力做功和物体做功
力对物体做功的公式
力对物体做功的公式
力是物理运动的基础。它是造成物体运动的核心因素。由于力在物体运动中起着至关重要的作用,因此,研究力对物体做功的公式一直是物理学家最关注的研究课题。
力对物体做功的公式是牛顿第二定律的一部分,它描述了力如何影响物体的运动,以及力对物体做出的作用的大小。在这个公式中,F表示力,m表示物体的质量,a表示物体的加速度,t表示时间,v
表示物体的速度,s表示物体的位移。其公式为:F=ma+vt-s/t。
这个公式是由牛顿研究发现的,它是表示物体受力而形成运动时所经历的物理过程的一般性规律。由于它能够准确表示物体运动特性,因此,它一直被用来研究不同类型物体的运动情况。
有关力对物体做功的公式也可以用于研究物体运动中各种变量
之间的关系。比如,可以通过公式来研究力与物体质量之间的关系,以及物体运动中的加速度与时间之间的关系,以及物体的位移与时间之间的关系等。
此外,这个公式还可以用于描述力对物体做功的总量。例如,可以通过对力与物体的质量进行乘法运算,得出其对物体的总加速度;同时可以通过对力与物体的位移进行乘法运算,得出其对物体所做功的总量。
有关力对物体做功的公式也可以用于计算物体运动时作用于其
的力大小,从而计算出物体受到的力的大小,或者计算出物体所受力的总量。
此外,这一公式也可以用来研究物体在不同时间下的运动情况,从而计算出物体在某个时间点处受力的大小,或者计算出物体在不同时间段内受力的总量。
总之,力对物体做功的公式是表示物体受力而形成运动时所经历的物理过程的一般性规律,它可以帮助人们准确描述物体运动的特性,也可以帮助人们计算出物体受力的大小、受力量的总量等,因此,它一直都是物理学家最关注的研究课题。
力对物体做功的公式
力对物体做功的公式
世界上有许多科学实验和实践,其中之一就是力对物体做功。力对物体做功是一个比较复杂的问题,它涉及到的科学理论有很多,这里将重点讨论力对物体做功的公式。
力学定义力就是由物体之间互相作用而产生的作用力。力的方向可以用箭头指出,大小可以用数值表示,比如单位牛顿(N)。力学规定:力有一个统一的量化,也就是说,力的大小总是由它们产生的做功来表示。同样,做功也要用统一的量化,也就是功单位(J)来表示。
由于力和做功之间存在一定的关系,所以有一个力对物体做功的公式,常见的公式有:F=P/t,这个公式表明,力等于做功除以时间;F=W/x,即力等于功除以位移;F=mv,即力等于物体质量乘以速度。
当然,这些力对物体做功的公式只是表达了力和功之间某种简单的关系,但它们在物理实验中有着重要的应用,特别是在物体运动方面。
比如,物理实验中,要测量物体受到的力,实验者可以把物体放在称重仪里,将它产生的做功与物体的重力作用比较,从而得出物体受力的大小,或者用F=mv公式算出物体受到的力。另外,也可以通过F=P/t和F=W/x公式,来恢复物体运动的其它参数,例如动能,势能等,从而确定其动力学特性。
另外,力对物体做功的公式还可以应用于机械工程中,比如,机械设计中,在分析机器的工作原理时,要求确定各部件的原力,就可
以利用力学的公式来解决。
总之,力对物体做功的公式在物理实验和机械工程中都有着重要的应用,它既能够用来表示物体的力的大小,也可以用来恢复物体的其它参数,从而更好地了解物体的运动特性。因此,力对物体做功的公式不仅具有科学价值,而且也在实际应用中发挥着关键作用。
功的理解
一、功的概念
1.定义:物体受到力的作用,并在力方向上发生一段位移,就说力对物体做了功
2.公式:cos W Fl α=,其中α为F 与l 的夹角,F 是力的大小,l 是位移大小
3.物理意义:功是能量转化的量度.
