高三物理机械能有关问题
一、正确区分两种力:保守力与耗散力
保守力做功与路径无关,只取决于始、末位置。因此保守力沿任意闭合路径一周,做功为零。常见的有万有引力、重力等。
耗散力做功与实际路径有关,所做的功取决于这两点间的具体路径。具体计算为力与路程的乘积,常见的有摩擦力等。
例。以初速度v0竖直向上抛出一个质量为m的小球,上升的最大高度是h。如果空气阻力f的大小恒定,则从抛出到落回到出发点的整个过程中,空气阻力、重力对小球做的功分别是多少?
分析:重力对物体做的功只跟起点和终点位置有关,属于保守力,故对小球做的功为0,而摩擦力属于耗散力且做负功,所以大小为为-2fh。
二、了解恒力功与变力功的计算方法
恒力功的计算方法有W=Fscosα或用动能定理。
变力做功常采用“功是能量变化的量度”来计算功。
分析:⑴若用F缓慢地拉,则显然F为变力,只能用动能定理求解。F做的功等于该过程克服重力做的功。选D
⑵若F为恒力,则可以根据定义求功。选B
⑶若F为恒力,而且拉到该位置时小球的速度刚好为零,那么按定义直接求功和按动能定理求功都是正确的,选B、D。
说明:在第三种情况下,由=,可以得到,可见在摆角为时小球的速度最大。
三、合力功的两种计算方法
一是先求合外力,再根据公式W=F合Scosα计算;二是先分别求各外力的功,再求各外力功的代数和。
例。质量为m的物体放在光滑的水平面上,绳经滑轮由与水平方向成、大小为F的力拉物块,如图2所示,将物块由A点拉到B点,前进s(m),求外力对物块做的总功为多少?
分析:由合力做功等于各分力做功代数和得W=Fs+Fscosθ=Fs(1+cosθ)
说明:本题也可采用功的定义公式来求解,但是先求合外力再求功就麻烦的多。
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