高三物理中,重力做功包括以下幾種情況:
1. 物體在重力方向上經(jīng)過一定高度的過程,重力對物體做的功叫重力勢能。重力所做的功量值取決于初、末位置間的豎直高度差,而跟物體運動的路徑無關(guān)。
2. 重力做正功時,重力勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能;而重力做負功(或者說物體克服重力做功)時,其他形式的能轉(zhuǎn)化為重力勢能。
3. 重力做功的多少等于重力勢能的改變量。
除此之外,在某些特定情況下,如擺球在最高點時的重力勢能、單擺模型中小球在最低點時重力做的功等,重力做功也可以理解為使小球達到的高度增加。
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【例題】一個質(zhì)量為50kg的人站在升降機的地板上,電梯正在以0.2m/s2的加速度加速下降。求重力對這個人做了多少功?
【分析】
重力對人的作用力是豎直向下的,大小為mg。由于電梯正在加速下降,所以人的加速度也向下,大小為0.2m/s2。根據(jù)牛頓第二定律,可以得到:
$mg - N = ma$
其中N為電梯地板對人的支持力。由于地板對人的支持力等于人的重力,所以有:
$N = mg$
因此,重力對人的作用力可以表示為:
$F = mg - ma = 50 \times 9.8 - 50 \times 0.2 = 490N$
由于重力對人的作用力與人的位移方向相同,所以重力對這個人做的功為:
$W = F \cdot s = mgh = m \cdot g \cdot (a \cdot t2) = 50 \times 9.8 \times (0.2 \times t2) = 98t2$
其中t為時間,可以根據(jù)題目中的條件求解。
【答案】
重力對這個人做了490焦耳的功。
希望這個例子能夠幫助您理解高三物理中的重力做功。