4.单位:焦耳(J)
1J=1N ·m.
二、功的理解
对F 的理解:必须讲明哪个力做的功,这个力做的功与其它力无关
位移的理解:应理解为力的方向上的位移,应理解为对地位移,应理解为力的作用点的
位移,对于我们最重要的一点是:位移为力的作用点相对于地面的位移,或者说这个位移是在地面参考系当中的位移
对α的理解,α为两个“方向”的夹角,0≤α≤180°
这一点千万要记住,我们的公式只能计算恒力做功,也就是力的大小和方向都不变
在计算的时候,只要找到这三个量就可以了,力的大小,位移的大小,以及两者的夹角
0≤α<90°时W >0,力对物体做正功;
α=90°时W=0,力对物体不做功;
90°<α≤180°时,W <0,力对物体做负功或说成物体克服这个力做功
尤其是当α=0时,也就是力和位移的方向相同时,W Fl =;当α=180°,也就是力与位移方向相反时,W Fl =-
功是标量,没有方向、但是有正负,正负仅表示能量转化的方向,不代表大小,比如-5J
比4J 大。也可以这么理解,正负号就表示了物体是获得能量还是损失能量
我们在说一个功的时候,一定要包含这两个方面:力,受力物。比如:“F 对物体A 做
8J 的功”,这就表示F 对物体做正功;“F 对物体A 做-8J 的功”,这就表示F 对物体做负功,这时也可以这么说:物体A 克服力F 做功8J ,这点需要注意一下
力做功和物体做功
力做功和物体做功
陕西省宝鸡市陈仓区虢镇中学赵乖文
在教学内容进行到“功”的部分有关静摩擦力做功的问题时,有同学提出一个问题:“百米运动员在加速起跑阶段,地面有没有给运动员做功?”
这个问题一提出,马上引来激烈的争论。学生大致分为两派:一派认为,地面给运动员做了功,因为运动员在加速阶段要受到地面给他静摩擦力的作用,这个静摩擦力即为运动员受到的合外力,运动员动能增加的量就等于静摩擦力给运动员做的功,也就是地面给运动员做了正功;另一派认为,运动员加速过程中,受到了地面给运动员静摩擦力的作用,但是由于地面的位移为零,所以摩擦力给运动员不做功。
乍看起来,两派似乎说的都有道理。我们暂且不去讨论谁对谁错,我们知道,功是能量转化的量度,即:力做的功的值等于相应的能量的转化的值。那么在运动员加速过程中,能量的转化和物体做功之间有怎样的关系呢?只要弄清了这个问题,那么上面的问题也就迎刃而解了。
我们不妨先来讨论另一个题,从中可以得到关于上题分析的启示。
一人坐在一小船内,通过轻绳与岸上的卷扬机相连,船到岸的距离为d,船受到水的阻力恒为f。
①若卷扬机不转动,人收绳,使船仍以速度v匀速靠岸:在船靠岸的过程中,由于
船做匀速运动,则有,拉力F做的功为:W=F S=f S,这个过程中,力的做功事
实上是通过人做功来实现的。也就是说,是由受力物体对自己做功的,做功的值等于fS。人体内的化学能转化为机械能,最后转化为内能。
②若卷扬机转动,人拉着绳但不收绳,使船仍以速度v匀速靠岸:在此过程中,船
和人的整体受力和上一过程中完全相同。即,拉力F对船人整体做功仍然为
力的做功与功率
力的做功与功率
力的做功和功率是物理学中非常重要的概念。力的做功是指力对物
体的作用使物体发生位移时所做的功,而功率则是描述力对物体做功
的速率。
一、力的做功
力的做功是指力对物体的作用使物体发生位移时所做的功。假设一
个力F作用在物体上,物体在力的作用下发生了位移s,那么力F所做
的功可以表示为:
功= F × s × cosθ
其中,F是力的大小,s是物体发生的位移,θ是力和位移间的夹角。
从这个公式中我们可以得知,如果力的方向和位移方向相同,即夹
