内容正文:
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提升 核心素养
构建 思维导图
章末总结
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提升 核心素养
构建 思维导图
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4.用微元法求功
功的公式只能计算恒力做功,若一个力的大小不变,只改变方向时,可将运动过程分成很多小段,每一小段内F可看成恒力,求出每一小段内力F做的功,然后累加起来得到整个过程中变力所做的功。
例如物体在水平面上做曲线运动,所受摩擦力大小为μmg,路程为s,采用微元法:
W1=-μmgΔs1
W2=-μmgΔs2
W3=-μmgΔs3
……
W=W1+W2+W3+…=-μmg(Δs1+Δs2+Δs3+…)=-μmgs
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C
例 1
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二、动能定理与图像的结合
1.分析图像
分析动能定理和图像结合的问题时,一定要弄清图像的物理意义,要特别注意图像的形状、交点、截距、斜率、面积等信息,并结合运动图像构建相应的物理模型,选择合适的规律求解有关问题。
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2.基本步骤
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如图甲所示,在水平地面上放置一个质量为m=4 kg的物体,让其在随位移均匀减小的水平推力作用下运动,推力F随位移s变化的图像如图乙所示,已知物体与地面之间的动摩擦因数为μ=0.5,g取10 m/s2,求:
(1)出发时物体运动的加速度大小;
(2)物体能够运动的最大位移。
例 2
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【答案】 (1)20 m/s2 (2)12.5 m
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三、功能关系的理解与应用
1.功与能的关系:功是能量转化的量度,某种力做功往往与某一种具体形式的能量转化相联系,做了多少功,就有多少能量发生转化。
2.具体功能关系如下表:
功 能量转化 关系式
重力做功 重力势能的改变 WG=-ΔEp
弹力做功 弹性势能的改变 W弹=-ΔEp
合外力做功 动能的改变 W合=ΔEk
除重力、系统内弹力以外的其他力做功 机械能的改变 W=ΔE机
两物体间滑动摩擦力对物体系统做功 机械能转化为内能 f·s相对=Q
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(多选)如图所示,固定斜面的倾角为37°,斜面与水平台面间有一定滑轮,质量分别为2m、m的两滑块P、Q,通过不可伸长的轻绳跨过轻质定滑轮连接,轻绳一部分与水平台面平行,另一部分与斜面平行,已知滑块Q与水平台面间的动摩擦因数为0.3,其它摩擦不计,重力加速度为g,取sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。在两滑块由静止释放后的运动过程中( )
A.两滑块的加速度大小为0.3g
B.轻绳对Q做的功等于Q动能的增加量
C.Q机械能的增加量小于P机械能的减少量
D.P机械能的减少量等于系统摩擦产生的热量
AC
例 3
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【解析】 由于轻绳不可伸长,两滑块的加速度大小相等,整体由牛顿第二定律可得2mgsin θ-μmg=3ma,解得a=0.3 g,A正确;轻绳对Q做的功与摩擦力对Q做的功之和等于Q动能的增加量,B错误;由于摩擦力做负功使系统机械能减小,故Q机械能的增加量小于P机械能的减少量,C正确;P机械能的减少量等于系统摩擦产生的热量与Q机械能的增加量之和,D错误。故选AC。
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[跟踪训练]
1.如图甲所示,静置于光滑水平面上坐标原点O处的小物块,在水平拉力F的作用下沿x轴方向运动,拉力F随物块所在位置坐标x的变化关系如图乙所示.已知纵、横坐标轴单位长度代表的数值相同,纵、横坐标单位均为国际单位,曲线部分为半圆,则小物块运动到x0处时拉力所做的功为( )
C
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2.(多选)如图所示,绷紧的水平传送带始终以恒定速率v1=2 m/s顺时针运行,质量m=2.0 kg的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的A处以初速度v2=4 m/s向左滑上传送带,若传送带足够长,已知物块与传送带间的动摩擦因数为0.4,g=10 m/s2,下列说法正确的是( )
A.物块离开传送带时的速度大小为2 m/s
B.物块离开传送带时的速度大小为4 m/s
C