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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为作用在物体上的力F与物体的位移s两个矢量的夹角。一般来说这种方法在计算的时候只适用于恒力做功。 用单位可知,W的单位为N*m,国际单位制中功的单位为焦耳(J)。焦耳被定义为用1牛顿的力对物体使其发生1米的位移所做的机械功的大小。
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)。 做功的五大方法 高中物理中计算功的方法有如下五个: (1)按照定义求功,即:W=Fscosθ。F与s都是矢量,在找角度的时候,一定要注意要找的是矢量的夹角,而不是两条直线的夹角。 (2)用动能定理F合s=W=ΔEk求功。 这个公式既可以求解合外力做的功,也可以计算某个里所做的功。 (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。 借助p-V图来计算做功大小,同学们可以通过借助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;我们这里讨论的主要是力学求功的计算方法,其他章节,类似于逸出功等不在讨论之列。 (5)用功能关系、机械能守恒定律、能量守恒定律来求功。 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)一对相互作用的滑动摩擦力做的总功总为负。
功率的概念 功率是描述做功快慢的物理量。功是单位时间内力做的功。 功率的单位是瓦特(w),日常生活生产中也常用千瓦(kw)来作功率单位。 注意,千瓦时是能量的单位,我们日常生活中的一度电就是一千瓦时的意思。 功率的公式 功率的定义式:P=W/t ,当t不是无穷小量时,公式所求出的功率是时间t内的平均功率。 功率的另一个计算式:P=Fvcosθ,其中θ是力与速度间的夹角。该公式有两种用法: ①求某一时刻的瞬时功率。这时F是该时刻的作用力大小,v取瞬时值,对应的P为F在该时刻的瞬时功率; ②当v为某段位移(时间)内的平均速度时,则要求这段位移(时间)内F必须为恒力,对应的P为F在该段时间内的平均功率。 重力的功率可表示为P=mgvcosθ,即重力的瞬时功率等于重力和物体在该时刻的竖直分速度之积。 |
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