角θ为0,那么力所做的功就是正数;如果力的方向和位移方向垂直,
即夹角θ为90°,那么力所做的功就是0;如果力的方向和位移方向相反,即夹角θ为180°,那么力所做的功就是负数。
二、功率
功率是描述力对物体做功的速率。假设一个力F作用在物体上,力
F对物体做的功为W,物体所发生的位移为s,那么所求的功率P可以
表示为:
功率 = W / t = F × s / t
其中,W是力F所做的功,t是物体发生位移所花费的时间。
功率的单位是瓦特(W),它等于1焦耳/秒。换句话说,1瓦特的
功率表示单位时间内所做的功为1焦耳。
三、力的做功与功率的关系
力的做功与功率之间有以下的关系:
1. 力的做功与功率成正比:
当力的大小一定时,功率与物体发生位移的速度有关。即使力的大
小不变,当物体的位移速度增加时,功率也会增加;反之,当物体的
位移速度减小时,功率也会减小。
2. 功率与力的大小和物体发生位移的方向角有关:
当物体沿着力的方向运动时,功率的大小等于力的大小乘以物体速
度的大小。当物体与力方向夹角大于0°时,功率的大小比上述情况小,直至为0,因为力与位移垂直;当物体与力方向夹角为180°时,功率
力和功
力和功
力和功是两个完全不同的物理概念。力是物体间的相互作用,作用的结果会使物体发生形变或使物体的运动状态发生变化;做功包括两个必要的因素:作用在物体上的力和物体在力的方向上通过的距离。力有大小、方向、作用点三个要素;功只有大小,没有方向。力的单位是牛顿,功的单位是焦耳。
虽然在做功的过程中一定有力作用在物体上,但是反过来,有力作用在物体上,这个力不一定做功。例如,用力推一个静止在地面上的水箱,但没有推动,木箱没有移动,那么,这个推力就没有做功。另外,当力跟物体通过的距离垂直时,这个力也没有做功。例如,小球由于惯性在水平桌面上运动,它受的重力对小球就没有做功。只有当力作用在物体上,而物体又沿这个力的方向通过了一段距离,这个力才做了功。
省力不等于省功。使用机械可以省力,但决不能省功。例如,用一个动滑轮把重G牛顿的物体匀速提高h米,做的功至少是W=Gh。而不用动滑轮,用手直接提起,做的功就是W′=G·h。因此,使用动滑轮不能省功,但可以省力,如果不考虑摩擦力和动滑轮的自重;人所用的力是物重的1/2。正因为不能省功,所以使用省力机械时,一定多移动距离。
做功
一、功
1概念:一个物体受到力的作用,并在力的方向上发生了一段位移,这个力就对物体做了功。功是能量转化的量度。
2条件:. 力和力的方向上位移的乘积
3公式:W=Fxcos θ
4功是标量,但它有正功、负功。
某力对物体做负功,也可说成“物体克服某力做功”。
5功是一个过程所对应的量,因此功是过程量。
6功仅与F、x 、θ有关,与物体所受的其它外力、速度、加速度无关。
7几个力对一个物体做功的代数和等于这几个力的合力对物体所做的功。
即W总=W1+W2+…+Wn 或W总= F合xcos θ
8 合外力的功的求法:
方法1:先求出合外力,再利用W=Fl cosα求出合外力的功。
方法2:先求出各个分力的功,合外力的功等于物体所受各力功的代数和。
例1. (09年上海卷)46.与普通自行车相比,电动自行车骑行更省力。下表为某一品牌电动自行车的部分技术参数。
在额定输出功率不变的情况下,质量为60Kg的人骑着此自行车沿平直公路行驶,所受阻力恒为车和人总重的0.04倍。当此电动车达到最大速度时,牵引力为 N,当车速为2s/m
22
表述正确的是
A.在0—1s内,合外力做正功
B.在0—2s内,合外力总是做负功
C.在1—2s内,合外力不做功
