网)

利用粒子系统的动能定律,不仅有上面提到的三点,而且:r2r物理好资源网(原物理ok网)

4、对于平移、定轴旋转、刚体平面运动等常用方法,可以将式(8)加到空间(往往是积分)上,得到更通用的显式公式,直接使用显式公式具体估计。 ;r2r物理好资源网(原物理ok网)

5、计算式(9)时水平摩擦力怎么算,将力分为对系统做功和不做功两组,式(9)中不估算不做功的力(理想结合力)。r2r物理好资源网(原物理ok网)

事实上,从工程热的角度来看,式(7)的动能定律在很多情况下比式(3)更有用。 引入工作的目的是为了便于估算。r2r物理好资源网(原物理ok网)

3、做功的位移就是受力点的位移r2r物理好资源网(原物理ok网)

在动能定律的推导过程中,式(3)至式(4)的要点均乘以dr,dr/dt=v为所研究粒子的速度,因此dr必然为元素位移的粒子。 对于粒子系统情况下的方程(9),dri 是 Fi 作用的系统上的点的单元位移。r2r物理好资源网(原物理ok网)

水平摩擦力怎么算_摩擦力和哪个力是平衡力_摩擦力和谁是平衡力r2r物理好资源网(原物理ok网)

力具有三个要素:大小、方向和作用点。 作用点在空间上有位移,如图1所示,地面摩擦力的作用点沿水平线连接,但不能用来估算做功。r2r物理好资源网(原物理ok网)

力是物体之间的相互作用,有施力物体和受力物体。 施力物体上与力作用点重合的点可称为施力点,受力物体上与力作用点重合的点可称为受力点。 作用点、力点和力的施力点在空间上瞬时重合,并且它们各自的速率(即单元位移)不同。r2r物理好资源网(原物理ok网)

在估算功(9)时,应使用受力点的单元位移来代替其他两点的单元位移。 举一个极端的例子,车轮在固定轴上旋转(图4),使用刹车片来降低车轮的速度。 事实上,制动块作用点对车轮正压力和摩擦力的位移为0,但不能说它对车轮做的功为0。制动块也不移动,所以位移施力点的值也为0。施力点是车轮与制动块立即重合的点,车轮上的重合点发生位移。 车轮摩擦力的基本功应采用车钩上与制动块接触点的基本位移。r2r物理好资源网(原物理ok网)

图4r2r物理好资源网(原物理ok网)

再比如图5中的冲刺,运动员获得的动能并非来自地面斥力,而是运动员体内的体能。 起跳前,地面对运动员有斥力,作用点的位移为0,因此斥力不做功。 起跳后,运动员的脚与地面分离,地面斥力消失,因此没有做功(施力点、受力点、作用点位移均为0)r2r物理好资源网(原物理ok网)

图5r2r物理好资源网(原物理ok网)

事实上,跳跃后立即获得的加速度确实与地面斥力有直接关系。r2r物理好资源网(原物理ok网)

另外,由于式(7)是从式(3)的牛顿第二定理中引入的,而后者只对惯性系有效,对非惯性系无效,所以作功估算的参考坐标系应为惯性坐标系领带。 这就是个别化学“道德家”嘀咕的动能定律,满足伽利略变换不变性(在所有相对于惯性系做匀速直线运动的坐标下,数学定律都是一样的)r2r物理好资源网(原物理ok网)

图2中,如果参考系土壤在B处,虽然可以计算出功(式(2)),但不能应用于动能定律(土壤在B处的非惯性坐标系中) ;除非加上惯性力)。r2r物理好资源网(原物理ok网)

对式(2)的另一种理解是:根据内功估算。 从汉语语义来看,内力必须比力内涵更丰富,外延更小,否则会给中学生带来认知冲突。r2r物理好资源网(原物理ok网)

一般来说,我们所说的力的功,一定是指集中力的功,但是内力的功是多少个力的功呢? 按照世间的理解,它是一对斥力和反斥力的作用,而不是一个力的作用! 在这些背景下,可以获得公式(2)。 有的老师经常用这类题来考中学生,所以他们对自己很熟悉,能够记住“一对相互斥力的总功不为零,一对相互静摩擦力的总功不为零”。一定为零,一对相互滑动的摩擦力的合功一定是负值。”r2r物理好资源网(原物理ok网)

让中学生死记硬背上述推论绝对不是一个合理的教学方法,尤其是在有很多游戏和视频干扰的环境下。 如果死记硬背以上推论,肯定会与“做功计算的位移就是受力点的位移”的理解产生认知冲突。 事实上,完全可以将一对内力作为中学生练习的训练问题,表述时应指出“一对内力的作用”而不是“内力的作用” 。r2r物理好资源网(原物理ok网)

参考书目r2r物理好资源网(原物理ok网)

陈奎富. 理论热点强化辅导。 南京:复旦大学出版社。 2018.9r2r物理好资源网(原物理ok网)

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