微專題5　變力做功的計(jì)算與機(jī)車啟動(dòng)問題 教學(xué)課件

物理第八章機(jī)械能守恒定律微專題5變力做功的計(jì)算與機(jī)車啟動(dòng)問題01典題分類講練結(jié)合02分層演練素養(yǎng)達(dá)標(biāo)類型一變力做功的計(jì)算方法常見情景方法概述微元法將物體的位移分割成許多小段，因小段很小，每一小段上作用在物體上的力可以視為恒力，這樣就將求變力做功轉(zhuǎn)化為求在無數(shù)個(gè)無窮小的位移方向上的恒力所做功的代數(shù)和．此法在中學(xué)階段，常應(yīng)用于求解大小不變、方向改變的變力做功問題方法常見情景方法概述圖像法在F－x圖像中，圖線與x軸所圍“面積”的代數(shù)和就表示力F在這段位移所做的功，且位于x軸上方的“面積”為正，位于x軸下方的“面積”為負(fù)，但此方法只適用于便于求圖線所圍面積的情況(如三角形、矩形、圓等規(guī)則的幾何圖形)√√√【例2】輕質(zhì)彈簧右端固定在墻上，左端與一質(zhì)量m＝0.5kg的物塊相連，如圖甲所示．彈簧處于原長(zhǎng)狀態(tài)，物塊靜止，物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2.以物塊所在處為原點(diǎn)，水平向右為正方向建立x軸，現(xiàn)對(duì)物塊施加水平向右的外力F，F(xiàn)隨x軸坐標(biāo)變化的情況如圖乙所示．物塊運(yùn)動(dòng)至x＝0.4m處時(shí)速度為零，則此過程物塊受到的力F和摩擦力做功之和為(g取10m/s2)(

)

A．3.1J

B．3.5JC．1.8J D．2.0J√[解析]

物塊與水平面間的摩擦力為Ff＝μmg＝1N．現(xiàn)對(duì)物塊施加水平向右的外力F，由F－x圖像與x軸所圍面積表示功可知F做功W＝3.5J，克服摩擦力做功Wf＝Ffx＝0.4J，則物塊受到的力F和摩擦力做功之和為W－Wf＝3.1J，故A正確．√[針對(duì)訓(xùn)練2]

(多選)如圖所示，某力F＝10N作用于半徑R＝1m的轉(zhuǎn)盤的邊緣上的A點(diǎn)，力F的大小保持不變，但方向始終保持與作用點(diǎn)的切線方向一致，則轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中(

)A．這個(gè)力F做的總功為0B．這個(gè)力F做的總功為20πJC．A點(diǎn)所受的向心力做的總功為0D．A點(diǎn)所受的向心力做的總功為20πJ√√解析：轉(zhuǎn)動(dòng)一周通過的弧長(zhǎng)為x＝2πR＝2π(m)；因?yàn)镕的方向始終與速度方向相同，即與位移方向始終相同，則轉(zhuǎn)動(dòng)一周，力F做的功為力與轉(zhuǎn)過的弧長(zhǎng)的乘積，故F做功為W＝Fx＝10×2πJ＝20πJ，A錯(cuò)誤，B正確；A點(diǎn)所受的向心力方向與速度方向垂直，則向心力做的總功為0，C正確，D錯(cuò)誤．類型二機(jī)車啟動(dòng)問題

機(jī)車啟動(dòng)通常有兩種方式，即以恒定功率啟動(dòng)和以恒定加速度啟動(dòng)．分析的理論依據(jù)是機(jī)車功率P＝Fv，水平方向上應(yīng)用牛頓第二定律，牽引力F與阻力Ff有F－Ff＝ma，應(yīng)用這兩個(gè)公式對(duì)運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行分析．√[答案]

(1)10m/s

(2)13.4s

(3)3.3m/s[針對(duì)訓(xùn)練3]一列高速列車總質(zhì)量m＝465t，其額定功率P＝5300kW，在水平直軌道上行駛時(shí)，軌道對(duì)列車的阻力F阻是車重的0.018.列車以額定功率工作，取重力加速度g＝10m/s2，求：(1)當(dāng)行駛速度v＝10m/s時(shí)，列車的牽引力大小和加速度大?。?2)列車在水平直軌道上行駛的最大速度大?。鸢福?1)5.3×105N

0.96m/s2(2)63.3m/s(1)根據(jù)圖線ABC判斷汽車做什么運(yùn)動(dòng)；(2)求v2的大?。?3)求整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中的最大加速度；(4)勻加速運(yùn)動(dòng)過程的最大速度是多大？勻加速運(yùn)動(dòng)過程用時(shí)多長(zhǎng)？當(dāng)汽車的速度為10m/s時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為多大？答案：(1)見解析(2)20m/s

(3)2m/s2