D.在0—3s内,合外力总是做正功
二、功率
1概念:功跟完成功所用时间的比值,表示力(或物体)做功的快慢。 2公式:t
W
P =
(平均功率) θυcos F P =(平均功率或瞬时功率) 3单位:瓦特W 4分类:
额定功率:指发动机正常工作时最大输出功率
实际功率:指发动机实际输出的功率即发动机产生牵引力的功率,P 实≤P 额。 5分析汽车沿水平面行驶时各物理量的变化,采用的基本公式是P =Fv 和F-f =ma 6 应用:
力对物体做功的公式
力对物体做功的公式
物理学的一个重要概念是力,它是使物体运动的一种结构。力的应用与物体的运动密切相关,因此,对力的研究一直是物理学的重要研究对象。其中,力对物体做功的公式是非常重要的概念,也是物理学家研究物体运动中不可或缺的知识。
在物理学中,力对物体做功的公式用来表示力和速度之间的关系,它涉及力、速度和位移之间的关系,即:W=Fs,其中W表示做功,
单位是牛顿米;F表示施加的力,单位是牛顿;s表示力施加的位移,单位是米。这个公式用来表示施加了力的物体,它产生的功和位移之间的关系,也就是说力的大小决定了它产生的功的大小,而力施加的位移决定了它产生的功的方向。
力对物体做功的公式还可以用来计算物体运动的过程中所消耗
的能量。根据力对物体做功的公式,可以推导出功与动能之间的关系:W=mv2/2,其中W表示做功,单位是牛顿米;m表示物体的质量,单位是千克;v表示运动的速度,单位是米/秒。可以看到,力施加的
位移和速度两个参数都会影响物体做功的大小,同时这两个参数也决定了物体运动的过程中消耗的总动能的大小。
此外,力对物体做功的公式还可以用来计算物体运动的加速度:a=F/m,其中a表示加速度,单位是米/秒2;F表示施加力,单位是牛顿;m表示物体的质量,单位是千克。根据力对物体做功的公式,可以得出:施加力和物体质量之间的关系,即力越大,加速度越大;物体质量越大,加速度越小。
以上就是力对物体做功的公式的基本内容。力对物体做功的公式是物理学中非常重要的概念,是物理学家研究物体运动的基础知识。它不仅用来表示力和速度之间的关系,也可以用来计算物体运动的能量消耗和加速度,这些都是物理学家非常关注的研究对象。只有了解了力对物体做功的公式,才能更好地掌握物体运动的基本规律,从而更好地研究物理现象。
八年级物理力学做功知识点
八年级物理力学做功知识点八年级物理力学的重要知识点之一就是“做功”。在力学中,“做功”是指力对物体作用时,物体沿着力的方向发生位移所做的功。掌握做功的基本概念对于解题和应用场景都非常重要。
一、做功的公式
做功的公式为:W=Fs
其中,“W”代表做功,“F”代表作用力,“s”代表位移。
二、做功的单位
做功的单位是焦耳(J)。
如果力的单位为牛(N),位移的单位为米(m),则做功的单位为牛米(Nm)。
三、做功的方向
做功的方向与物体移动的方向相同。
举个例子,如果一个力向右作用于物体,并使物体向右移动了5米,那么做功的方向就是向右。
四、功率
功率指的是单位时间内完成的做功的大小,用W表示。
功率的公式为:P=W/t
其中,“P”代表功率,“W”代表做功,“t”代表时间。
五、能量守恒定律
能量守恒定律是指:在封闭系统内,能量的总量不变。
在物理实验中,做功分为正功和负功。正功是指物体沿着等于力的方向移动,而负功是指物体沿着相反的方向移动。在相同时间内,正功和负功的大小相等。
六、应用场景
在现实生活中,做功的应用场景非常广泛,例如开车、挖井、拉货等。
做功的计算也常用于解决一些问题,例如:
1.如果一个牛力作用于物体,使物体向右移动10米,请计算做功的大小。
