机械能守恒定律

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功的概念

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2014.03.19 19:01

功的概念

功是力的空间积累效应。它和位移相对应。如果一个力作用在物体上,物体在这个力的方向上移动了一段距离,力学里就说这个力做了功。

功的基本计算式为W=Fscosθ,其中θ味F与s两个向量的夹角。一般来说这种方法在计算的时候只适用于恒力做功。国际单位制中功的单位为焦耳(J)。焦耳被定义为用1牛顿的力对一物体使其发生1米的位移所做的机械功的大小。

做功过程

结合数学三角函数的知识不难看出:

(1)当为锐角时,F做正功;

(2)当为钝角时,F做负功;

(3)当直角时F不做功。

这种方法也可以说成:功等于位移与沿着位移方向投影的力的乘积。(把力向位移轴投影)。

求功的方法

我们把高中物理中常用的求功的方法给大家做一个归纳:

(1)按照定义求功。即:W=Fscosθ。注意,我们往往是把力向位移x(也就是公式中的s)的方向上投影。F与s都是向量,在找角度的时候,一定要注意要找的是向量的家教,而不是两条直线的夹角。

(2)用动能定理W=ΔEk求功。

(3)利用F-s图象或p-V(压强与体积)图象曲线下的面积求功。看不明白的别犯傻,赶紧动笔画个图来看看是不是这么一回事。通过v-t图像中阴影面积的代数和等于位移x来对比下。

(4)利用W=Pt计算。电功的计算公式:W=UIt;

(5)用功能关系与能量守恒定律来求功。要注意,这里的能量守恒包括机械能守恒,但不全是机械能守恒。

一对作用力和反作用力做功的特点

一对作用力和反作用力总是大小相等方向相反的。但在同一个过程中,它们所作用的物体的位移可能是相等的,也可能是不等的。因此:

(1)一对作用力和反作用力在同一段时间内做的总功可能为正、可能为负、也可能为零。

(2)这句话非常关键,王尚老师特别强调:一对相互作用的滑动摩擦力做的总功总为负。希望大家在课下思考下。

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