微专题5　变力做功的计算与机车启动问题 教学课件

物理第八章机械能守恒定律微专题5变力做功的计算与机车启动问题01典题分类讲练结合02分层演练素养达标类型一变力做功的计算方法常见情景方法概述微元法将物体的位移分割成许多小段，因小段很小，每一小段上作用在物体上的力可以视为恒力，这样就将求变力做功转化为求在无数个无穷小的位移方向上的恒力所做功的代数和．此法在中学阶段，常应用于求解大小不变、方向改变的变力做功问题方法常见情景方法概述图像法在F－x图像中，图线与x轴所围“面积”的代数和就表示力F在这段位移所做的功，且位于x轴上方的“面积”为正，位于x轴下方的“面积”为负，但此方法只适用于便于求图线所围面积的情况(如三角形、矩形、圆等规则的几何图形)√√√【例2】轻质弹簧右端固定在墙上，左端与一质量m＝0.5kg的物块相连，如图甲所示．弹簧处于原长状态，物块静止，物块与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2.以物块所在处为原点，水平向右为正方向建立x轴，现对物块施加水平向右的外力F，F随x轴坐标变化的情况如图乙所示．物块运动至x＝0.4m处时速度为零，则此过程物块受到的力F和摩擦力做功之和为(g取10m/s2)(

)

A．3.1J

B．3.5JC．1.8J D．2.0J√[解析]

物块与水平面间的摩擦力为Ff＝μmg＝1N．现对物块施加水平向右的外力F，由F－x图像与x轴所围面积表示功可知F做功W＝3.5J，克服摩擦力做功Wf＝Ffx＝0.4J，则物块受到的力F和摩擦力做功之和为W－Wf＝3.1J，故A正确．√[针对训练2]

(多选)如图所示，某力F＝10N作用于半径R＝1m的转盘的边缘上的A点，力F的大小保持不变，但方向始终保持与作用点的切线方向一致，则转动一周的过程中(

)A．这个力F做的总功为0B．这个力F做的总功为20πJC．A点所受的向心力做的总功为0D．A点所受的向心力做的总功为20πJ√√解析：转动一周通过的弧长为x＝2πR＝2π(m)；因为F的方向始终与速度方向相同，即与位移方向始终相同，则转动一周，力F做的功为力与转过的弧长的乘积，故F做功为W＝Fx＝10×2πJ＝20πJ，A错误，B正确；A点所受的向心力方向与速度方向垂直，则向心力做的总功为0，C正确，D错误．类型二机车启动问题

机车启动通常有两种方式，即以恒定功率启动和以恒定加速度启动．分析的理论依据是机车功率P＝Fv，水平方向上应用牛顿第二定律，牵引力F与阻力Ff有F－Ff＝ma，应用这两个公式对运动过程进行分析．√[答案]

(1)10m/s

(2)13.4s

(3)3.3m/s[针对训练3]一列高速列车总质量m＝465t，其额定功率P＝5300kW，在水平直轨道上行驶时，轨道对列车的阻力F阻是车重的0.018.列车以额定功率工作，取重力加速度g＝10m/s2，求：(1)当行驶速度v＝10m/s时，列车的牵引力大小和加速度大小；(2)列车在水平直轨道上行驶的最大速度大小．答案：(1)5.3×105N

0.96m/s2(2)63.3m/s(1)根据图线ABC判断汽车做什么运动；(2)求v2的大小；(3)求整个运动过程中的最大加速度；(4)匀加速运动过程的最大速度是多大？匀加速运动过程用时多长？当汽车的速度为10m/s时发动机的功率为多大？答案：(1)见解析(2)20m/s

(3)2m/s2