题目:
一位重为500N的运动员,在10s内用100N的水平推力使一重物在水平地面上匀速前进了20m,求运动员对物体做的功和功率。
例题分析:
【分析】
(1)已知运动员对物体施加的力为$F = 100N$,物体移动的距离为$s = 20m$,根据公式$W = Fs$可求做的功;
(2)已知做功的时间为$t = 10s$,根据公式$P = \frac{W}{t}$可求功率。
【解答】
运动员对物体做的功:$W = Fs = 100N \times 20m = 2000J$;
功率:$P = \frac{W}{t} = \frac{2000J}{10s} = 200W$。
答:运动员对物体做的功为$2000J$;功率为$200W$。
题目:一物体从高处自由下落,经过10秒落地,求:
(1)该物体下落时的高度;
(2)该物体最后1秒内下落的距离。
【相关例题】
(1)已知一物体在水平面上做匀加速直线运动,经过5秒后速度达到10米每秒,求该物体在水平面上运动的位移。
(2)一辆汽车在平直公路上以速度v行驶,突然发现前方有一障碍物,司机立即刹车,经t秒停止。求这段时间内汽车所走的位移。
【分析】
(1)物体自由落体运动,根据自由落体运动规律求解即可。
(2)物体刹车运动,根据匀变速直线运动规律求解即可。
【解答】
(1)物体下落的高度为:$h = \frac{1}{2}gt^{2} = \frac{1}{2} \times 10 \times 10^{2}m = 500m$
(2)物体最后1秒内下落的距离为:$h_{1} = gt_{2} - \frac{1}{2}gt_{2}^{2} = 5 \times 9 - \frac{1}{2} \times 10 \times 9 = 4.5m$
【拓展】
(1)在平直公路上行驶的汽车,当速度达到最大时,其加速度大小为多少?
(2)一辆汽车在平直公路上以速度v行驶,突然发现前方有一障碍物,司机立即刹车,经t秒停止。若汽车刹车时加速度大小为a,求汽车在t秒内的位移。
【分析】
汽车速度达到最大时,其加速度为零。根据匀变速直线运动规律求解即可。
【解答】
汽车在t秒内的位移为:$x = vt - \frac{1}{2}at^{2}$
题目:
一物体从高为H处自由下落,经过时间t到达地面,求重力对物体所做的功和功率。
例题:
假设一个质量为m的物体从高为H=1.8m的地方自由下落,经过时间t=2s到达地面。求重力对物体所做的功和功率。
解题过程:
根据自由落体运动公式,有:
$H = \frac{1}{2}gt^{2}$
代入数据可得:
$H = \frac{1}{2} \times 10 \times 2^{2} = 10m$
重力对物体所做的功为:
$W = mgh = mg \times 10 \times 1.8 = 18mg$
重力对物体做功的功率为:
$P = \frac{W}{t} = \frac{mgH}{t} = \frac{mg \times 1.8}{2} = 9mg$
总结:重力对物体所做的功等于物体运动位移与重力的乘积,而重力做功的功率等于重力与运动速度的比值。在自由落体运动中,物体下落的高度与时间成正比,因此可以通过求解位移来求得重力做功和功率。
常见问题:
1. 如何求解重力做功和功率的数值?
2. 在不同情况下,如何求解重力做功和功率?
3. 如何根据运动状态选择合适的公式求解重力做功和功率?
4. 在求解重力做功和功率时,需要注意哪些问题?
