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概述

物理知識點釋義:功和功率的計算 功和功率的計算1、求變力做功的幾種方法功的計算在中學物理中佔有十分重要的地位,中學階段所學的功的計算公式W=FScosa只能用於恆力做功情況,對於變力做功的計……

物理知識點釋義:功和功率的計算

 

功和功率的計算1、求變力做功的幾種方法

功的計算在中學物理中佔有十分重要的地位,中學階段所學的功的計算公式W=FScosa只能用於恆力做功情況,對於變力做功的計算則沒有一個固定公式可用,本文對變力做功問題進行歸納總結如下:

(1)等值法

等值法即若某一變力的功和某一恆力的功相等,則可以同過計算該恆力的功,求出該變力的功。而恆力做功又可以用W=FScosa計算,從而使問題變得簡單。

2)、微元法

當物體在變力的作用下作曲線運動時,若力的方向與物體運動的切線方向之間的夾角不變,且力與位移的方向同步變化,可用微元法將曲線分成無限個小元段,每一小元段可認為恆力做功,總功即為各個小元段做功的代數和。

三、平均力法


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如果力的方向不變,力的大小對位移按線性規律變化時,可用力的算術平均值(恆力)代替變力,利用功的定義式求功。

4)、圖象法5)、能量轉化法求變力做功

功是能量轉化的量度,已知外力做功情況可計算能量的轉化,同樣根據能量的轉化也可求外力所做功的多少。因此根據動能定理、機械能守恆定律、功能關係等可從能量改變的角度求功。

①、用動能定理求變力做功

動能定理的內容是:外力對物體所做的功等於物體動能的增量。它的表達式是W外=ΔEK,W外可以理解成所有外力做功的代數和,如果我們所研究的多個力中,只有一個力是變力,其餘的都是恆力,而且這些恆力所做的功比較容易計

算,研究對象本身的動能增量也比較容易計算時,用動能定理就可以求出這個變力所做的功。

③、用功能原理求變力做功

功能原理的內容是:系統所受的外力和內力(不包括重力和彈力)所做的功的代數和等於系統的機械能的增量,如果這些力中只有一個變力做功,且其它力所做的功及系統的機械能的變化量都比較容易求解時,就可用功能原理求解變力所做的功。

④、用公式W=Pt求變力做功

機械能及機械能守恆定律的應用一、對機械能守恆定律的理解

1、對機械能中的重力勢能的理解

機械能中的重力勢能是一個相對值,只有選定了零勢能參考面才有物體相對於零勢面的重力勢能。在機械能守恆關係式中初、末兩狀態的機械能應相對於同一參考面。

2、對機械能守恆定律條件的理解

對機械能守恆定律成立條件的理解關係到能否正確應用該定律,對該定律的理解可從以下兩個方面:

(1)、從力做功的角度理解機械能守恆定律成立的條件。

對某一物體,若只有重力(或彈簧的彈力)做功,其它力不做功,則該物體的機械能守恆。

(2)、從能量轉化的角度理解機械能守恆定律成立的條件。

對某一系統,物體間只有動能和重力勢能及彈性勢能相互轉化,系統跟外界沒有發生機械能的傳遞,機械能也沒有轉變成其它形式的能(如沒有熱能產生),則系統的機械能守恆。

3、對於機械能守恆定律中“守恆”的理解。

正確理解機械能守恆定律中“守恆”的涵義,對於正確寫出守恆的數學表達式十分重要,同時對守恆的理解不同,其對應的數學表達式也不同。對守恆的理解主要有以下三種:

(1)、所謂守恆即系統的初態的總機械能E1等於末態的總機械能E2,其相應的數學表達式為:E1=E2。

(2)、系統的機械能守恆可理解為系統的能量只在動能和重力勢能之間相互轉化。系統重力勢能的變化量和系統動能的變化量數值大小相等,即ΔEp=-ΔEk。

(3)、如果系統是有A、B兩個物體組成的,對於機械能守恆可理解為系統的機械能只在A、B兩物體之間相互轉化,A物體的機械能的變化量和B物體的機械能的變化量數值大小相等,即ΔEA=-ΔEB。

二、機械能守恆定律的應用

1、物體運動中的機械能守恆

2、變質量問題中的機械能守恆

3、多物體組成的系統的機械能守恆問題

4、彈簧問題中的機械能守恆

功能關係

1、常見力做功與能量變化的對應關係

①重力功:重力勢能和其他能相互轉化 ②彈簧的彈力做功:彈性勢能和其他能相互轉化

③滑動摩擦力做功:機械能轉化為內能 ④電場力做功:電勢能與其他能相互轉化

⑤安培力做功:電能和其它形式能相互轉化

⑥分子力做功:分子勢能和分子動能之間的能的轉化

⑦合外力做功:動能和其他形式能之間的轉化

⑧重力、彈力外的其他力做功:機械能和其他形式能之間的轉化

2、功是能量的轉化的量度W=ΔE


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