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文档简介
1、第1章功 和 功 率第1节机械功学习学习目标目标1.1.理解功的概念。知道做功的两个必要因素。理解功的概念。知道做功的两个必要因素。2.2.理解正功和负功及其物理意义,知道在什么条件理解正功和负功及其物理意义,知道在什么条件下力做正功或负功。下力做正功或负功。3.3.能利用功的一般公式计算恒力的功。能利用功的一般公式计算恒力的功。4.4.理解总功的概念,掌握计算总功的两种方法。理解总功的概念,掌握计算总功的两种方法。一、机械功的含义一、机械功的含义1.1.定义:物体遭到力的作用,并且在力的方向上发生了定义:物体遭到力的作用,并且在力的方向上发生了_,那么力对物体做了功。,那么力对物体做了功。2
2、.2.做功的两个必要要素:做功的两个必要要素:(1)(1)作用在物体上的作用在物体上的_;(2)(2)物体在力的方向上发生物体在力的方向上发生_。一段位移一段位移力力位移位移3.3.计算式:计算式:_。(1)(1)定义式中的定义式中的F F应为应为_;(2)s(2)s表示力的表示力的_的位移;的位移;(3)(3)是力是力F F与位移与位移s s之间的之间的_。4.4.功的单位:功的单位:(1)(1)功的国际单位是功的国际单位是_,简称焦,符号是,简称焦,符号是J J;(2)1 J(2)1 J等于等于_的力使物体在力的方向上发生的力使物体在力的方向上发生_的位移时的位移时所做的功。所做的功。W=
3、FscosW=Fscos恒力恒力作用点作用点方向夹角方向夹角焦耳焦耳1N1N1m1m【自我思悟】【自我思悟】1.1.功的定义式功的定义式W=FsW=Fs中,力中,力F F可以是变力吗?可以是变力吗?提示:不可以;定义中明确规定,力提示:不可以;定义中明确规定,力F F必需是恒力。必需是恒力。2.2.力对运动的物体一定做功吗?力对运动的物体一定做功吗?提示:不一定;当力的方向与物体运动的方向垂直时,力对物提示:不一定;当力的方向与物体运动的方向垂直时,力对物体不做功。体不做功。二、机械功的计算二、机械功的计算正功、正功、负功负功(1)0(1)09090时,力对物体做时,力对物体做_,是动力做功;
4、,是动力做功;(2)=90(2)=90时,力对物体时,力对物体_;(3)90(3)90180W2W3A.W1W2W3B.W1W2W3B.W1W2W3C.W1=W2=W3C.W1=W2=W3D.D.条件缺乏,无法判别条件缺乏,无法判别【解析】选【解析】选C C。拉力。拉力F F与物体的位移与物体的位移s s成成角,根据功的计算公角,根据功的计算公式式W=FscosW=Fscos可知,拉力可知,拉力F F做的功为做的功为W=FscosW=Fscos,因此有,因此有W1=W2= W1=W2= W3W3,选项,选项C C正确。正确。2.(20192.(2019泉州高一检测泉州高一检测) )在讨论做功与
5、哪些要素有关时,有以在讨论做功与哪些要素有关时,有以下三种过程:下三种过程:a.a.用程度推力用程度推力F F推一质量为推一质量为m m的物体,在光滑程度的物体,在光滑程度面上前进面上前进s s;b.b.用程度推力用程度推力F F推一质量是推一质量是2m2m的物体,在粗糙程度的物体,在粗糙程度面上前进面上前进s s;c.c.用与光滑斜面平行的推力用与光滑斜面平行的推力F F推一质量为推一质量为2m2m的物体,的物体,沿斜面向上前进沿斜面向上前进s s。那么关于力。那么关于力F F在以上过程中做功多少的说法在以上过程中做功多少的说法正确的选项是正确的选项是( () )A.aA.a做功最多做功最多
