高三物理功与功率知识点复习(2)

5、作用力与反作用力的功 作用力与反作用力同时存在，作用力做功时，反作用力可能做功，也可能不做功，可能做正功也可能做负功；不要以为作用力与反作用力大小相等，方向相反，就一定有作用力、反作用力的功，数值相等，一正一负.

6、总功的求法

（1）先求外力的合力F合，再应用功的公式求出总功：W=F合lcosα

（2）先分别求出各外力对物体所做的功W1、W2、W3……

一对作用力与反作用力的做功情况:

1）作用力与反作用力做的功大小相等、符号相反：

1

如，在光滑的水平面上，用力F推靠在一起的A、B两物体向前运动一段位移，由于有FAB＝－FBA，SA＝SB，所以得：WAB＝－WBA。

再如，A、B两物体叠放在一起在水平外力F作用下向前加速运动过程中，存在于两物体间的静摩擦力做的功大小相等、符号相反。

2）作用力与反作用力做的功可以大小相等、符号相同：

（A）都做正功：如，放置于光滑水平面上的两个带异种电荷且完全相同的带电物体A、B，由静止开始在静电引力作用下各移动了一段大小相等的位移，由于两力的方向与其对应的位移同向，则两相互作用力做的功大小相等、符号相同。

（B）都做负功：上例中，若两物体以相同的初速度分别向相反的方向运动，在任一段时间内通过的位移大小相等，则两物体间的相互作用力做大小相等的负功。

3）作用力与反作用力做的功大小不等、符号相同：

若A、B两物体的质量不等，则它们在相同的时间内完成的位移不等，则两相互作用力做的功大小不等、符号相同。

4）作用力与反作用力做的功大小不等、符号相反：

如物体A以一定速度V滑上表面粗糙的木板B，木板B放在光滑水平面在两物体达共同速度之前，由于SA＞SB，则两物体间的滑动摩擦力做的功分别为W fBA＝fBA?SA WfAB＝fAB?SB 其大小不等、符号相反。

5）作用力与反作用力中可以是一个力做功，而另一个力不做功：

在上例中，若将木板B固定，则SB＝0，即物体A对B的滑动摩擦力不做力，而B对A做负功。 综上所述，一对作用力与反作用力做的功并不一定是大小相等、符号相反的，其原因是作用力与反作用力的作用点分别作用于两个不同的物体，在相互作用的过程中其位移并不一定相同。也正因为如此，由两个物体组成的系统若不受外力或所受外力做的功为零，但由于内力做功的代数和不一定为零，则该系统的总动能并不一定守恒，如在爆炸过程中，系统的内力做正功，系统的总动能增加。

重点难点例析

一、判断力是否做功及其正负的方法：

1.看力F与l夹角α——常用于恒力做功的情形.

2.看力F与v方向夹角α——常用于曲线运动情形. 若α为锐角做正功，若α为直角则不做功，若α为钝角则做负功. 【例1】如图1-1所示，小物体位于光滑的斜面上，斜面位于光滑的水

平地面上，从地面上看，在小物体沿斜面下滑的过程中，斜面对小物体的作用力（ ）

A.垂直于接触面，做功为零；

B.垂直于接触面，做功不为零；

图1-1 C.不垂直于接触面，做功为零；

D.不垂直于接触面，做功不为零.

【解析】由于斜面是光滑的，斜面对物体的作用力只有支持力N，方向一定垂直于斜面.若斜面固定不动，物体沿斜面运动时，支持力N与物体位移方向垂直，不做功，但当斜面不固定时，物体沿斜面下滑的同时，在N的反作用力作用下，斜面要向后退，如图5-1-1所示，物体参与了两个分运动：沿斜面的下滑；随斜面的后移，物体的合位移l与支持力N的夹角α大于90°，故支持力N对物体做负功，做功不为零.选项B正确.

【答案】B

【点拨】恒力是否做功及做功的正负关见看力F与l夹角α, 若α为锐角做正功，若α为直角则不做功，若α为钝角则做负功.

