《拓展課 變力做功和機(jī)車的啟動(dòng)》機(jī)械能守恒定律PPT優(yōu)質(zhì)課件
知識(shí)拓展
拓展點(diǎn)一 變力做功的計(jì)算
W＝Flcos α，此公式中F為恒力，如果物體受到變力作用，變力做的功可按下列方法進(jìn)行計(jì)算：
1.化變力為恒力
(1)分段法：力在全程是變力，但在每一個(gè)階段是恒力，這樣就可以先計(jì)算每個(gè)階段的功，再利用求和的方法計(jì)算整個(gè)過(guò)程中變力做的功。
(2)平均值法：當(dāng)力的方向不變，大小隨位移按線性規(guī)律變化時(shí)，即F是位移l的線性函數(shù)，則平均力F－＝F1＋F22，由W＝F－lcos α求功。
(3)微元法：當(dāng)力的大小不變，力的方向時(shí)刻與速度同向(或反向)時(shí)，把物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程分為很多小段，這樣每一小段可以看成直線，先求力在每一小段上的功，再求和即可。例如，滑動(dòng)摩擦力、空氣阻力總與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反，可把運(yùn)動(dòng)過(guò)程細(xì)分，其中每一小段都是恒力做功，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所做的總功是各個(gè)階段所做功的和，即力與路程的乘積。
例如：質(zhì)量為m的木塊在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)一周克服摩擦力做功WFf＝Ff·Δx1＋Ff·Δx2＋Ff·Δx3＋…＝Ff(Δx1＋Δx2＋Δx3＋…)＝Ff·2πR。
2.圖像法
(1)若作用在物體上的力只是大小變化，而方向始終與位移在同一直線上，外力做功就不能用矩形表示。不過(guò)可以將位移劃分為等距的小段，當(dāng)每一小段足夠小時(shí)，力的變化很小，就可以認(rèn)為是恒定的，該段內(nèi)所做功的大小即為此小段對(duì)應(yīng)的小矩形的面積，整個(gè)過(guò)程外力做功的大小就等于所有小矩形面積之和，如圖甲所示。
(2)如圖乙所示，l軸上方的“面積”表示力對(duì)物體做正功的多少，用正數(shù)表示，l軸下方的“面積”表示力對(duì)物體做負(fù)功的多少，用負(fù)數(shù)表示。總功為上、下兩“面積”的代數(shù)和。
[試題案例]
[例1] 如圖所示，擺球質(zhì)量為m，懸線的長(zhǎng)為l，把懸線拉到水平位置后放手。設(shè)在擺球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中空氣阻力Ff的大小不變，求擺球從A運(yùn)動(dòng)到豎直位置B時(shí)，重力mg、繩的拉力FT、空氣阻力Ff各做了多少功？
[例2] 一物體所受的力F隨位移l變化的圖像如圖所示，在這一過(guò)程中，力F對(duì)物體做的功為( )
A.3 J B.6 J C.7 J D.8 J
[針對(duì)訓(xùn)練1] 如圖所示，是一個(gè)物體受到的力F與位移l的關(guān)系圖像，由圖像求力F在6 m內(nèi)對(duì)物體所做的功。
解析 F－l圖線與橫軸所圍圖形的“面積”表示F做的功。
0～2 m：W1＝20 J。
2～5 m：W2＝－60 J。
5～6 m：W3＝20 J。
故整個(gè)過(guò)程
W＝W1＋W2＋W3＝－20 J。
答案�。�20 J
拓展點(diǎn)二 機(jī)車的兩種啟動(dòng)方式
1.機(jī)車以恒定功率啟動(dòng)
這一啟動(dòng)過(guò)程的v－t關(guān)系圖像如圖所示：
2.機(jī)車以恒定加速度啟動(dòng)
這一啟動(dòng)過(guò)程的v－t關(guān)系圖像如圖所示：
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