6、B.bB.b做功最多做功最多C.cC.c做功最多做功最多D.D.做功一样多做功一样多【解析】选【解析】选D D。物体在力。物体在力F F的方向上发生的位移一样,都是的方向上发生的位移一样,都是s s,根据功的定义式可知,在这三种过程中力根据功的定义式可知,在这三种过程中力F F做功相等,选项做功相等,选项D D正正确。确。【变式训练】【变式训练】1.(20191.(2019福州高一检测福州高一检测) )用恒力用恒力F F使质量为使质量为M M的物的物体沿竖直方向匀速上升体沿竖直方向匀速上升h h,恒力做功,恒力做功W1W1,再用该恒力作用于质,再用该恒力作用于质量为量为m(mM)m(mM)的物
7、体上,使之在竖直方向加速上升间隔的物体上,使之在竖直方向加速上升间隔h h,恒力,恒力做功做功W2W2,那么两次恒力做功的关系是,那么两次恒力做功的关系是( () )A.W1=W2A.W1=W2B.W1W2B.W1W2C.W1W2D.D.无法判别无法判别【解析】选【解析】选A A。根据功的定义式知,。根据功的定义式知,W1=FhW1=Fh,W2=FhW2=Fh,因此,两,因此,两次恒力做功相等,选项次恒力做功相等,选项A A正确。正确。2.(20192.(2019三明高一检测三明高一检测) )如下图,物体放在程度面上,在跟竖如下图,物体放在程度面上,在跟竖直方向成直方向成角的斜向下的推力角的斜
8、向下的推力F F的作用下沿程度面挪动了间隔的作用下沿程度面挪动了间隔s s,假设物体的质量为假设物体的质量为m m,物体与地面之间的摩擦力大小为,物体与地面之间的摩擦力大小为f f,那么,那么在此过程中在此过程中( () )A.A.力力F F做的功为做的功为FsFsB.B.力力F F做的功为做的功为FscosFscosC.C.重力做的功为重力做的功为mgsmgsD.D.物体抑制摩擦力做的功为物体抑制摩擦力做的功为fsfs【解析】选【解析】选D D。根据功的计算式得知,力。根据功的计算式得知,力F F做的功为做的功为W=Fscos(90W=Fscos(90-)=Fssin-)=Fssin,选项,
9、选项A A、B B都不对;重力做的功为都不对;重力做的功为W=mgscos90W=mgscos90=0=0,选项,选项C C错误;摩擦力做的功为错误;摩擦力做的功为W=fscos180W=fscos180=-=-fsfs,因此,也可说成物体抑制摩擦力做功,因此,也可说成物体抑制摩擦力做功fsfs,选项,选项D D正确。正确。【素养升华】【素养升华】求解功时的本卷须知求解功时的本卷须知(1)(1)明确是哪一个力对谁做功,在哪一过程中做功。明确是哪一个力对谁做功,在哪一过程中做功。(2)(2)位移具有相对性,同一运动过程对于不同的参考系,运动位移具有相对性,同一运动过程对于不同的参考系,运动的位移
10、不同,做功也不一样,没有特殊阐明,普通以静止的地的位移不同,做功也不一样,没有特殊阐明,普通以静止的地面为参考系。面为参考系。(3)(3)是恒力做功还是变力做功,力做正功还是做负功。是恒力做功还是变力做功,力做正功还是做负功。(4)(4)功的计算公式功的计算公式W=FscosW=Fscos中的中的F F和和s s分别指分别指“力的大小和力的大小和“位移的大小,计算功时只取位移的大小,计算功时只取F F和和s s的绝对值。功的正、负完的绝对值。功的正、负完全取决于全取决于coscos的正、负。的正、负。 二、总功及其计算二、总功及其计算规律方法规律方法计算几个力所做的总功时,通常有以下两种不同的
11、处置方法:计算几个力所做的总功时,通常有以下两种不同的处置方法:1.1.几个力所做的总功等于各个力所做功的代数和。几个力所做的总功等于各个力所做功的代数和。假设以假设以W1W1、W2W2、W3WnW3Wn分别表示力分别表示力F1F1、F2F2、F3FnF3Fn所做的功所做的功( (含正功和负功含正功和负功) ),那么这些力所做的总功为,那么这些力所做的总功为: :W W总总=W1+W2+W3+Wn=W1+W2+W3+Wn不论是几个力同时作用,还是作用时间有先有后,这种计算总不论是几个力同时作用,还是作用时间有先有后,这种计算总功的方法均适用。功的方法均适用。2.2.几个力所做的总功等于这几个力
