《拓展課 變力做功和機車的啟動》機械能守恒定律PPT優(yōu)質(zhì)課件
知識拓展
拓展點一 變力做功的計算
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行計算：
1.化變力為恒力
(1)分段法：力在全程是變力，但在每一個階段是恒力，這樣就可以先計算每個階段的功，再利用求和的方法計算整個過程中變力做的功。
(2)平均值法：當力的方向不變，大小隨位移按線性規(guī)律變化時，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：當力的大小不變，力的方向時刻與速度同向(或反向)時，把物體的運動過程分為很多小段，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，滑動摩擦力、空氣阻力總與物體相對運動的方向相反，可把運動過程細分，其中每一小段都是恒力做功，整個運動過程中所做的總功是各個階段所做功的和，即力與路程的乘積。
例如：質(zhì)量為m的木塊在水平面內(nèi)做圓周運動，運動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。不過可以將位移劃分為等距的小段，當每一小段足夠小時，力的變化很小，就可以認為是恒定的，該段內(nèi)所做功的大小即為此小段對應(yīng)的小矩形的面積，整個過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”表示力對物體做負功的多少，用負數(shù)表示�？偣樯稀⑾聝�“面積”的代數(shù)和。
[試題案例]
[例1] 如圖所示，擺球質(zhì)量為m，懸線的長為l，把懸線拉到水平位置后放手。設(shè)在擺球運動過程中空氣阻力Ff的大小不變，求擺球從A運動到豎直位置B時，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，在這一過程中，力F對物體做的功為( )
A.3 J B.6 J C.7 J D.8 J
[針對訓練1] 如圖所示，是一個物體受到的力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。
故整個過程
W＝W1＋W2＋W3＝－20 J。
答案�。�20 J
拓展點二 機車的兩種啟動方式
1.機車以恒定功率啟動
這一啟動過程的v－t關(guān)系圖像如圖所示：
2.機車以恒定加速度啟動
這一啟動過程的v－t關(guān)系圖像如圖所示：
... ... ...
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