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文檔簡介
1、功一、功的概念1、概念:一個(gè)物體受到力的作用,并且在這個(gè)力的方向上發(fā)生了一段位移,就說這個(gè)力對物體做了功. (定義):力和力的作用點(diǎn)通過位移的乘積2.做功的兩個(gè)必要因素: 力 和 物體在力的方向上的位移3、公式: WFScos (為F與s的夾角)說明:(1)公式只適用于恒力做功 位移是指力的作用點(diǎn)通過位移(2)要分清“誰做功,對誰做功”。即:哪個(gè)力對哪個(gè)物體做功。(3)力和位移都是矢量:兩種思路:可以分解力也可以分解位移。如:位移:沿力方向分解,與力垂直方向分解。(4)功是標(biāo)量,沒有方向,但功有正、負(fù)值。其正負(fù)表示力在做功過程中所起的作用。正功表示動(dòng)力做功(此力對物體的運(yùn)動(dòng)有推動(dòng)作用),負(fù)功表
2、示阻力做功,功的正負(fù)表示還表示能的轉(zhuǎn)移方向(5)功大小只與F、s、這三個(gè)量有關(guān)與物體是否還受其他力、物體運(yùn)動(dòng)的速度、加速度等其他因素?zé)o關(guān),也與物體運(yùn)動(dòng)的路徑無關(guān)與物體的運(yùn)動(dòng)形式(無論是勻速或變速)無關(guān),也與物體同時(shí)受到的其他力無關(guān).提到做功:一定要明確?力對?物體在?個(gè)過程中做功,正還是負(fù),數(shù)值是多少。做功后能量如何轉(zhuǎn)化。(6)討論:當(dāng)=00 時(shí), WFS表示力的方向與位移方向相同。力對物體做正功 當(dāng)0a900時(shí), W0,力對物體做正功; 當(dāng)=900時(shí), W0,力對物體不做功; 當(dāng)9001800時(shí),W0,力對物體做負(fù)功或說成物腳體克服這個(gè)力做功,從二個(gè)角度來描述同一個(gè)問題當(dāng)=1800 時(shí), W
3、-FS表示力的方向與位移方向相反。力對物體做負(fù)功4、功正、負(fù)的三種判斷方法:一個(gè)力對物體做不做功,是正功還是負(fù)功,判斷的方法是:力與位移之間夾角:常用于判斷恒力做功情況。力與速度之間夾角:常用于判斷曲線運(yùn)動(dòng)力做功情況為銳角時(shí),力對物體做正功,為鈍角時(shí),力對物體做負(fù)功,為直角時(shí),力對物體不做功??次矬w之間是否有能量的轉(zhuǎn)化:若有則一定有能量的轉(zhuǎn)化,常用與關(guān)聯(lián)物體做曲線運(yùn)動(dòng)情況。5、力學(xué)中求功方法:公式求: WFScos(只適用于恒力做功,可分角力也可分角位移) W=Pt動(dòng)能定理:W=EK2一Ek1,能量的轉(zhuǎn)化情況求,(功是能量轉(zhuǎn)達(dá)化的量度)F-s圖象,圖象與位移軸所圍均“面積”為功的數(shù)值6、兩類不
4、同的力做功求解的典型情況一類是與勢能相關(guān)的力,如重力、彈簧的彈力、電場力等,它們的功與路程無關(guān)系,只與位移有關(guān)。另一類是滑動(dòng)摩擦力,空氣阻力等,這類力做功與物體的運(yùn)動(dòng)路徑有關(guān)。滑動(dòng)摩擦力做功要看物體運(yùn)動(dòng)的路程,這是摩擦力做功的特點(diǎn),必須牢記。7.功和能單位:焦耳(J) 1 J1N·m. 1ev=1.6 10-19 J8.物理意義:表示力在空間上的積累效應(yīng),是能的轉(zhuǎn)化的量度9. 力的三種效果: 力的瞬時(shí)效應(yīng),改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),產(chǎn)生加速成度.力的時(shí)間積累效應(yīng):使物體產(chǎn)生沖量,改變物體的動(dòng)量. 是動(dòng)量轉(zhuǎn)化的量度力的空間積累效應(yīng), 對物體做功, 改變物體的能量,是能的轉(zhuǎn)化的量度二、注意的幾
5、個(gè)問題F:當(dāng)F是恒力時(shí),我們可用公式WFscos運(yùn)算;當(dāng)F大小不變而方向變化時(shí),分段求力做的功;當(dāng)F的方向不變而大小變化時(shí),不能用WFscos公式運(yùn)算(因數(shù)學(xué)知識的原因),我們只能用動(dòng)能定理求力做的功S:是力的作用點(diǎn)通過的位移,用物體通過的位移來表述時(shí),在許多問題上學(xué)生往往會(huì)產(chǎn)生一些錯(cuò)覺,在后面的練習(xí)中會(huì)認(rèn)識到這一點(diǎn),另外位移S應(yīng)當(dāng)弄清是相對哪一個(gè)參照物的位移 功是過程量:即做功必定對應(yīng)一個(gè)過程(位移),應(yīng)明確是哪個(gè)力在哪一過程中的功 什么力做功:在研究問題時(shí),必須弄明白是什么力做的功點(diǎn)評:求功,必須清楚地知道是哪個(gè)力的功,應(yīng)正確地畫出力、位移,再求力的功規(guī)律方法 1、功的計(jì)算方法1.由公式W