答案:W=Fs=10N*10m=100J
2.如果一个20N的力向右作用于物体,同时另一个10N的力向左作用于物体,请计算做功并说明正负功。
答案:做功的大小为:W=(20N-10N)*5m=50J,正功的值为20N*5m=100J,负功的值为10N*5m=50J。
总结
做功两个必要因素
A.零
B. -fh C.-2fh D.-4fh
wk.baidu.com
解析:在小球从抛出至落回原地的过程中,小球所受阻力的方向变
化了,所以是变力,如何求这一变力做的功,可分段处理。
点拨:对于变力所做的功,可分段处理,求出每一段上(转换为恒
力)该力所做的功,再求各段上功的代数和,或者求平均力,再
求平均力所做的功。
3、如图在光滑的水平面上,物块在恒力F=100 N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
跟据做功的两个不可缺少的因素可知:
分力F1对物体所做的功等于F1l 。而分力F2的方向跟位移的方向垂 直,物体在F2的方向上没有发生位移,所以分力F2所做的功等于零。 所以,力F所做的功W=W1+W2=W1=F1l =Flcosα
若将位移 l 分解,结果如何?
l1 F 90。
α
l
l2
l1=l cosα l2=l sinα
F
匀速运动
l
当力的方向跟位移方向垂直时,物体在力的方向上没 有发生位移,力对物体不做功,即做功为零。
即 W=0
3、当力的方向与位移方向成某一角度时 物体m在与水平方向成α角的力F的作用下,沿水平方 向向前行驶的距离为l ,如图所示,求力F对物体所做 的功。
由于物体所受力的方向与运动方向成一夹角α,可根据力F的作用 效果把F沿两个方向分解:即跟位移方向一致的分力F1,跟位移方 向垂直的分力F2,如图所示:
力对物体做功的公式
力对物体做功的公式
物理学是一门研究客观世界的自然科学,研究自然界中物质的组成、结构及其运动规律,其中力与物体做功是物理学中重要的概念。通过实验和理论研究,科学家了解到力的本质,并用一系列公式来描述力与物体做功之间的关系。
首先,要定义力,它是一种物体之间的短时间的相互作用,当一个物体对另一个物体施加的力大于另一物体的外力,那么前者就会对后者产生一定的运动影响,这种运动影响就是物体做功。通常情况下,力会引起物体运动方向的改变或是有功率输出,物体做功就是指在物体运动过程中,物体克服受力而产生的功率输出,即物体受外力而做的机械功。
物体做功的公式是用来描述力与物体做功之间的关系的一组数
学公式,它由质量加速度共同组成,可以具体表示为:
功 = m * a,其中 m示物体质量,a示物体加速度。
也就是说,当物体被施加一个外力时,如果物体做功,质量和加速度之间会有一定的关系。如果物体运动方向改变,其加速度也会改变,当运动方向不变时,其加速度也会变为零。
另外,力及物体做功的公式还考虑了物体的速度与加速度的关系,物体的运动速度和力的大小是成正比的,并且物体的速度越大,物体做的功越大,即:
功 = m * v,中 m示物体质量,v示物体的速度。
此外,力与物体做功的公式还考虑了物体的位移与力的关系,物
体的位移与力的大小是成正比的,即:
功 = F * s,中 F示物体上受力的大小,s示物体在受力作用下所移动的距离。
至此,力与物体做功的公式已经探明。这个公式解释了物体受力而运动时所消耗的功率,有助于更好地理解物理学中力和物体做重要概念,也为科学家们提供了一种计算不同物体做功的方法。
如何计算物体的工作和功?
如何计算物体的工作和功?
