初中八年级 初二 物理功 典型题剖析

发布 2022-12-23 03:20:28 阅读 7219

功·典型题剖析。

例1 某人用300n的水平推力,把一个质量为50kg的木箱沿水平路面加速推动10m,后来又把它匀速举高2m,这个人对木箱共做功多少?

分析整个做功过程分为两个阶段:在水平路面上用力f1=300n,位移s1=10m;在竖直方向上用力f2,位移s2=2m.全过程中做功为这两个阶段中做功之和.

解答沿水平路面推行时,人对木箱做功为。

w1=f1s1=300×10j=3×103j.

匀速举高时,人对木箱的托力f2=mg,人对木箱做功为。

w2=f2s2=mgs2=50×10×2j=1×103j.

所以全过程中人对木箱做的功为。

w=w1+w2=4×103j.

说明 (1)计算每个过程中做功的时候,要注意力和位移要相应.(2)第一个过程中,木箱作什么运动跟功的计算无关;第二个过程中,指明木箱匀速上举,目的是可以由此求出对木箱的托力.(3)功是标量,全过程中的功等于两次做功的数量相加.

例2 质量m=20kg的物体,与水平地面间的动摩擦因数μ=0.4.求下列两种情况下需对它做多少功:

1)使物体沿水平地面以加速度a=1m/s2移动10m;

2)使物体竖直向上以加速度a=1m/s2升高10m.取g=10m/s2.

分析物体沿水平面和竖直向上运动时,物体的受力情况分别如图4-3中(a)、(b)所示.根据牛顿第二定律,分别求出两种情况中对它的作用力f1、f2即可用功的公式算出功.

解答 (1)设使物体沿水平面加速运动的作用力为f1,由牛顿第二定律有:

水平方向f1-f=ma,竖直方向n-mg=0.

又f=μn.

联立三式,得。

f1=μmg+ma=0.4×20×10n+20×1n

100n.所以对物体作功为。

w1=f1s1=100×10j=103j.

2)设使物体竖直向上加速运动的作用力为f2,同理由牛顿第二定律:

f2-mg=ma,得f2=mg+ma=m(g+a)=20(10+1)n

220n.所以对物体作功为。

w2=f2s2=220×10j=2.2×103j.

说明不能认为两种情况下物体的加速度相同,位移也相同,因此做功相同,其值为。

w=fs=mas=20×1×10j=200j.

因为与ma相当的力f,不是我们所研究的某一个特定的力,而是作用在物体的合外力.所以在功的计算中必须注意是哪一个力做功,对谁做功.

例3 一个质量为m的木块,放在倾角θ的斜面体上,当斜面体与木块保持相对静止沿水平方向匀速向右移动距离s的过程中,作用在木块上的各个力分别做功多少?

分析木块发生水平位移的过程中,作用在木块上共有三个力:重力mg、支待力n、静摩擦力f(图4-4).根据木块的平衡条件,由这三个力的大小、物体的位移及力与位移间的夹角,即可用功的计算公式算出它们的功.

解答斜面对木块的支持力n和静摩擦力f分别为。

n=mgcosθ,f=mgsinθ.

根据功的公式,分别得重力、支持力、摩擦力的功为。

wg=mgscos90°=0,wn=nscos(90°-θ

mgcosθ·ssinθ=mgssingθcosθ,wf=fcos(180°-θmgsinθ·s(-cosθ)

-mgssinθcosθ.

说明计算功的时候,必须认清力与位移方向之间的夹角.由计算可知,在这个过程中,支持力对物体做正功,静摩擦力对物体做负功,且两者数值相等.所以,作用在木块上的这三个力对物体做功之和等于零.

讨论。一个物体受到几个力同时作用,发生位移时,这几个力的合力做的功等于各个分力做功的代数和,即。

由f=f1+f2+f3+…+fn,则w=w1+w2+w3+…+wn.

如例3中,由力平衡条件知木块所受的合力:

f合=mg+n+f=0(矢量和),所以w合=wg+wn+wf=0(代数和).

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