巧解“变力做功”应用做功公式WFscos来解题时,公式中的F只能是恒力,如果F是变力,就不能直接用公式WFscos来求变力做功,此时可以根据题中给出的条件,进行适当变换处理。现结合几例,介绍几种常见的求解变力做功的方法。一.将变力做功转化为恒力做功例1.如图所示,用恒力F通过光滑定滑轮,把静止于水面上的物体从位置A拉到位置B,物体可视为质点,定滑轮离水平面高度为h,物体在位置A、B时细绳与水平面的夹角分别为12、,求绳的拉力对物体做的功。解析:设绳对物体的拉力为FT,显然人对绳的拉力F也等于FT。由于FT在对物体做功过程中,虽大小不变,但方向在变化,它对A做功的分力大小也在变化,故无法用WFscos直接求解绳的拉力对物体做的功。而对人绳的拉力F大小方向都不变,因此只要将绳对物体做功转化为人拉绳做功,则待求问题就会迎刃而解。由于物体从A位置到B位置绳缩短了sh1112sinsin,故绳对物体所做的功为:WWFhTF1112sinsin。二.用公式WPt求解例2.质量为5105kg的机车。以恒定功率从静止开始起动,所受阻力是车重的0.06倍,机车经过5min速度达到最大值108km/h,求机车的功率和机车在这段时间内所做的功。分析:因机车的功率恒定,当机车从静止开始达到最大速度的过程中,牵引力不断减小,当速度达到最大值时,机车所受牵引力达到最小值,与阻力相等。在这段时间内机车所受阻力可认为是恒力,牵引力是变力,因此机车做功不能直接用WFscos来求解,但可用公式WPt来计算。解:根据题意,机车所受阻力Fkmgf,当机车速度达到最大值时,机车功率为:PFvFvkmgvWWfmaxmaxmax.00651010108103600910536根据WPt,得机车做功:WJJ910300271069.三.利用动能定理例3.如图所示,一质量为m的小球,用长为L的轻绳悬挂在O点,1小球在水平拉力F的作用下,从平衡位置A点缓慢地移到B点,则力F所做的功为:A.mgLcosB.mgL1cosC.FLsin;D.FL分析:小球从A点拉到B点时,受重力,绳子的拉力和水平拉力F,由受力分析知Fmgtan,随θ的增大,F也增大,故F是变力,因此不能直接用WFscos公式。解:从A缓慢拉到B,由动能定理得:WWEEFGKP因为小球缓慢移动,速度可视为零,即:WWmgLFG1cos选B。四.利用功能关系求解例4.如图所示,均匀铁链长为L,平放在距地面高为HL2的光滑桌面上,其中15悬垂于桌边,从静止开始释放,当铁链全部离开桌面的瞬间,其速度为多少?解析:设铁链质量为m,悬挂于桌边的L5的铁链的重心距地面高为25121910LLL,其余45L的铁链的重心距地面的高度为2L。取地面为零势能面,则刚释放铁链时及铁链全部离开桌面的瞬间,铁链的重力势能分别为:EmgLmgLmgLEmgLLmgLmgLPP124521519109950212327550设铁链全部离开桌面的瞬间,铁链速度为v,重力做功等于势能变化WEEPP12,再根据动能定理得EEmvmvEEmgLmgLmgLPPPP1222121212995075502425所以vgL453。例5.如图所示,质量均为m的a、b两球固定在轻杆的两端,杆可绕点O在竖直面内无摩擦转动,两球到点O的距离LL12。2将拉杆至水平时由静止释放,则在a下降过程中:()A.杆对a不做功;B.杆对b不做功;C.杆对a做负功;D.杆对b做负功。解析:b球受到重力和杆对它的作用力,运动过程中克服重力做了功,其机械能反而增加了这一定是杆对它做了正功。a、b两球和杆组成的这个系统,在绕点O无摩擦转动过程中机械能守恒。b球的机械能增加,则a球的机械能必减少,由功能转化关系可知杆对a做了负功。故只有选项C正确。例6.有n块质量均为m,厚度为d的相同砖块,平放在水平面上,现将它们一块一块地叠放起来,如图5所示,人至少做多少功?解析:外力做功的数值等于克服重力做功的数值,等于重力势能的增加量:EdnmgEndnmgWEEnnmgdPPPP12212212··,·()五.利用图象求功例7.某人从井口匀速提水,水面距井口hm10,水和桶共重200N,提桶的绳子长10m,重20N,求提上一桶水人做多少功?解析:在提水的过程中,人的拉力是变力,属于变力...