有关变力做功问题的探讨作者:臧国怀来源:《中国教育技术装备》2007年第03期
华容县怀乡中学湖南华容414200
功的计算是中学物理中的一个重要知识点,因此在高中物理学习中要求同学们能熟练掌握功的计算,对恒力做功,可用公式W=Fscosθ来求解,容易掌握,但涉及变力做功的问题,同学们往往束手无策,下面介绍七种变力做功的处理方法及思路。
1将变力做功转化为恒力做功
如果作用在物体上的变力是由恒力通过定滑轮而产生的,那么这个变力对物体所做的功就等效于这一恒力所做功.
例1 如图1所示,质量为m的物体,静止于水平地面的A点,用质量不计的细绳系住,通过距地面高为h的无摩擦定滑轮对物体施加恒过拉力F,使物体由A点运动到B点,求此过程中拉力对物体所做的功。
解析:物体从A运动到B的过程中,绳子对物体的拉力F的方向时刻变化,故此力是变力,从图1可以看出,此变力对物体所做的功W,等效于恒力F由a移动到b时对绳做的功WF。
2利用力的大小和路程的乘积来求解
在曲线或往复运动中,力(如滑动摩擦力)的大小不变但方向可变,且此力的方向始终与物体的运动方向相同或相反,则此力做的功可将其“视为”恒力做功,其功等于力F和路程 s路的乘积。
例2 某人用力F拉质量为M 物体,使物体在水平面上的半径为R的圆周轨道上运动,如图2所示,若拉力F的大小不变,但方向始终与圆周轨道的切线一致,则物体在转动一周的过程中拉力F做的功。
解析:物体在转动一周的过程中,拉力F的大小不变、方向时刻变化,但方向始终与物体的运动方向一致,所以拉力F所做功为正功其值等于拉力和物体运动一周的路程的乘积.即W=2πRF可以看出,在变力的大小不变时,不但变力始终与速度方向相同或相反,可用W=F s路计算,而变力始终与速度方向成某一固定的θ角度,也可用W=F s路 cosθ进行计算。
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