● 拓展

下面列举的哪几种情况下所做的功是零（ ）

A．卫星做匀速圆周运动，地球引力对卫星做的功 B．平抛运动中，重力对物体做的功

2

C．举重运动员，扛着杠铃在头上的上方停留10s，运动员对杠铃做的功

D．木块在粗糙水平面上滑动，支持力对木块做的功

【解析】：A引力作为卫星做圆周运动的向心力，向心力与卫星运动速度方向垂直，所以，这个力不做功.C杠铃在此时间内位移为零.D木块的支持力与位移方向垂直，所以，支持力不做功.故A、C、D是正确的.

【答案】ACD

二、求变力的功:

1.化变力为恒力：

(1) 分段计算功，然后用求和的方法求变力所做的功.

(2)用转换研究对象的方法求变力所做的功.

2. 若F是位移l的线性函数时，先求平均值?F1?F2，由W?cos?求其功.

2

例如:用铁锤把小铁钉钉入木板，设木板对钉子的阻力与钉进木板的深度成正比，已知铁锤第一次将钉子钉进d，如果铁锤第二次敲钉子时对钉子做的功与第一次相同，那么，第二次进入木板的深度是多少? ?解：kd?d?kd?k(d?d)d?

22

∴d??1)d

3. 作出变力变化的F－l图象，图象与位移轴所围的“面积”即为变力做的功.

在F-l图象中，图线与坐标轴所围成的“面积”表示功.对于方向不变，大小随位

移变化的力，作出F-l图象，求出图线与坐标轴所围成的“面积”，就求出了变力所

做的功,上述例题也可用图象法来求解.因为木板对钉子的阻力与钉进木板的深度成

正比，即F=kd，其图象为图1-2所示.

铁锤两次对钉子做功相同，则三角形OAB的面积与梯形ABCD的面积相等， 即1d?(kd)?1?kd?k(d?d?)??d' 22

解得

d??1)d

【例2】以一定的速度竖直向上抛出一小球，小球上升的最大速度为h，空气的阻力大小恒为F，则从抛出至落回出发点的过程中，空气阻力对小球做的功为（）

A．0B．－Fh

C．－2Fh D．－4Fh

【解析】从全过程看，空气的阻力为变力，但将整个过程分为两个阶段：上升阶段和下落阶段，小球在每个阶段上受到的阻力都是恒力，且总是跟小球运动的方向相反，空气阻力对小球总是做负功，全过程空气阻力对小球做的功等于两个阶段所做功的代数和，

即W?W上?W下???Fh????Fh???2Fh

【答案】C

【点拨】空气阻力、摩擦阻力是一种特殊的力，在计算这种力做功时，不可简单地套用功的计算公式Kd+d

图1-2 W?Flcos?得出W=0的错误结论.从上面的正确结果可以看出：空气阻力做的功在数值上等于阻力与全过程小球路程的乘积.

● 拓展

3 如图1-3在光滑的水平面上，物块在恒力F＝100Ｎ的作用下从A点运动到B点，不计滑轮的大小，不计绳与滑轮的质量及绳、滑轮间的摩擦，Ｈ＝2.4 ｍ，α＝37°，

图1-3

β＝53°，求绳的拉力对物体所做的功.

【解析】绳的拉力对物体来说是个变力（大小不变，方向改变），但分析发现，人拉绳却是恒力，于是转换研究对象，用人对绳子做的功来求绳对物体所做的功W=F·l=F(H?H)=100 J sin?sin?

【答案】W=F·l=F(H?H)=100J sin?sin?

三、分析摩擦力做功:

不论是静摩擦力，还是滑动摩擦力既可以对物体做正功，也可以对物体做负功，还可能不对物体做功.力做功是要看哪个力对哪个物体在哪个过程中做的功，而不是由力的性质来决定的.力做正功还是做负功要看这个力是动力还是阻力.摩擦力可以是动力也可以是阻力，也可能与位移方向垂直.

☆ 易错门诊

【例3】物块从光滑曲面上的P点自由滑下，通过粗糙的静止水平 …… 此处隐藏：1461字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……