5.一对滑动摩擦力所做功的代数和的绝对值等于摩擦所产生的内能,即。
4.除重力(和弹簧弹力)以外的力对物体所做的功,等于物体机械能的增量,
3.电场力做功等于电势能的减少。
2.弹簧弹力做功等于弹性势能的减少。
1.重力做功等于重力势能的减少,即
例7.如图5所示,链条的总长度为L,总质量为m,开始时链条有L在光滑水平桌面上,而L长度垂在光滑桌边外.若要把链条的悬挂部分拉回桌面,则至少要克服重力做功_______J
解析:把链条的悬挂部分拉回桌面,则至少要克服重力做功
5.电场力做功:可用公式直接计算,既适用于匀强电场的恒力做功,也适用于非匀强电场的变力做功。
3.恒定功率做功:
如功率恒定时,用公式等效替代变力功,是计算变力功的常见方法。 例5.输出功率保持10kW的起重机起吊质量为500kg的静止重物,当重物升高到2m时,速度达到最大,若g取10m/s,则此过程所用时间为多少? 解析:由P=Fv知:起重机的输出功率恒定时,物体速度增大的同时它所提供的拉力是减小的。所以货物速度V最大时F=mg,故 P=mgv 得v=P/mg=2m/s 从起吊到重物速度达到最大的过程中,只有起重机的拉力和重力对物体做功,拉力为变力,其功率恒定,故拉力功可由W=Pt替代,根据动能定理 Pt-mgh=mv2/2得:t=1.1s 4.恒定压强做功:
对液体、气体做功,若压强恒定,可用公式直接计算
例6.人的心脏每跳一次大约输送8×10-5 m3的血液,正常人血压(可看做心脏输送血液的压强)的平均值为1.5×104 Pa,心跳约每分钟70次.据此估测心脏工作的平均功率约为_____W.
解析:心跳一次,心脏做功=1.5×104×8×10-5J=1.2J
则每分钟心脏做功W总=1.2×70=84J
心脏工作的平均功率约为
2.3转换为平均作用力求功 如作用于物体的力是变力,且该力随物体位移呈线性变化,则可以求出该变力的平均作用力,由求功,相当于计算恒力功。
例4.用质量为5kg的均匀铁索从10m深的井中吊起一质量为20kg的物体,在这个过程中人至少要做多少功?(g取10m/s) 解析:由于拉吊的过程中,铁索的长度逐渐缩短,而其重力不能忽略不计,故人的最小拉力(物体匀速上升时的拉力)也在逐渐减小。由题意可知,该拉力大小与铁索缩短的长度之间的关系为线性关系。
开始拉铁索时,拉力F1=Mg+mg=250N
铁索全部拉完时,拉力F2=Mg=200N
所以人拉力平均值为F=(F1+F2)/2=225N,
力的作用点的位移为10m,
则人拉力做功的最小值W=FS=225×10J=2250J?
2.2过程转换:物体做曲线运动时的变力功问题,可用微元法将曲线化为直线,把变力功问题转化为恒力做功问题。 例3. 如图4所示,磨杆长为L,在杆端施以与杆垂直且大小不变的力F。求杆绕轴转动一周,力F做的功。
解析:磨杆绕轴一周,力的方向始终在变,不能直接用W=FScosα计算。将圆周分成无限个小段,在每一小段弧长可以认为等于对应的弦,且力F的方向不变,可求得元功△W=F·△S,再累加求得杠转一周力F做功W=F·2πL。
2.1对象转换:将变力做功转换为恒力做功,即可应用公式W=FS·cosα求解
例2. 如图3所示,一个人用恒力F=80牛拉绳子的C端,绳子跨过光滑的定滑轮将一个静止的物体由位置A拉到位置B,图中H=2.0m,求此过程中拉力对物体做的功。
解析: 物体在运动过程中,绳作用在物体上的拉力方向不断变化,属变力做功的问题。如果把力F的作用点C作为做功对象,求绳子拉物体的变力之功便转化为求人拉绳子的恒力之功。
物体由A运动到B的过程中,绳C端位移为:
S=H(1/sin30°-1/sin53°)=1.5m。