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机械能考点例析

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机械能考点例析

3物体机械能的增量由重力以外的其他力做的功来量度:w其=δe机,(w其表示除重力以外的其它力做的功),这就是机械能定理。

4当w其=0时,说明只有重力做功,所以系统的机械能守恒。

5一对互为作用力反作用力的摩擦力做的总功,用来量度该过程系统由于摩擦而减小的机械能,也就是系统增加的内能。q=fd(d为这两个物体间相对移动的路程)。

二、解析典型问题

问题1:弄清求变力做功的几种方法

功的计算在中学物理中占有十分重要的地位,中学阶段所学的功的计算公式w=fscosa只能用于恒力做功情况,对于变力做功的计算则没有一个固定公式可用,下面对变力做功问题进行归纳总结如下:

1、等值法

 等值法即若某一变力的功和某一恒力的功相等,则可以通过计算该恒力的功,求出该变力的功。而恒力做功又可以用w=fscosa计算,从而使问题变得简单。

 例1、如图1,定滑轮至滑块的高度为h,已知细绳的拉力为f(恒定),滑块沿水平面由a点前进s至b点,滑块在初、末位置时细绳与水平方向夹角分别为α和β。求滑块由a点运动到b点过程中,绳的拉力对滑块所做的功。

分析与解:设绳对物体的拉力为t,显然人对绳的拉力f等于t。t在对物体做功的过程中大小虽然不变,但其方向时刻在改变,因此该问题是变力做功的问题。但是在滑轮的质量以及滑轮与绳间的摩擦不计的情况下,人对绳做的功就等于绳的拉力对物体做的功。而拉力f的大小和方向都不变,所以f做的功可以用公式w=fscosa直接计算。由图1可知,在绳与水平面的夹角由α变到β的过程中,拉力f的作用点的位移大小为: 

   

 2、微元法

当物体在变力的作用下作曲线运动时,若力的方向与物体运动的切线方向之间的夹角不变,且力与位移的方向同步变化,可用微元法将曲线分成无限个小元段,每一小元段可认为恒力做功,总功即为各个小元段做功的代数和。

例2 、如图2所示,某力f=10n作用于半径r=1m的转盘的边缘上,力f的大小保持不变,但方向始终保持与作用点的切线方向一致,则转动一周这个力f做的总功应为:

  a、 0j      b、20πj 

  c 、10j     d、20j.

分析与解:把圆周分成无限个小元段,每个小元段可认为与力在同一直线上,故δw=fδs,则转一周中各个小元段做功的代数和为w=f×2πr=10×2πj=20πj=62.8j,故b正确。

 3、平均力法

 如果力的方向不变,力的大小对位移按线性规律变化时,可用力的算术平均值(恒力)代替变力,利用功的定义式求功。

 例3、一辆汽车质量为105kg,从静止开始运动,其阻力为车重的0.05倍。其牵引力的大小与车前进的距离变化关系为f=103x+f0,f0是车所受的阻力。当车前进100m时,牵引力做的功是多少?

分析与解:由于车的牵引力和位移的关系为f=103x+f0,是线性关系,故前进100m过程中的牵引力做的功可看作是平均牵引力 所做的功。由题意可知f0=0.05×105×10n=5×104n,所以前进100m过程中的平均牵引力:

  ∴w= s=1×105×100j=1×107j。

  

 4、用动能定理求变力做功

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