在物理学中,物体的工作和功是两个重要的概念。工作是指一个力使物体在力的方向上移动一定距离所做的功,而功则是力在力的方向上移动单位距离所做的功。要计算物体的工作和功,需要遵循一定的步骤。
首先,确定物体受到的力的大小和方向。力是一个矢量,它不仅有大小,还有方向。因此,在计算物体的功和工作的过程中,需要明确力的大小和方向。
其次,确定物体在力的方向上移动的距离。在计算物体的功和工作的过程中,需要明确物体在力的方向上移动的距离。这个距离可以是直线距离,也可以是曲线距离,具体取决于物体的运动轨迹。
最后,根据力和距离计算功和工作的值。根据物理学中的公式,功(W)等于力(F)与物体在力的方向上移动的距离(s)的乘积,即W=Fs。而物体的工作则是力在力的方向上移动单位距离所做的功,即1J=1N*m。因此,可以根据力和距离的值计算出物体的功和工作。
需要注意的是,物体的功和工作是标量,它们只有大小而没有方向。同时,功的单位是焦耳(J),力的单位是牛顿(N),距离的单位是米(m)。
力对物体做功的公式
力对物体做功的公式
什么是“力对物体做功的公式”?它是指在一定条件下,力做的功与它所施加的力量、其方向和物体的运动方向之间的关系。它与力学中更广泛的关系牛顿运动定律(也叫力学定律)有关,它是牛顿运动定律的一个特例。
总之,“力对物体做功的公式”是一个流行的物理学术语,它是描述力与物体做功之间元素因果关系的句子。它可以被表示为:
W = F d,
其中W是物体做的功,F是力的大小,d是力的方向和物体的移动方向之间的夹角。从这个公式中可以看出,物体做的功与施加在物体上的力以及这个力与运动移动方向之间的夹角有关。
为了深入解释这个公式,我们先从物体的运动入手,考虑一个力的作用。例如,有一个质量为m的物体,在一个力F的作用下,它做了一次运动,沿一定的路径移动了一段距离s。运动产生的作用,就是力F在这段运动中做了多少功,它可以用物理量功W来表示,而功W也可以用这个公式W=F×d表示:
W=F×d= Fcosθ×s
其中θ是力F和运动方向之间的夹角,s是物体做运动的距离,而Fcosθ则是在这段运动中实际力F的大小。上式与力学定律有关,它让我们了解,在一定的条件下,力的大小以及力的方向和物体的运动方向之间是有关系的。
关于这个公式,还有另一种表示方法,就是使用力学能量定义,
即:
W=ΔE=E2-E1
E2和E1分别表示力施加前后物体能量的变化,也就是力对物体做功的变化。
另外,我们也可以反过来推出“力对物体做功的公式”,以用它来求力的大小和方向。个公式的另一个精妙之处在于,它可以用来推导物体的力学能量。准确地讲,他可以帮助我们解决力学问题,能够准确地表示力的大小和方向,以及物体的动能和势能之间的关系。
九年级上册物理做功知识点
九年级上册物理做功知识点
九年级上册物理做功知识点
1、做功
物理学中规定:作用在物体上的力,使物体在力的方向上通过了一段距离,就说这个力对物体做了机械功(简称“做功”)
2、做功的两个必要的因素
⑴ 作用在物体上的力;
⑵物体在力的方向上通过的距离。
3、功的计算方法
定义:力对物体做的功,等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。
公式:功=力×距离,即W=F·s
单位:在国际单位制中,功W的单位:牛·米(N·m)或焦耳(J) 1J的物理意义:1 N的力,使物体力的方向上通过1m的距离所做的功为1J。
即:1J=1N×1m=1 N·m
注意:在运算过程中,力F的单位:牛(N);距离s的单位:米(m)
4、机械功原理
⑴ 使用机械只能省力或省距离,但不能省功。
⑵ 机械功原理是机械的重要定律,是能量守恒在机械中的体现。
5、功率
⑴ 功率概念:物理学中,把单位时间里做的功叫做功率。
⑵ 功率的物理意义:功率是表示做功快慢的物理量。
⑶ 功率计算公式:功率=功/时间
