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- 2021-05-13 发布
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功
班级__________ 座号_____ 姓名__________ 分数__________
一、知识清单
1. 功
(1)物理意义:功是能量转化的量度。
(2)做功的两个必要因素:力和物体在力的方向上发生的位移。
(3)公式:W=Flcos α,适用于恒力做功,其中α为F、l方向间的夹角,l为物体发生的位移(相对地面)。
(4)特点
①同时性:功的公式中的F和L必须具有同时性:计算力F做功时所发生的位移,必须是在同一个力F持续作用下发生的。
②同体性:F和L是对应于同一个物体的。
③无关性:做功与物体运动形式(直线或曲线、匀速或变速)无关,与物体受其他力无关。功只与F、l及夹角α有关。
④过程量:功是表示力对空间的积累作用的物理量,说到功,必须明确是哪个力对哪个物体、在哪一个过程中做的功.
⑤标量:只有大小,没有方向。因此物体所受合外力做的功等于其各个分力所做的功的代数和。
2. 恒力做功
3. 斜面摩擦力做功的特点
θ
m
μ
s
h
L
θ
m
F
μ
s
L
h
θ
m
F
μ
s
h
L
θ
m
F
μ
s
h
L
Wf=-μmgcosθ·s
s·cosθ=L
所以Wf=-μmgL
Wf=-(μmg+F)cosθ·s
s·cosθ=L
所以Wf=-(μmg+F)L
Wf=-μ(mgcosθ+Fsinθ)·s
s·cosθ=L;s·sinθ=h
所以Wf=-(μmgL+μFh)
4. 正功与负功
夹角
功的正负
从动力学角度看
从能量角度看
α<90°
力对物体做正功
力是物体运动的动力
物体的能量增加
α>90°
力对物体做负功,或者说物体克服这个力做了功
力是物体运动的阻力
物体的能量减少
α=90°
力对物体不做功
力既不是物体运动的动力,也不是物体运动的阻力,只改变物体运动的方向
物体的能量不会因此而变化
5. 变力做功的计算方法
方法
以例说法
应用动能定理
用力F把小球从A处缓慢拉到B处,F做功为WF,则有:WF-mgl(1-cos θ)=0,得WF=mgl(1-cos θ)
等值法
F
A
B
C
轻绳、轻杆两端点受的力做功的数值相等。若一端为变力而另一端为恒力,则可以通过计算该恒力的功,从而求出该变力的功。
微元法
质量为m的木块在水平面内做圆周运动,运动一周克服摩擦力做功Wf=f·Δx1+f·Δx2+f·Δx3+…=f(Δx1+Δx2+Δx3+…)=f·2πR
平均
力法
弹簧由伸长x1被继续拉至伸长x2的过程中,克服弹力做功W=·(x2-x1)
图象法
F
0
x
一水平拉力F0拉着一物体在水平面上运动的位移为x0,图线与横轴所围面积表示拉力所做的功,W=F0x0
6. 总功的计算方法
①先求物体的合外力,再求合外力的功W总=F合lcosα,此法适合恒力做功;
②先求出各个力所做的功,再求总功W总=W1+W2+…+ Wn。
7. 一对平衡力做功的特点
①某力做正功,其平衡力一定做负功;某力不做功,其平衡力一定也不做功。
②一对平衡力做功的总功一定为零。
8. 作用力与反作用力做功的特点
(1)一对作用力和反作用力在同一段时间内,可以都做正功、或者都做负功,或者一个做正功、一个做负功,或者都不做功。
(2)一对作用力和反作用力在同一段时间内做的总功可能为正、可能为负、也可能为零。
(3)一对互为作用反作用的摩擦力做的总功可能为零(静摩擦力)、可能为负(滑动摩擦力),但不可能为正。
9. 摩擦力做功的特点
