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淺析幾種內(nèi)力做功問題?

2024-11-20 03:02:29營銷對象1

功的理解和計算是高中物理教學(xué)的重點和難點,特別是涉及內(nèi)力做功的問題,,學(xué)生往往照搬課本上的規(guī)律和公式來分析從而得出錯誤的結(jié)果,,在此筆者將從事多年教學(xué)實踐中學(xué)生遇到的幾種難以理解的內(nèi)力做功問題加以歸納分析,。

一,、 彈簧內(nèi)力做功

輕彈簧一端固定,,另一端在外力作用下,,緩慢拉伸,,彈簧在固定端受到的拉力對彈簧不做功,而在拉伸端,,外加的彈力對彈簧做正功,,外力做功之和為正值,彈簧的動能增加量為什么卻為零呢,?其實,,在彈簧內(nèi)部,當(dāng)彈簧拉伸時,,產(chǎn)生使彈簧收縮的內(nèi)力,,產(chǎn)生內(nèi)力的各部分之間相互遠離,彼此做負功,,使彈簧的彈性勢能增加,,這時彈簧不宜看成質(zhì)點,而應(yīng)看成由無數(shù)個質(zhì)點構(gòu)成的質(zhì)點組,,由質(zhì)點組的動能定理可知:彈簧受到的外力做功與內(nèi)力做功之和等于彈簧的動能的增量,,而彈簧的動能增量為零,故外力做功和內(nèi)力做功之和為零,外力做功的數(shù)值等于彈簧克服內(nèi)力做功使彈性勢能增加的數(shù)值,。

二,、 人體內(nèi)力做功

人由一樓勻速走到三樓,樓梯對人的支持力做功嗎,?是什么形式的能轉(zhuǎn)化為人的重力勢能,?從功和能的關(guān)系分析,如果樓梯的支持力對人做功,,則樓梯必然給人提供能量,事實上人上樓時不可能從樓梯中得到能量,,因此樓梯對人不做功,。也可從做功的角度來分析,根據(jù)功的定義:一個物體受到力的作用,,如果在力的方向上發(fā)生一段位移,,這個力就對物體做了功。這里的位移應(yīng)是力的作用點的位移,,但對于單個質(zhì)點來說,,物體位移與力的作用點的位移是統(tǒng)一的。若物體不能看做質(zhì)點,,此時力的位移只能是力的作用點的位移,。人在蹬樓時,腳與地面接觸存在彈力時,,腳掌與地面之間并沒有相對運動,,支持力并沒有使腳掌發(fā)生位移,而腳騰空而起向上時,,腳與樓梯之間的彈力消失,,所以支持力對人不做功。

實際人在蹬樓時,,已不能把人看成一個質(zhì)點來處理,,而從質(zhì)點組的動能定理來看,人所受外力和身體各部分之間內(nèi)力做功之和等于人的動能增量,,人勻速走動時,,內(nèi)力和外力做功之和為零。在蹬樓時,,人通過肌肉收縮做功,,也就是自己的內(nèi)力做功,把人體的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機械能和內(nèi)能,。人體對自身做功的例子很多,,例如:爬桿、跳高,、跳遠,、蹦床,、跑步等,分析的方法是一樣的,,人體的內(nèi)力做功可以使人的動能或勢能增加,,也說明系統(tǒng)內(nèi)力做功可以改變自身的機械能。

三,、 汽車內(nèi)力做功

牽引力實際上是使汽車產(chǎn)生加速度和對汽車做功的等效力,。汽車受到的摩擦力對汽車產(chǎn)生加速度但不能對汽車做功,而汽車發(fā)動機產(chǎn)生的內(nèi)力對外做功但又不能產(chǎn)生加速度,。所以牽引力是內(nèi)力和外力的綜合作用效果,,它既包含內(nèi)力,也包含外力,,它具有內(nèi)力和摩擦力的雙重性,。當(dāng)考慮加速度時,內(nèi)力不起作用,,牽引力等于前后輪摩擦力的合力,,即f牽=f后-f前=ma;當(dāng)考慮做功時,,摩擦力不起作用,,牽引力等于內(nèi)力,即f牽=f內(nèi),,f內(nèi)

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