Question

3．如图所示，光滑水平地面静止放着质量m=10kg的木箱，与水平方向成θ=60°的恒力F作用于物体，恒力F=2.0N．当木箱在力F作用下由静止开始运动4.0s，求：
（1）4.0s内力F做功的平均功率？
（2）4.0s末力F的瞬时功率？

Answer 1

分析 （1）木箱受到重力、恒力F、水平面的支持力作用，根据牛顿第二定律求出加速度，由速度公式求解速度，由位移公式求出位移，根据功的定义式w=Flcosα求出力F所做的功，由P=$\frac{W}{t}$求的平均功率；
（2）根据p=Fvcosα求出4.0s末拉力F的瞬时功

解答 解：（1）木箱受到重力、恒力F、水平面的支持力作用，设加速度大小为a，将拉力正交分解，根据牛顿第二定律得：
Fcos60°=ma
代入解得：a=0.1m/s²
所以4s末箱的速度为：v=at=0.1×4=0.4m/s．
移动的距离是：x=$\frac{1}{2}$at²=$\frac{1}{2}$×0.1×4²=0.8m
根据功的定义式w=Flcosα得4.0s内力F所做的功为：
w=Flcosα=2×0.8×cos60°=0.8J．
平均功率为：P=$\frac{W}{t}=\frac{0.8}{4}W=0.2W$
（2）根据p=Fvcosα得4.0s末拉力F的瞬时功率为：
p=Fvcosα=2×0.4×cos60°=0.4W．
答：（1）.0s内力F所做的平均功率0.2W    
（ 2）4.0s末拉力F的瞬时功率是0.4W

点评 牛顿第二定律和运动学公式解决力学问题的基本方法，也可以运用动能定理和位移公式求解．
恒力的功用恒力的大小和力方向上的位移的乘积即可求出，在求瞬时功率时要注意功率公式的选择