内容正文:
功和功率
一、核心知识回顾
1.恒力功的计算:W=Flcos α.
计算功时要指明是哪个力的功,如机车的功实际是指牵引力的功,电流做功实际是电场力做功,电场力做功也可用W=qU=UIt计算.
2.变力功的计算
(1)求解一般变力做的功常用动能定理.
(2)微元法:若力大小恒定,且方向始终沿轨迹切线方向,可用力的大小跟路程的乘积计算.如图1,质量为m的木块在水平面上运动一周克服摩擦力做功Wf=Ff·2πR.
图1
(3)平均力法:力的方向不变,大小随位移线性变化可用平均力求做功,如弹簧由伸长x1到伸长x2,弹力做功W=(x2-x1).
(4)图象面积表示功:如F-l图象、P(功率)-t图象、p(压强)-V图象中图线与横坐标轴所围面积表示功,U(电压)-I图象纵坐标和横坐标围成的面积表示功率.
3.摩擦力对系统做功
(1)一对滑动摩擦力对系统一定做负功
系统产生的热量Q=Ff·Δx,其中Δx为相对路程.
(2)一对静摩擦力对系统做功为零
力等大反向,相对位移始终为零,故做功的和为零.
4.平均功率和瞬时功率
(1)=.一般计算t时间内的平均功率.
(2)P=Fvcos α,若v为瞬时速度,则P为瞬时功率;若v为平均速度,则P为平均功率.
二、重要方法点拨
1.机车的两种启动模型
(1)模型一 以恒定功率启动
P-t图象和v-t图象(如图2):
图2
动能定理列式:Pt-F阻x=mv m2-0.
(2)模型二 以恒定加速度启动
P-t图象和v-t图象(如图3):
图3
无论哪种机车启动过程,最大速度都等于其匀速运动时的速度,即vm==(式中Fmin为最小牵引力,其值等于阻力F阻).
2.几个结论
(1)无论静摩擦力还是滑动摩擦力都是既可以做正功,也可以做负功,还可以不做功.
图4
(2)人行走、跑步、起跳时地面对人不做功.
(3)物体沿斜面下滑过程中克服摩擦力做的功,与底边长有关,如图4,甲、乙分别从顶端A、B滑至底端C 克服摩擦力做的功W1=W2=μmgcos θ·=μmgL.
动能定理
一、核心知识回顾
1.动能定理表达式:W总=mv22-mv12或W总=Ek2-Ek1.
2.公式的几点说明
(1)适用条件:无论直线运动还是曲线运动、无论恒力做功还是变力做功、无论在电场还是在磁场中、无论是单过程还是多过程,动能定理都适用.
(2)