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解决力做功问题的常用方法
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在力做功的问题中,如果力是恒定的,而且物体的运动又是一个单一的直线运动,那么该力所做的功可根据公式:w=fscosθ来计算;如果力f是变力,或者该物体的运动是一个复杂的运动,那么力对物体所做的功该怎样计算呢?以下归纳了对较复杂的力做功问题的几种常用解决方法: 一、微分法。把物体的运动过程细分为无数多个小段,在每一个小段中力f可看作是一个恒力,即可应用公式w=fscosθ计算每一个小段中力f所做的功,再进行累加就可得出整个运动过程力f对物体做的总功。如: 例一、半径为r的转盘边缘上一点受到一个大小不变的力f作用,若转盘在转动一周的过程中力f的方向保持在作用点的切线方向上,求此过程力f所做的功。 分析:转盘转动一周,力f的作用点的位移为零,但是应该注意到力f是变力(其大小不变,但方向不断变化),所以不能直接应用公式w=fscosθ,否则w=fs=0。我们可以把整个圆周等分为无数多个小段,那么每一小段圆弧都可近似地看作一段直线∆s,即力f的作用点的位移为∆s,且力f的方向与位移∆s的方向相同。由于时间极短,在这一过程中可认为力f是一个恒力。所以此过程力f做功∆w=f∆s,那么转盘转动一周力f做的总功w=f(∆s+∆s+∆s+……)=2πrf。
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