专题三 变力做功及利用动力学观点和能量观点解题比较课堂任务 变力做功问题功的计算在中学物理中占有十分重要的地位,中学阶段所学的功的计算公式 W=Flcosα,只能用于恒力做功情况,对于变力做功的计算则没有一个固定公式可用,但变力做功的计算在解题中又经常涉及,下面谈谈常见的五种求变力功的方法
方法一:化变力为恒力求变力功变力做功直接求解时,通常都比较复杂,但有时通过转换研究的对象,可化为恒力做功,用 W=Flcosα 求解
此法常常应用于轻绳通过定滑轮拉物体的问题中
例 1 如图所示,某人用大小不变的力 F 拉着放在光滑水平面上的物体,开始时与物体相连接的绳与水平面间的夹角是 α,当拉力 F 作用一段时间后,绳与水平面间的夹角为 β
已知图中的高度是 h,求绳的拉力 FT对物体所做的功
假定绳的质量、滑轮质量及绳与滑轮间的摩擦不计
[规范解答] 设绳的拉力 FT对物体做的功为 WT,由题图可知,在绳与水平面的夹角由α 变到 β 的过程中,拉力 F 作用的绳端的位移的大小为Δl=l1-l2=h由 W=Fl 可知:WT=WF=FΔl=Fh
[完美答案] Fh本题中,显然 F 与 FT的大小相等,且 FT在对物体做功的过程中,大小不变,但方向时刻在改变,因此本题是个变力做功的问题
但在题设条件下,人的拉力 F 对绳的端点做的功就等于绳的拉力 FT对物体做的功
而 F 的大小和方向都不变,因此只要计算恒力 F 做的功就能解决问题
如图所示,某人利用跨过定滑轮的轻绳拉质量为 10 kg 的物体,定滑轮的位置比 A 点高 3 m
若此人缓慢地将绳从 A 点拉到 B 点,且 A、B 两点处绳与水平方向的夹角分别为 37°和 30°,则此人拉绳的力做了多少功
(g 取 10 m/s2,sin37°=0
6,cos37°=0
8,不计滑轮的摩擦)答案 100 J解析 取物体为研究对象,设绳的