6、=Fs cos求解 (兩種處理辦法):W等于力F乘以物體在力F方向上的分位移scos,即將物體的位移分解為沿F方向上和垂直F方向上的兩個(gè)分位移W等于力F在位移s方向上的分力Fcos乘以物體的位移s,即將力F分解為沿s方向和垂直s方向的兩個(gè)分力注意:這種方法只能用來計(jì)算恒力做功(軌跡可以是直線也可以是曲線)2、多個(gè)力的總功求解用平行四邊形定則求出合外力,再根據(jù)wF合scos計(jì)算功注意應(yīng)是合外力與位移s間的夾角分別求各個(gè)外力的功:W1F1 scos1, W2=F2scos2再求各個(gè)外力功的代數(shù)和3、變力做功問題WF·scos是用來計(jì)算恒力的功,若是變力,求變力的功只有通過將變力轉(zhuǎn)化為恒力
7、,再用WFscos計(jì)算有兩類不同的力:一類是與勢能相關(guān)聯(lián)的力,比如重力、彈簧的彈力以及電場力等,它們的功與路徑無關(guān),只與始末點(diǎn)的位置有關(guān);另一類是滑動(dòng)摩擦力、空氣阻力等,在曲線運(yùn)動(dòng)或往返運(yùn)動(dòng)時(shí),這類力(大小不變)功等于力和路程(不是位移)的積根據(jù)功和能關(guān)系求變力的功如:根據(jù)勢能的變化求對應(yīng)的力做的功,根據(jù)動(dòng)能定理求變力做的功,等等根據(jù)功率恒定,求變力的功,W=Pt.求出變力F對位移的平均力來計(jì)算,當(dāng)變力F是位移s的線性函數(shù)時(shí),平均力作出變力F隨位移,變化的圖象,圖象與位移軸所圍均“面積”即為變力做的功4、做功求解的典型情況注意力、沖量、功的區(qū)別除了它們的物理定義、單位以及是標(biāo)量還是矢量以外,從
8、動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)來看:(1)力和物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化存在著瞬時(shí)因果關(guān)系,即力是產(chǎn)生加速度的原因,有力才有加速度,力變加速度變,它們之間的因果規(guī)律用牛頓第二定律來表達(dá)(2)力的沖量反映的是力持續(xù)在一段時(shí)間的作用效果的累積量其結(jié)果是要引起物體動(dòng)量的改變,它們之間的因果規(guī)律用動(dòng)量定理來表達(dá)(3)功是力持續(xù)作用在一段空間位移上的作用效果的累積量,是標(biāo)量其結(jié)果是要引起物體動(dòng)能的改變,它們之間的因果規(guī)律用動(dòng)能定理來表達(dá)作用力和反作用力的做功作用力與反作用力同時(shí)存在,作用力做功時(shí),反作用力可能做功,也可能不做功,可能做正功,也可能做負(fù)功,不要以為作用力與反作用力大小相等、方向相反,就一定有作用力、反作用力的功數(shù)值
9、相等,一正一負(fù)所以作用力與反作用力做功不一定相等,但沖量的大小相等摩擦力的做功 A、靜摩擦力做功的特點(diǎn)(1)靜摩擦力可以做正功,也可以做負(fù)功,還可以不做功。(2)在靜摩擦力做功的過程中,只有機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)移(靜摩擦力起著傳遞機(jī)械能的作用),而沒有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能(3)相互摩擦的系統(tǒng)內(nèi),一對靜摩擦力所做功的代數(shù)和總為零。 B滑動(dòng)摩擦力做功的特點(diǎn)如圖所示,上面不光滑的長木板,放在光滑的水平地面上,一小木塊以速度V0從木板的左端滑上木板,當(dāng)木塊和木板相對靜止時(shí),木板相對地面滑動(dòng)了S,小木塊相對木板滑動(dòng)了d,則由動(dòng)能定理知:滑動(dòng)摩擦力對木塊所做功為: W木塊=一f(dS)滑動(dòng)摩擦力對木板所做功為: W木板=fs所以,木塊動(dòng)能增量為: EK木塊=一f(ds)木板動(dòng)能增量為: EK木板=fs由得:EK木塊EK木板=一fd式表明木塊和木板組成的系統(tǒng)的機(jī)械能的減少量等于滑動(dòng)摩擦力與木塊相對木板的位移的乘積。這部分減少的能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。故滑動(dòng)摩擦力做功有以下特點(diǎn):1)滑動(dòng)摩擦力可以對物體做正功,也可以對物體做負(fù)功,當(dāng)然也可以不做功。2)一對滑動(dòng)摩擦力做功的過程中,能量的轉(zhuǎn)化有兩個(gè)方面:一是相互摩擦的物體之
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