专题五:求解变力做功的方法1.等值法若某一变力做的功和某一恒力做的功相等,则可以通过计算该恒力做的功,求出该变力做的功.恒力做功又可以用 W=Fscosα 计算.例 1 如图,定滑轮至滑块的高度为 h,已知细绳的拉力为 F(恒定),滑块沿水平面由 A 点前进 s 至 B 点,滑块在初、末位置时细绳与水平方向夹角分别为 α 和 β
求滑块由 A 点运动到 B 点的过程中,绳的拉力对滑块所做的功.(不考虑绳、滑轮的摩擦和滑轮的质量).解析 设绳对滑块的拉力为 T,显然 T 与 F 大小相等,细绳的拉力在对滑块做功的过程中大小虽然不变,但其方向时刻在改变,因此该问题是变力做功的问题.拉力 F 的大小和方向都不变,可以用公式 W=Fscosα 直接计算.由图可知,在绳与水平面的夹角由 α 变到 β 的过程中,拉力 F 的位移大小为Δs=s1-s2=-故 WF=F·Δs=Fh
答案 Fh2.功率法若功率恒定,可根据 W=Pt 求变力做的功.例 2 一列火车由机车牵引沿水平轨道行驶,经过时间 t,其速度由 0 增大到 v
已知列车总质量为 M,机车功率 P 保持不变,列车所受阻力 f 为恒力.求这段时间内列车通过的路程. 解析 错解:以列车为研究对象,水平方向受牵引力 F 和阻力 f
根据 P=Fv 可知牵引力 F=P/v,设列车通过的路程为 s,根据动能定理有(F-f)s=Mv2,联立解得 s=
正解:以列车为研究对象,列车水平方向受牵引力和阻力.设列车通过的路程为 s,根据动能定理有 WF-Wf=Mv2-0
因为列车功率一定,由 P=,可知牵引力做的功 WF=Pt,联立解得 s=
答案 3.动能定理法由做功的结果——动能的变化来求变力做的功,即 W=ΔEk
例 3 一环状物体套在光滑水平直杆上,能沿杆自由滑动,绳子一端系在物体上,另一端绕过定滑轮,用大小恒定的力 F 拉着,使物