12、的合力所做的功。几个力所做的总功等于这几个力的合力所做的功。假设以假设以W W合表示合外力合表示合外力F F合所做的功,那么这些力所做的总功为合所做的功,那么这些力所做的总功为W W总总= =W W合合=F=F合合ss只需当这几个力同时作用在物体上时,才干求出这几个力的合只需当这几个力同时作用在物体上时,才干求出这几个力的合力,因此,这种计算总功的方法仅适用于几个力同时作用在物力,因此,这种计算总功的方法仅适用于几个力同时作用在物体上的情况。体上的情况。【微思索】【微思索】(1)(1)同时作用在物体上的几个力对物体做功,能否彼此间相互同时作用在物体上的几个力对物体做功,能否彼此间相互影响?影响
13、?提示:不相互影响;力的作用效果具有独立性,功是力对空间提示:不相互影响;力的作用效果具有独立性,功是力对空间的累积效果,一个力对物体所做的功不受其他力的影响。的累积效果,一个力对物体所做的功不受其他力的影响。(2)(2)不同时作用在物体上的几个力对物体所做的功能否可以叠不同时作用在物体上的几个力对物体所做的功能否可以叠加?遵照怎样的叠加原理?加?遵照怎样的叠加原理?提示:可以相互叠加;功是力在空间上的累积效果,可以是几提示:可以相互叠加;功是力在空间上的累积效果,可以是几个力共同的累积,也可以是一个力在多个不同运动阶段的累积。个力共同的累积,也可以是一个力在多个不同运动阶段的累积。功是标量,
14、功的叠加遵照代数加减原理。功是标量,功的叠加遵照代数加减原理。【题组通关】【题组通关】【示范题】【示范题】(2019(2019淄博高一检测淄博高一检测) )一个质量一个质量m=150kgm=150kg的雪橇,的雪橇,遭到与程度方向成遭到与程度方向成=37=37角斜向上方的拉力角斜向上方的拉力F=500NF=500N,在程度地,在程度地面上挪动的间隔面上挪动的间隔s=5m(s=5m(如下图如下图) )。雪橇与地面间的滑动摩擦力。雪橇与地面间的滑动摩擦力f=100Nf=100N,sin37sin37=0.6=0.6,cos37cos37=0.8=0.8。求力对雪橇所做的总功。求力对雪橇所做的总功。
15、【解题探求】【解题探求】(1)(1)请对雪橇受力分析,指出雪橇受几个力的作请对雪橇受力分析,指出雪橇受几个力的作用。用。提示:提示:(2)(2)雪橇沿雪橇沿_方向运动,位移方向与力方向运动,位移方向与力F F成成_角,力角,力F F做做正功;摩擦力方向与位移方向正功;摩擦力方向与位移方向_,摩擦力,摩擦力f f做做_功。功。(3)(3)雪橇重力雪橇重力mgmg及支持力及支持力N N为何不做功?为何不做功?提示:重力提示:重力mgmg及支持力及支持力N N均与程度位移垂直,由计算式均与程度位移垂直,由计算式W=FscosW=Fscos知,知,W=Fscos90W=Fscos90=0=0,因此重力
16、及支持力均不做功。,因此重力及支持力均不做功。程度程度3737相反相反负负【规范解答】法一:拉力【规范解答】法一:拉力F F所做的功所做的功WF=Fscos=500NWF=Fscos=500N5 m5 mcos37cos37=2 000 J=2 000 J,摩擦力摩擦力f f所做的功所做的功Wf=fscos180Wf=fscos180=-100 N=-100 N5 m=-500 J5 m=-500 J重力重力mgmg及支持力及支持力N N都不做功,那么总功都不做功,那么总功W W总总=WF+Wf+WG+WN=1500J=WF+Wf+WG+WN=1500J法二:雪橇所遭到的合外力法二:雪橇所遭到
