#頭頭#跟大家分享如何通過變力來解決【高中物理】作業! 為您提供日常考試、高考解題思路。 希望對您有所幫助。
1、變力做功的計算方法
1.利用動能定理
動能定理的表達式為
,在
為所有外力所做功的代數和,△Ek 為物體動能的增量。 如果能夠計算除某個變力以外的力對物體所做的功,那么就可以利用動能定理的表達式計算出該變力所做的功。
2. 使用功能原則
系統中除重力和彈性以外的力對系統所做的功的代數和等于系統機械能的增量。 如果在一個只有重力和彈力做功的系統中,機械能守恒(即機械能守恒定律)。
3. 使用W=Pt求變力所做的功
這是一種等價替代的思想。 當使用W=Pt計算功時,必須滿足變力的功率是確定的。
4、轉化為恒力做功
在某些情況下,可以通過等價變換將變力所做的功轉換為恒力所做的功,然后可以使用恒力所做的功
解決。
5. 使用平均值
當力的方向不變但大小隨位移線性變化時,可先求出力的算術平均值,然后將平均值視為恒力,則功的計算公式為用于解決問題。
6.微量元素法
對于變力所做的功,我們不能直接使用公式
計算一下,但運動過程可以分為很多小段。 在每一個小段內,F可以被認為是一個恒定的力。 使用
求出每個小截面內力F所做的功,然后相加,就得到整個過程中變力所做的功。 這種處理問題的方法稱為微元法,具有普遍適用性。 這種方法主要用于高中,解決大小不變、方向始終與運動方向相同或相反的變力做功的問題。
2. 摩擦做功的特點
1、靜摩擦做功的特點:
A. 靜摩擦力可以做正功、負功或不做功。
B、靜摩擦做功的過程中,只有機械能的相互傳遞(靜摩擦起傳遞機械能的作用),而沒有將機械能轉化為其他形式的能量。
C. 在相互摩擦的系統中,一對靜摩擦力所做的功的代數和始終等于零。
2、滑動摩擦做功的特點:
如圖所示,頂部粗糙的手推車放置在光滑的水平地面上。 一塊小木塊以一定的速度從小車左端滑到小車上。 當木塊和小車相對靜止時,木塊相對于小車的位移為d,小車相對靜止。 地面的位移為s,則木塊滑動摩擦力F所做的功為Wwood=-F(d+s)①
根據動能定理,木塊的動能增量為ΔEk木=-F(d+s)②
小車滑動摩擦力所做的功為W car = Fs ③
同理,小車的動能增量為ΔEk car = Fs ④
②④ 將兩個公式相加,得到 ΔEk 木材 + ΔEk 汽車 = -Fd ⑤
由式⑤可知,木塊與小車組成的系統機械能的減少量等于滑動摩擦力與木塊相對于小車的位移的乘積。 這部分能量轉化為內能。
綜上所述,滑動摩擦所做的功有以下特點:
① 滑動摩擦可以對物體做正功、可以對物體做負功、也可以不對物體做功。
②一對滑動摩擦力做功的過程中,有兩種能量轉換的情況:一是相互摩擦的物體之間機械能的傳遞;二是相互摩擦的物體之間的機械能的傳遞。 另一種是機械能轉化為內能,轉化后的內能的大小等于滑動摩擦力與物體相對位移的乘積。
③在相互摩擦的系統中,一對滑動摩擦力所做的功始終為負,其絕對值正好等于滑動摩擦力與物體相對位移的乘積,也正好等于系統損失的機械能。
例1、如圖所示,質量為m的小鐵塊A以水平速度v0沖向放置在光滑水平面C上的質量為M、長度為l的長木板B,且不從木板上掉落。已知A、B之間的動摩擦因數為
,此時長木板相對于地面的運動為s。 找到這個進程:
(1)長木板動能增加。
(2)小鐵塊減少的動能。
(3)系統機械能的降低。
(4)系統產生的熱量。
答:此過程中摩擦力所做的功為:A、B 上的摩擦力分別為 F 和 F',且
,A在F的作用下減速高中物理彈力D是什么,B在F'的作用下加速; 當A滑到B的右端時,A和B達到相同的速度v,A就不會落下。
(1) 以B為研究對象,根據動能定理,可得
①
從上面的公式可以看出
,即 B 的動能增加量。
(2) 以A為研究對象,滑動摩擦力對小鐵塊A做負功,根據函數關系可知
。
現在
②
因此,A減少的動能為
(3) 由①②可得: 系統機械能的減少
由①②可見
。
(4)根據滑動摩擦做功的特點,物體相對位移時摩擦做的功等于系統機械能的損失和其內能的增加。 因此,m和M的相對位移為l。 根據能量守恒定律高中物理彈力D是什么,有
。
例2:如圖所示,皮帶的轉速為3m/s,兩圓心距離s=4.5m。現在將一個m=1kg的小物體輕輕放在皮帶上位于左輪手槍的正上方。 物體與皮帶之間的動摩擦系數
,當電機帶動皮帶將物體從左輪輸送到右輪右上方時,電機消耗的電能為。 (g為10N/kg。)
答:物體在相對滑動過程中,在摩擦力的作用下作勻加速度,由牛頓第二定律可得:
。
那么物體相對傳送帶滑動的時間為
。
在此過程中,物體相對于地面的位移為
。
假設摩擦力對物體所做的功為W1,則根據動能定理:
所以
。
物體與皮帶之間的相對位移為
。
電機發熱所消耗的能量E是相對位移中滑動摩擦力所做的功。
。
因此,由函數關系可得電機消耗的電功率為
。