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第1节功和功率功做功的两个必要条件和物体在力的方向上
发动机的功率是指发动机的牵引力的功率,而不是机车所受合力 的功率.
1. 如图所示水平地面上有三个底面相同、倾角分别为30°、45°、
60°的固定斜面,三个斜面与物体间的动摩擦因数相同,同一物体沿
三个斜面从顶端开始由静止下滑到底部的过程中,
克服摩擦力做功最多的斜面是( )
A.倾角为30°的斜面 B.倾角为45°的斜面
C.先做正功后不做功 D.先做负功后不做功
[思路点拨] 解答该题应注意以下两点:
(1)根据物体和传送带的速度关系确定物体所受摩擦力的方向.
(2)根据摩擦力和速度方向间的关系判断做功的情况.
[自主解答] 设传送带运转的速度大小为v1,物体刚滑上传送带时的 速度大小为v2.
(1)当v1=v2时,物体随传送带一起匀速运动,故传送带与物体之间 不存在摩擦力,即传送带对物体始终不做功,A正确.
答案:B
3.(2012年北京朝阳区模拟)如图所示,一个物块在与水平方向成α角的
恒力F作用下,沿水平面向右运动一段距离x,在此过程中,恒力F对
物块所做的功为( )
Fx A.sin α
Fx B.cos α
C.Fxsin α
D.Fxcos α
解析:由于力F与位移x的夹角为α,所以力F做的功为W= Fxcos α,故D正确.
C.倾角为60°的斜面 D.一样多
解析:设斜面体底边长为 x,斜面倾角为 θ,则物体下滑过程中
克服摩擦力做的功为:WFf=μmgcos
x θ·cos
θ=μmgx,与
θ
无关,选项
D 正确.
答案:D
2.(2012年重庆南岸区模拟)如图所示的四幅图是小明提包回家的情 景,小明提包的力不做功的是( )
解析:做功的两个因素是力和物体在力的方向上发生的位移.由于 B选项中力与位移方向垂直,故不做功,因此选B.
Байду номын сангаас
对恒力作用下物体的运动,力对物体做的功用W=Flcos α求解.该公 式也可写成W=F·(l·cos α)=(F·cos α)·l.即功等于力与力方向上位移 的乘积或功等于位移与位移方向上力的乘积.
[例2] 如图所示,一质量为m=2.0 kg的物体从半径为R=5.0 m的圆 弧轨道的A端,在拉力作用下沿圆弧缓慢运动到B端(圆弧AB在竖直平 面内).拉力F大小不变始终为15 N,方向始终与物体所在点的切线成 37°角.圆弧所对应的圆心角为45°,BO边为竖直方向.求这一过程 中:(g取10m/s2)
功的正负的判断
1.根据力和位移方向之间的夹角判断:此法常用于恒力做功的判 断.
2.根据力和瞬时速度方向的夹角判断:此法常用于判断质点做曲 线运动时变力的功,夹角为锐角时做正功,夹角为钝角时做负功,夹 角为直角时不做功.
3.依据能量变化来判断:根据功是能量转化的量度,若有能量转 化,则必有力对物体做功.比如系统的机械能增加,说明力对系统做 正功,如果系统的机械能减少,则说明力对系统做负功,此法常用于 相关联的两个物体之间的相互作用力做功的判断.
功的计算
1.求解恒力做功的流程图
2.变力做功 (1)用动能定理:W=12mv22-12mv21. (2)若功率恒定,则用 W=Pt 计算. 3.滑动摩擦力做的功有时可以用力和路程的乘积计算. 4.多个力的合力做的功 (1)先求 F 合,再根据 W=F 合·lcos α 计算,一般适用于整个过程中 合力恒定不变的情况. (2)先求各个力做的功 W1、W2…Wn,再根据 W 总=W1+W2+…+ Wn 计算总功,这是求合力做功常用的方法.
(2)当v1<v2时,物体相对传送带向右运动,物体受到的滑动摩擦力 方向向左,则物体先做匀减速运动直到速度减为v1,再做匀速运动, 故传送带对物体先做负功后不做功,D正确.
(3)当v1>v2时,物体相对传送带向左运动,物体受到的滑动摩擦力 方向向右,则物体先做匀加速运动直到速度达到v1,再做匀速运动, 故传送带对物体先做正功后不做功、B错误、C正确.
作用力和反作用力虽然等大反向,但由于其分别作用在两个物体上,产 生的位移效果无必然联系,故作用力和反作用力的功不一定一正一负、 大小相等.
[例1] 如图所示,物体沿弧形轨道滑下后进
入足够长的水平传送带,传送带以图示方向匀
速运转,则传送带对物体做功情况可能是( )
A.始终不做功
B.先做负功后做正功
[答案] ACD
1.如图所示,物体在水平拉力F的作用下, 沿粗糙的水平地面向右运动( )
A.如果物体做加速直线运动,F一定对物体做正功 B.如果物体做加速直线运动,F有可能对物体做负功 C.如果物体做减速直线运动,F一定对物体做负功 D.如果物体做匀速直线运动,F一定不对物体做功 解析:如果物体做加速直线运动,F的方向一定与运动方向一致,做 正功,A正确、B不正确.如果物体做减速直线运动,当F的方向与运 动方向一致时,F做正功,当F的方向与运动方向相反时,F做负功, C不正确.当物体做匀速直线运动时,F的方向与运动方向相同.做正 功,D不正确. 答案:A
第1节 功和功率
一、功 1.做功的两个必要条件: 力 和物体在力的方向上发生的 位移 . 2.公式:W= Flcosα .适用于恒力做功,其中α为F、l方向间夹角,l 为物体对地的位移. 3.功的正负判断
二、功率 1.功率的物理意义:描述力对物体做功的 快慢 . 2.公式
W (1)P= t ,P 为时间 t 内的 平均功率 .
(2)P=F v cos α,α 为 F 与 v 的夹角.
①若v为平均速度,则P为 平均功率 . ②若v为瞬时速度,则P为 瞬时功率 . 3.额定功率与实际功率 (1)额定功率:机械长时间 正常工作 ,而不损坏机械的最大输 出功率.
(2)实际功率:机械 工作 时的输出功率,实际功率可以小于或 等于 额定功率 .
答案:D
4.据报导:我国一家厂商制作了一种特殊的手机,在电池电能耗尽 时,摇晃手机,即可产生电能维持通话,摇晃手机的过程是将机械能 转化为电能.如果将该手机摇晃一次,相当于将100 g的重物举高20 cm,若每秒摇两次(取g=10 m/s2),则摇晃手机的平均功率为多少?
解析:手机摇晃一次所做的功为 W=mgh=0.2 J, 每一次做功所需时间为 t=0.5 s, 则摇晃手机的平均功率为 P=Wt =0.4 W. 答案:0.4 W