17、的合外力F F合合=Fcos-f=300N=Fcos-f=300N,程度向右,程度向右根据功的定义式得:根据功的定义式得:W W合合=F=F合合s=300Ns=300N5 m=1 500 J5 m=1 500 J答案:答案:1500J1500J【通关【通关1+11+1】1.(20191.(2019琼海高一检测琼海高一检测) )如下图,在皮带传送安装中,皮带把如下图,在皮带传送安装中,皮带把物体物体P P匀速传送至高处,在此过程中,下述说法正确的选项是匀速传送至高处,在此过程中,下述说法正确的选项是( () )A.A.摩擦力对物体不做功摩擦力对物体不做功B.B.摩擦力对物体做负功摩擦力对物体做负
18、功C.C.支持力对物体做正功支持力对物体做正功D.D.总功为零总功为零【解析】选【解析】选D D。根据平衡条件可知,物体遭到沿斜面向上的静。根据平衡条件可知,物体遭到沿斜面向上的静摩擦力作用,静摩擦力对物体做正功,选项摩擦力作用,静摩擦力对物体做正功,选项A A、B B错误;支持力错误;支持力与斜面垂直,支持力的方向与物体的运动方向垂直,选项与斜面垂直,支持力的方向与物体的运动方向垂直,选项C C错错误;由于物体所受合外力为零,因此,合外力对物体做的总功误;由于物体所受合外力为零,因此,合外力对物体做的总功等于零,选项等于零,选项D D正确。正确。2.2.两个相互垂直的力两个相互垂直的力F1F
19、1和和F2F2作用在同一物体上,使物体运动,作用在同一物体上,使物体运动,如下图。物体经过一段位移时,力如下图。物体经过一段位移时,力F1F1对物体做功对物体做功4J4J,力,力F2F2对物对物体做功体做功3J3J,那么力,那么力F1F1与与F2F2的合力对物体做功为的合力对物体做功为( () )A.7 JA.7 J B.2 JB.2 JC.5 JC.5 JD.3.5 JD.3.5 J【解析】选【解析】选A A。功是标量,合力的功应是各力做功的代数和,。功是标量,合力的功应是各力做功的代数和,不是矢量和,故不是矢量和,故A A正确。正确。【变式训练】【变式训练】(2019(2019漳州高一检测
20、漳州高一检测) )物体沿直线运动的物体沿直线运动的v -tv -t关关系如下图,知在第系如下图,知在第1s1s内合外力对物体做的功为内合外力对物体做的功为W W,那么,那么( () )A.A.从第从第1 s1 s末到第末到第3 s3 s末合外力做功为末合外力做功为4W4WB.B.从第从第3 s3 s末到第末到第5 s5 s末合外力做功为末合外力做功为-2W-2WC.C.从第从第5 s5 s末到第末到第7 s7 s末合外力做功为末合外力做功为W WD.D.从第从第3 s3 s末到第末到第4 s4 s末合外力做功为末合外力做功为0.75W0.75W【解析】选【解析】选C C。设物体的质量为。设物体
21、的质量为m m,在第,在第1s1s内的加速度为内的加速度为a1=a1= =v =v,位移为,位移为s1= s1= 根据牛顿第二定律可知,物体在根据牛顿第二定律可知,物体在第第1s1s内的合外力为内的合外力为F1=mvF1=mv,根据题意及功的定义式可知,根据题意及功的定义式可知W=mvW=mv 从第从第1s1s末到第末到第3s3s末,物体匀速运动,合外力等于末,物体匀速运动,合外力等于零,合外力做功为零,选项零,合外力做功为零,选项A A错误;从第错误;从第3s3s末到第末到第5s5s末物体位末物体位移等于移等于s2= vt=vs2= vt=v,合外力为,合外力为F2=mF2=m 那么从第那么
22、从第3s3s末末到第到第5s5s末合外力做的功为末合外力做的功为W1=( )W1=( )vcos180vcos180=- =-W=- =-W,选项选项B B错误;从第错误;从第5s5s末到第末到第7 s7 s末物体的位移末物体的位移s3= (-v)t=-vs3= (-v)t=-v,vt1vvt22,2vmv22。120vmv()22 ,mv22mv212合外力为合外力为F3=mF3=m 那么从第那么从第5s5s末到第末到第7 s7 s末合外力末合外力做功为做功为W2= =WW2= =W,选项,选项C C正确;从第正确;从第3s3s末到第末到第4 s4 s末末物体的位移为物体的位移为s4= s4