符号表达式:P=W/ t推导式p=Fv(F单位是N,V单位是m/s)
⑷ 功率的单位:在国际单位制中,功的单位是焦耳,时间的单位是秒,功率的单位是焦耳/秒
注意:功率的单位有一个专门名称叫瓦特,简称瓦,符号是W,这个单位是为了纪念英国物理学家瓦特而用他的名字命名的。1W= 1 J / s
物理学习方法总结
重点关注实验:
物理实验可以帮助我们更好的理解相关规律并能更深入理解好公式。同时物理的电学和力学实验是中考的压轴题,今年的长春中考物理压轴题就将难度加大,把浮力和电学综合在一起,很多小伙伴都没答好。对于实验,最基本的要求是我们要认真观察实验现象,总结实验结论,掌握物理研究方法、学会从实验数据中归纳总结出物理规律,并能画出相关图像。学会处理实验中出现的问题。
初中物理有关物体克服力做功的理解
初中物理有关物体克服力做功的理解
物体克服力做功指的是当一个物体受到外力作用,以克服外力对其施加的阻力移动一
定距离时,外力对物体所作的功。物体克服力做功的大小取决于外力大小、物体移动的距
离以及外力与物体移动方向的夹角。
我们来看一个例子。假设有一个小球在水平地面上滑动,水平地面光滑无摩擦力,小
球受到一定大小的力推动向前滑动。这个外力对小球所作的功就是物体克服力做的功。
在这个例子中,小球受到的外力为F,物体移动的距离为d,外力与物体移动方向的夹角为θ。根据功的定义,外力对物体所作的功为W=Fdcosθ。
从这个式子可以看出,物体克服力做的功与外力的大小成正比,也就是说,外力越大,物体克服力做的功就越大。
物体克服力做的功还与外力与物体移动方向的夹角有关。如果外力与物体移动方向的
夹角为0度,也就是外力与物体移动方向重合,那么cos0°=1,此时外力对物体所作的功最大。如果夹角大于0度小于90度,cosθ的值在0到1之间,所以外力对物体所作的功也会减小。而当夹角为90度时,外力对物体所作的功为0,因为cos90°=0。
力的做功及功的计算公式
力的做功及功的计算公式
力的做功是物理学中的基本概念之一,它描述了力对物体产生的效果。在本文中,我们将探讨力的做功以及与之相关的功的计算公式。
一、力的做功的概念
力的做功是指当一个力作用于一个物体时,通过该力作用的距离对物体所进行的能量转化。以字母W表示力的做功,单位为焦耳(J)。力的做功可以使物体的动能发生改变,或者对物体进行加热等。
二、力的做功的计算公式
力的做功可以通过力和物体的移动距离以及这两者之间的夹角来计算。如果力的方向与物体的位移方向相同,则力的做功为正值;如果力的方向与物体的位移方向相反,则力的做功为负值。
1. 当力的大小恒定且与位移方向相同时,力的做功可以使用以下公式计算:
W = F * S
其中,W表示力的做功,F表示力的大小,S表示物体的位移距离。
2. 当力的大小恒定且与位移方向垂直时,力的做功可以使用以下公式计算:
W = F * S * cosθ
其中,θ表示力与物体位移方向的夹角。
3. 当力的大小不恒定或力的方向与位移方向不同且不垂直时,我们
需要进行积分运算来计算力的做功。
三、力的做功的实例分析
为了更好地理解力的做功及其计算公式,我们来看一个实际的例子。
假设有一个质量为2kg的物体,被水平拉力为10N的绳子沿水平方
向拉动10m远,求力的做功。
根据第一种情况的计算公式,我们可以得到:
W = F * S = 10N * 10m = 100J
这意味着力的做功为100焦耳。
四、结论与应用
力的做功是力学中重要的概念之一,可以帮助我们理解物体与力之
间的相互作用过程。通过计算力的做功,我们可以量化力对物体所产
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力做功和物体做功
陕西省宝鸡市陈仓区虢镇中学赵乖文
在教学内容进行到“功”的部分有关静摩擦力做功的问题时,有同学提出一个问题:“百米运动员在加速起跑阶段,地面有没有给运动员做功?”
