高三物理中求機械功的方法有以下幾種:
1. 直接使用恒力提起重物:在這種情況下,力與位移的垂直路徑上的功為正,可以通過使用W=FS·cosθ進行計算,其中F是恒力,S是位移,θ是恒力與位移之間的夾角。
2. 使用動滑輪:動滑輪可以省力,但也會使一部分力移動較長的距離。因此,對動滑輪兩邊的拉力功相等,但位移不等,需要使用W=FS進行計算。
3. 使用杠桿:在杠桿平衡中,力與力臂的乘積等于另一個力臂的乘積。因此,如果知道力與力臂或力與位移的關系,可以計算功。
此外,對于摩擦力做功,可以根據摩擦力與相對運動方向相反的位移的乘積來計算。同時,在能量守恒和機械能守恒中,也可以求出機械功。
請注意,這些只是一些基本的計算方法,具體的計算可能會根據具體的問題和情境而變化。如果需要更復雜或特定的計算方法,可能需要查閱更詳細的資料或尋求專業人士的幫助。
當一個物體在力的作用下發生位移,且力對物體做的功與物體始末位置有關,而與物體所經過的路徑無關時,我們把這樣的力叫恒力,相應的位移叫恒力功。
例:質量為5kg的物體在水平地面上受水平恒力F作用移動了距離s,此過程中恒力F做的功為W。現將此裝置放置于斜面上,質量為2kg的物體在沿斜面向上的拉力作用下沿斜面勻速上升,如圖所示,已知斜面傾角為θ,物體與斜面間的動摩擦因數為μ,求拉力F做的功。
【分析】
【解答】
解:物體在水平方向上受到的力有拉力和地面的摩擦力,水平方向的位移為$s$,則拉力做的功為:
$W_{1} = Fs$
物體在斜面方向上受到的力有重力、支持力和拉力,沿斜面發生的位移為$h$,則拉力做的功除了克服重力做功外,還要克服摩擦力做功:
$W_{2} = Fh - mgh - \mu mg\cos\theta(s - h)$
所以拉力做的總功為:
$W = W_{1} + W_{2} = Fs + Fh - mgh - \mu mg\cos\theta s + \mu mg\cos\theta h$
【說明】
本題中物體在斜面方向上受到的摩擦力是變力,但根據功的定義可知,摩擦力的功與物體發生的位移有關,而與物體所受的摩擦力的變化無關。因此求拉力做的總功時,只需把各個力的功求出來相加即可。
【例題答案】
$W = 30 \times 2 \times 10^{- 2} + 30 \times 3 \times 10^{- 2} - 2 \times 10 \times 10^{- 2} - \mu(mg\cos\theta + mg\sin\theta) \times (2 \times 10^{- 2} + 3 \times 10^{- 2}) = 6.7J$