23、= 合外力为合外力为F2=mF2=m 那么从第那么从第3s3s末到第末到第4s4s末合外力做功为末合外力做功为W3= cos180W3= cos180= = =-0.75W =-0.75W,选项,选项D D错误。错误。v0mv()22 ,2mvmv()v22v(v)3v2t24,0vmv()22 ,mv3v()2423mv8【素养升华】【素养升华】计算总功的普通步骤和方法计算总功的普通步骤和方法(1)(1)对物体进展正确的受力分析,明确物体遭到哪几个力作用,对物体进展正确的受力分析,明确物体遭到哪几个力作用,以及每个力的大小和方向。以及每个力的大小和方向。(2)(2)分析确定物体相对地面的位移
24、,明确位移的大小和方向。分析确定物体相对地面的位移,明确位移的大小和方向。(3)(3)分析每一个力作用过程中所对应的位移,根据功的定义式分析每一个力作用过程中所对应的位移,根据功的定义式W=FsW=Fs求出每一个力所做的功。求出每一个力所做的功。(4)(4)将各个力所做的功进展代数求和,即可计算出总功。将各个力所做的功进展代数求和,即可计算出总功。(5)(5)假设各个力是同时作用在物体上,也可先求出各个力的合假设各个力是同时作用在物体上,也可先求出各个力的合力,再根据功的定义式求出合外力所做的总功。力,再根据功的定义式求出合外力所做的总功。 三、变力做功问题分析拓展延伸三、变力做功问题分析拓展
25、延伸功的定义式仅适用于恒力做功的计算,假设物体遭到变力作用,功的定义式仅适用于恒力做功的计算,假设物体遭到变力作用,求变力所做的功时,功的定义式不再适用。常用的计算变力做求变力所做的功时,功的定义式不再适用。常用的计算变力做功的方法有以下四种:功的方法有以下四种:1.1.平均值法:假设力的方向不变,大小随位移均匀变化,那么平均值法:假设力的方向不变,大小随位移均匀变化,那么可用力的平均值乘以位移。可用力的平均值乘以位移。2.2.图像法:变力做的功图像法:变力做的功W W可用可用F-lF-l图线与图线与l l轴所围成的面积表示。轴所围成的面积表示。l l轴上方的面积表示力对物体做正功的多少,轴上
26、方的面积表示力对物体做正功的多少,l l轴下方的面积表轴下方的面积表示力对物体做负功的多少。示力对物体做负功的多少。3.3.分段法分段法( (或微元法或微元法) ):当力的大小不变,力的方向时辰与速度:当力的大小不变,力的方向时辰与速度同向同向( (或反向或反向) )时,把物体的运动过程分为很多小段,这样每一时,把物体的运动过程分为很多小段,这样每一小段可以看成直线,先求力在每一小段上的功,再求和即可,小段可以看成直线,先求力在每一小段上的功,再求和即可,力做的总功力做的总功W=FsW=Fs路或路或W=-FsW=-Fs路。空气阻力和滑动摩擦力做功可路。空气阻力和滑动摩擦力做功可以写成力与路程的
27、乘积就是这个原理。以写成力与路程的乘积就是这个原理。4.4.等效替代法:假设某一变力做的功与某一恒力做的功相等,等效替代法:假设某一变力做的功与某一恒力做的功相等,那么可以用求得的恒力做的功来替代变力做的功。比如:经过那么可以用求得的恒力做的功来替代变力做的功。比如:经过滑轮拉动物体时,可将人做的功转换为绳的拉力对物体做的功,滑轮拉动物体时,可将人做的功转换为绳的拉力对物体做的功,或者将绳的拉力对物体所做的功转换为人的拉力对绳做的功。或者将绳的拉力对物体所做的功转换为人的拉力对绳做的功。【微思索】【微思索】(1)(1)假设物体在一段时间内的位移等于零,外力对物体做的功假设物体在一段时间内的位移
28、等于零,外力对物体做的功一定等于零吗?一定等于零吗?提示:不一定;位移为零,但路程不一定等于零,假设力与运提示:不一定;位移为零,但路程不一定等于零,假设力与运动方向总在同不断线上且大小恒定不变,力不断对物体做功,动方向总在同不断线上且大小恒定不变,力不断对物体做功,对于全过程力是变力,不能直接运用定义式求解力的功,可把对于全过程力是变力,不能直接运用定义式求解力的功,可把全过程分解为假设干阶段,每一阶段上力是恒定的,然后求总全过程分解为假设干阶段,每一阶段上力是恒定的,然后求总功,总功不一定为零。比如:滑动摩擦力和空气阻力做功。功,总功不一定为零。比如:滑动摩擦力和空气阻力做功。(2)(2)