(1)静摩擦力和滑动摩擦力都可以对物体做正功,也可以做负功,还可以不做功。摩擦力既可以是动力也可以是阻力。
(2)一对静摩擦力所做的功的总和等于零。一对静摩擦力做功的过程中,只有机械能的相互转移(静摩擦力起着传递机械能的作用),而没有机械能转化为其他形式的能。
(3)一对滑动摩擦力所做的功的总和总是负值,其绝对值恰好等于滑动摩擦力与相等位移的乘积。一对滑动摩擦力做功的过程中,能量的转化发生在两部分:一部分是相互摩擦的物体之间机械能的转移;另一部分是部分机械能转化为内能。
二、例题精讲
10.汽车在水平路面上行驶时受到的阻力相同,当汽车分别匀速、匀加速、匀减速地驶过同样的路程x时,汽车发动机所做的功的大小关系为( )
A.匀速行驶时做的功最多 B.匀加速行驶时做的功最多
C.匀减速行驶时做的功最多 D.三种情况做的功相同
11.一物体静止在粗糙水平地面上。现用一大小为F1的水平拉力拉动物体,经过一段时间后其速度变为v。若将水平拉力的大小改为F2,物体从静止开始经过同样的时间后速度变为2v。对于上述两个过程,用WF1、WF2分别表示拉力F1、F2所做的功,Wf1、Wf2分别表示前后两次克服摩擦力所做的功,则( )
A.WF2>4WF1,Wf2>2Wf1 B.WF2>4WF1,Wf2=2Wf1
C.WF2<4WF1,Wf2=2Wf1 D.WF2<4WF1,Wf2<2Wf1
12.如图所示,滑雪者由静止开始沿斜坡从A点自由滑下,然后在水平面上前进至B点停下.已知斜坡、水平面与滑雪板之间的动摩擦因数皆为μ,滑雪者(包括滑雪板)的质量为m, A、B两点间的水平距离为L.在滑雪者经过AB段的过程中,克服摩擦力所做的功( )
A.大于μmgL B.小于μmgL
C.等于μmgL D.以上三种情况都有可能
13.物块位于光滑的斜面上,斜面位于光滑的水平地面上,如图所示,从地面上看,小物块沿斜面下滑的过程中,斜面对小物块的作用力( )
A.垂直于接触面,做功为零 B.垂直于接触面,做功不为零
C.不垂直于接触面,做功为零 D.不垂直于接触面,做功不为零
14.如图所示,长为L的小车置于光滑的水平面上,小车前端放一小物块,用大小为F的水平力将小车向右拉动一段距离s,物块刚好滑到小车的左端.物块与小车间的摩擦力为 f,在此过程中( )
A.摩擦力对小物块做的功为fsB.摩擦力对系统做的总功为0
C.力F对小车做的功为FL D.小车克服摩擦力所做的功为fs
15.一物体所受的力F随位移x变化的图象如图7所示,求在这一过程中,力F对物体做的功为( )
A.3 J B.6 J C.7 J D.8 J
F
A
B
C
16.如图所示,水平粗糙地面上的物体被绕过光滑定滑轮的轻绳系着,现以大小恒定的拉力F拉绳的另一端,使物体从A点起由静止开始运动。若从A点运动至B点和从B点运动至C点的过程中拉力F做的功分别为W1、W2,若图中AB=BC,且动摩擦因数处处相同,则在物体的运动过程中,有( )
A.摩擦力增大,W1>W2 B.摩擦力减小,W1W2
三、自我检测
17.起重机吊钩下挂一个质量为m的木箱,如木箱以加速度a匀减速下降高度h,则木箱克服钢索拉力做的功为( )
A.mgh B.m(g-a)h C.m(g+a)h C.m(a-g)h
18.一滑块在水平地面上沿直线滑行,t=0时其速度为1 m/s,从此刻开始在滑块运动方向上再施加一水平作用力F,力F和滑块的速率v随时间的变化规律分别如图甲和乙所示,设在第1 s内、第2 s内、第3 s内力F对滑块做的功分别为W1、W2、W3,则以下关系正确的是( )
A.W1=W2=W3 B.W1
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