内容正文:
变力做功的几种计算
第八章 机械能守恒定律
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学习目标及任务
了解几种常见的变力做功的解题思路和方法,拓展解题思路,提高分析问题的能力
变力做功的几种常见方法
2、微元法
3、等效转换法
恒力F把物块从位置A拉到位置B,绳子对物块做功,就是恒力F做的功
4、图像法(F-x)
(线性函数时是平均力法)
1、应用动能定理
一、微元法
例1、把一个物体从地面竖直向上抛出去,该物体上升的最大高度为h。若物体的质量为m,所受的空气阻力大小恒为f,则从物体被抛出到落回地面的全过程中,重力所做的功为 ,空气阻力做的功为 。
小结:采用过程分割的办法,将变力做功转换成阶段性恒力做功
一、微元法
(二) 大小不变、方向改变的曲线变力做功问题----微元法
将物体位移分割成许多小段,因小段很小,每一小段上作用在物体上的力可以视为恒力,这样就将变力做功转化为在无数多个无穷小的位移上的恒力所做元功的代数和。
微元法
【例1】如图,一质量为m=2.0kg的物体从半径为R=5.0m的圆孤的A端,在拉力作用下沿圆孤缓慢运动到B端(圆孤AB在竖直平面内)。拉力F大小不变始终为15N,方向始终与物体在该点的切线成370角,圆孤所对应的圆心角为60°,B0边为竖直方向,g取10m/s2.
求这一过程中拉力F做的功?
分析:将圆弧分成很多小段l1、l2、…、ln,拉力在每一小段上做的功为W1、W2、…、Wn,拉力F大小不变,方向始终与物块在该点的切线成37°角,则W1=Fl1cos 37°、W2=Fl2cos 37°、…、Wn=Flncos 37°,WF=W1+W2+…+Wn=Fcos 37°(l1+l2+…+ln)
[练习2]如图所示,摆球质量为m,悬线的长为L,把悬线拉到水平位置后放手。设在摆球从A点运动到B点的过程中空气阻力F阻的大小不变,求这一过程中空气阻力F阻做的功?
【针对训练】
等效转换法
【例2】人在A点拉着绳通过一个光滑定滑轮以加速度a匀加速吊起质量为m的物体,如图所示,保持人手与滑轮间的距离不变,大小为h,开始时绳与水平方向成ɑ角,当人拉着绳由A点沿水平方向运动到B点时,绳与水平方向成β角,求人对绳的拉力做了多少功?(不计摩擦)
【解析】人对绳子的拉力做的功,