29、为什么可以运用等效替代法计算变力做功?为什么可以运用等效替代法计算变力做功?提示:功是力对空间的累积效果,力的作用效果可以等效替代,提示:功是力对空间的累积效果,力的作用效果可以等效替代,因此,功可以等效替代。因此,功可以等效替代。【题组通关】【题组通关】【示范题】某人利用如下图的安装,用【示范题】某人利用如下图的安装,用100N100N的恒力的恒力F F作用于不作用于不计质量的细绳的一端,将物体从程度面上的计质量的细绳的一端,将物体从程度面上的A A点移到点移到B B点。知点。知1=301=30,2=372=37,h=1.5mh=1.5m。不计滑轮质量及细绳与滑轮间的。不计滑轮质量及细绳与滑
30、轮间的摩擦。求细绳的拉力对物体所做的功。摩擦。求细绳的拉力对物体所做的功。【解题探求】【解题探求】(1)(1)作用在物体上的细绳的拉力是恒力还是变力?作用在物体上的细绳的拉力是恒力还是变力?有何特点?有何特点?提示:拉动物体的绳子方向是不断变化的,而绳上拉力沿绳子提示:拉动物体的绳子方向是不断变化的,而绳上拉力沿绳子的方向,因此,绳上拉力是变力;因跨过滑轮两端的绳上的力的方向,因此,绳上拉力是变力;因跨过滑轮两端的绳上的力大小相等,故绳上的拉力是大小不变,方向不断变化的变力。大小相等,故绳上的拉力是大小不变,方向不断变化的变力。(2)(2)恒力恒力F F对细绳所做的功与细绳对物体做的功等效吗?
31、为什么?对细绳所做的功与细绳对物体做的功等效吗?为什么?提示:等效;由于不计滑轮质量及细绳与滑轮间的摩擦,那么提示:等效;由于不计滑轮质量及细绳与滑轮间的摩擦,那么拉力对细绳做的功就等于细绳对物体做的功。拉力对细绳做的功就等于细绳对物体做的功。【规范解答】设细绳对物体的拉力为【规范解答】设细绳对物体的拉力为T T,绳对物体的拉力虽然,绳对物体的拉力虽然大小不变,但方向不断变化,所以,不能直接根据大小不变,但方向不断变化,所以,不能直接根据W=FscosW=Fscos求细绳的拉力对物体做的功。由于不计绳与滑轮的质量及摩求细绳的拉力对物体做的功。由于不计绳与滑轮的质量及摩擦,所以恒力擦,所以恒力F
32、 F做的功和绳的拉力对物体做的功相等。可以通做的功和绳的拉力对物体做的功相等。可以通过求恒力过求恒力F F所做的功求出绳的拉力对物体所做的功。由题图可所做的功求出绳的拉力对物体所做的功。由题图可知,在绳与程度面的夹角由知,在绳与程度面的夹角由11变到变到22的过程中,拉力的过程中,拉力F F的作的作用点的位移大小为用点的位移大小为s=s1-s2= s=s1-s2= WT=WF=Fs=Fh( )=50JWT=WF=Fs=Fh( )=50J。答案:答案:50J50J12hhsinsin1211sinsin【通关【通关1+11+1】1.(20191.(2019海南高考改编海南高考改编) )一质量为一
33、质量为1kg1kg的质点静止于光滑程度的质点静止于光滑程度面上,从面上,从t=0t=0时起,第时起,第1s1s内遭到内遭到2N2N的程度外力作用,第的程度外力作用,第2s2s内受内受到同方向的到同方向的1N1N的外力作用。以下判别正确的选项是的外力作用。以下判别正确的选项是( () )A.0A.02 s2 s内外力所做的功是内外力所做的功是4.5 J4.5 JB.B.第第2 s2 s内外力所做的功是内外力所做的功是 J JC.C.质点在第质点在第1 s1 s内与第内与第2 s2 s内的位移之比为内的位移之比为2323D.D.第第1 s1 s内与第内与第2 s2 s内外力所做功的比值是内外力所做
