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初中物理竞赛变力做功问题

发布时间:2014-05-22 11:51:49  

变力做功问题的 处理方法
麻城博达学校八年级学部 谌受柏
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恒力(做功过程中力的大小、 方向都不变) 问题,初中阶段直接应用公式W = Fs来求解,高 中阶段应用公式 W = Fscosα来求解。 变力(力的 大小、 方向在做功过程中发生了变化) 做功问 题,就很难套用公式了,而且初中教材对该类问 题没有任何提及。 然而,在初中物理竞赛试题中, 变力做功试题常有出现。 那么,在初中知识的范 围内如何处理有关变力做功的问题呢 ?
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处理变力做功问题的基本思路

? 1.应用功的基本计算公式

? 2.应用平均力计算 ? 3.用机械能守恒定律求变力做功

? 4.应用功能关系

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用功能原理求解

? 功能原理是除重力以外其它 力的功等于机械能的变化.因 此我们只需知道机械能的变 化便可求变力的功。

? 例1(2014蚌埠二中预录)、如图所示,一重为G=100N的 均匀厚长钢板借助于一圆柱形铁桶将其一端向上抬起,圆柱 形铁桶半径为R=0.5m,厚长钢板AO的O端用铰链固定于地 面,AO长为5R,各处摩擦均不计,现用通过圆柱形桶圆心 的水平向左的推力F使圆柱体水平向左缓慢移动。 (1)当厚钢板与地面夹角θ=30°时,厚钢板受圆柱形桶的支 持力N为多少?(tan15=0.27 sin30= 0.5 can30=0.866) (2)当圆柱形桶使厚钢板与地面的夹角θ从30°变为60°的过程 中,推力F做的功W为多少?

? 例2 (2012·华师一附) 学校教室朝正南窗的 ? 气窗,窗框长L = 0. 8m ,宽 D = 0. 5m ,气窗的总 质量为 6kg ,且质量分布均匀。 某同学用一撑 杆将气窗撑开,使气窗与竖直墙面成37° 角,且 撑杆与窗面相垂直,不计撑杆重力,如图1 所示。 试求:在无风的日子里,不考虑摩擦阻力,则把此气窗推开 37° 角 至少需做多少功 ?(已知:sin37°= 0. 6 , cos37°= 0. 8 , g = 10N/ kg)

? 3.(全国应用物理竞赛) 螺旋常和杠杆连接在一起使用, 达到省力的目的,那么使用螺旋时如何省力的呢?下面以 举重螺旋(千斤顶)为例进行分析.下图为举重螺旋的结 构示意图,设螺距为h,螺旋手柄末端到螺旋轴线的距离为L, 当螺旋旋转一周时,重物被升高一个螺距.若这个螺旋的 机械效率为η,用它将重力为G的物体举起,需要作用在手 柄上的动力F为 _________ .

? 2 利用平均力求解 ? 公式W = F·s可以转变成W = F·s。 但应用此公式时应注意 F是s 的一 次函数。 (先求出F的平均值,再求W)

? 例1 (2013·浙江余姚一中预录) ? 某同学利用如图 2 所示的装置从2m深的水池池底 打捞起一块实心的正方体大理石,要把大理石从水 中提起,该同学至少需要544N的竖直向上的拉力 F, 则要把大理石提离水面,计算该同学至少要做多少 功 ? (已知大理石的密度

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