这个问题一提出,马上引来激烈的争论。学生大致分为两派:一派认为,地面给运动员做了功,因为运动员在加速阶段要受到地面给他静摩擦力的作用,这个静摩擦力即为运动员受到的合外力,运动员动能增加的量就等于静摩擦力给运动员做的功,也就是地面给运动员做了正功;另一派认为,运动员加速过程中,受到了地面给运动员静摩擦力的作用,但是由于地面的位移为零,所以摩擦力给运动员不做功。
乍看起来,两派似乎说的都有道理。我们暂且不去讨论谁对谁错,我们知道,功是能量转化的量度,即:力做的功的值等于相应的能量的转化的值。那么在运动员加速过程中,能量的转化和物体做功之间有怎样的关系呢?只要弄清了这个问题,那么上面的问题也就迎刃而解了。
我们不妨先来讨论另一个题,从中可以得到关于上题分析的启示。
一人坐在一小船内,通过轻绳与岸上的卷扬机相连,船到岸的距离为d,船受到水的阻力恒为f。
①若卷扬机不转动,人收绳,使船仍以速度v匀速靠岸:在船靠岸的过程中,由于
船做匀速运动,则有,拉力F做的功为:W=F S=f S,这个过程中,力的做功事
实上是通过人做功来实现的。也就是说,是由受力物体对自己做功的,做功的值等于fS。人体内的化学能转化为机械能,最后转化为内能。
②若卷扬机转动,人拉着绳但不收绳,使船仍以速度v匀速靠岸:在此过程中,船
和人的整体受力和上一过程中完全相同。即,拉力F对船人整体做功仍然为
。但与上面不同的是,人虽然拉着绳,受到绳的拉力和刚才相同.但我
们也不难发现,人在这儿仅仅起固定绳子端点的作用。也就是说和把绳子固定在船头没有本质差别。人其实没有做功,而是由卷扬机来对船和人的整体做功。即,如果我们把绳子看做媒介的话,施力物体将成为卷扬机,是由卷扬机来做功的做的功为
即电能转化为机械能,最后转化为内能的。
③.若卷扬机转动,人也匀速收绳.船仍然以速度匀速靠岸.在此过程中,拉力对
船和人的整体做功仍然为。由上面的论述不难看出。人对船和人的整体做功不为零,卷扬机对船和人的整体做功也不为零。假设人收绳的长度为卷扬机
收绳的长度为则必有而人做功卷扬机做功为,即
,也可以转化为:(表示力对物体做功,表示施力物体做的功,表示受力物体做的功),通过这种表示,把力做功问题转化为物体做功问题。
回过头去再看地面对百米运动员的做功问题,已经变得很简单了,之所以两派能相互激烈争论,其原因就在于都在用力的做功去解决物体做功问题,而不能准确的反映做功过程,从而导致错误或缺乏说服力。分清力做功和物体做功的关系,结论自然得出:
在运动员加速过程中,摩擦力对运动员做功,地面对运动员做功,运动员自
身做功则=+,由于地面对运动员无能量转化,则= 。
力对物体做功和物体对物体做功是统一过程的不同表现形式,即:力的做功是通过物体做功完成的。而具体到某一过程中,力的做功究竟是通过哪个(或哪些)物体做功来完成的,我们要结合能的转化来进行分析。若题目涉及到物体做功的问题,可以
通过=+(表示力对物体做功,表示施力物体做的功表示受力物体做的功)表达式,把力做功转化为物体做功再来解决。