34、功的比值是 5454【解析】选【解析】选A A。根据牛顿第二定律可知,质点在第。根据牛顿第二定律可知,质点在第1s1s内的加速内的加速度度a1= =2m/s2a1= =2m/s2,第,第1s1s内的位移内的位移s1= a1t2=1ms1= a1t2=1m,质点在第,质点在第2s2s内内的加速度的加速度a2= =1m/s2a2= =1m/s2,第,第2s2s内的位移内的位移s2=(a1t)t+ a2t2=s2=(a1t)t+ a2t2=2.5m2.5m,选项,选项C C错误;第错误;第1s1s内外力做的功内外力做的功W1=F1s1=2JW1=F1s1=2J,第,第2s2s内外力内外力做的功为做的
35、功为W2=F2s2=2.5JW2=F2s2=2.5J,应选项,应选项B B、D D错误;错误;0 02s2s内外力所做内外力所做的功的功W=W1+W2=4.5JW=W1+W2=4.5J,选项,选项A A正确。正确。2 N1 kg121 N1 kg122.(20192.(2019成都高一检测成都高一检测) )如下图为探求某根弹簧的伸长量如下图为探求某根弹簧的伸长量x x与与所受拉力所受拉力F F之间的关系图,以下说法中正确的选项是之间的关系图,以下说法中正确的选项是( () )A.A.弹簧的劲度系数是弹簧的劲度系数是2 N/m2 N/mB.B.从开场到当弹簧受从开场到当弹簧受F1=400NF1=
36、400N的拉力的过程中,拉力对弹簧做的拉力的过程中,拉力对弹簧做功功40 J40 JC.C.当弹簧受当弹簧受F2=800NF2=800N的拉力作用而稳定时,弹簧的伸长量的拉力作用而稳定时,弹簧的伸长量x2=20cmx2=20cmD.D.从开场到当弹簧的伸长量为从开场到当弹簧的伸长量为40cm40cm时,拉力对弹簧做功时,拉力对弹簧做功320 J320 J【解析】选【解析】选B。由胡克定律。由胡克定律F=kx知,知,k= =2 000 N/m,选项选项A A错误;从开场到弹簧受错误;从开场到弹簧受400 N400 N的拉力过程中,施加给弹簧的拉力过程中,施加给弹簧的平均拉力的平均拉力 =200N
37、 =200N,那么拉力对弹簧所做的功为,那么拉力对弹簧所做的功为W1=W1= x1=200N x1=200N0.2 m=40 J0.2 m=40 J,选项,选项B B正确;由伸长量正确;由伸长量x x与拉力与拉力F F之间的关系图可知,当之间的关系图可知,当F2=800NF2=800N时,弹簧伸长量时,弹簧伸长量x2=4x2=410cm=10cm=40 cm40 cm,应选项,应选项C C错误;从开场到弹簧伸长量错误;从开场到弹簧伸长量x2=40cmx2=40cm过程中,过程中,平均拉力平均拉力 =400N =400N,那么,那么W2= x2=160JW2= x2=160J,选项,选项D D错
38、误。错误。F800 Nx40 cm110FF21F2800 NF22F【变式训练】【变式训练】(2019(2019南开区高一检测南开区高一检测) )如下图,一个人推磨,如下图,一个人推磨,其推磨杆的力的大小一直为其推磨杆的力的大小一直为F F,与磨杆一直垂直,作用点到轴,与磨杆一直垂直,作用点到轴心的间隔为心的间隔为r r,磨绕轴转动,那么在转动一周的过程中推力,磨绕轴转动,那么在转动一周的过程中推力F F做做的功为的功为( () )A.0A.0B.2rFB.2rFC.2FrC.2FrD.-2rFD.-2rF【解析】选【解析】选B B。推磨过程中,推力。推磨过程中,推力F F一直与磨杆垂直,在推力一直与磨杆垂直,在推力F F作用下,推力作用下,推力F F的作用点在转动一周过程中运动的路程为的作用点在转动一周过程中运动的路程为s=2rs=2r,可将该圆周平均分为,可将该圆周平均分为n n等份,等份,n n无限大,那么每一份可无限大,那么每一份可近似以为是一段直线运动,在每一小段
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