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高中物理做功公式和相关例题

2026-10-18 09:13:00信息公告117

高中物理做功公式:xSn物理好资源网(原物理ok网)

1. W=FS,功的大小等于力乘以力的方向上移动的距离。xSn物理好资源网(原物理ok网)

2. W=Pt,功的大小等于功率乘以时间。xSn物理好资源网(原物理ok网)

相关例题:xSn物理好资源网(原物理ok网)

例题一:一个质量为50kg的人,在100米高的楼房上跳下来,下落过程中受到的空气阻力为25N,求人下落时合力做的功。xSn物理好资源网(原物理ok网)

分析:人下落时受到重力和空气阻力作用,这两个力对人有冲量,由动量定理可知,合力的冲量等于动量的变化,所以合力做的功等于动量的变化。xSn物理好资源网(原物理ok网)

解:取竖直向下为正方向。由动量定理得:$F_{合}t = mv - mv_{0}$,其中$v$为末速度,$v_{0}$为初速度。末速度$v = \sqrt{2gh + v_{0}^{2}}$,初速度$v_{0} = 0$。xSn物理好资源网(原物理ok网)

由于阻力大小恒为$f = 25N$,所以合力$F = mg - f = 25N$,方向竖直向下。xSn物理好资源网(原物理ok网)

由动能定理得:W = \frac{1}{2}mv^{2} = \frac{1}{2}mv_{0}^{2} + \frac{1}{2}mv^{2} - \frac{1}{2}mv_{0}^{2} = \frac{1}{2}mgh + \frac{1}{2}mv^{2} - \frac{1}{2}mv_{0}^{2} = \frac{1}{2}mgh + \frac{1}{2}(mg - f)s = 375JxSn物理好资源网(原物理ok网)

例题二:质量为5kg的物体在水平地面上滑动时受到的摩擦力为重力的0.1倍,物体受到水平方向的拉力为5N时,物体在水平方向上受到的合力多大?xSn物理好资源网(原物理ok网)

分析:物体在水平方向受拉力和摩擦力作用,这两个力大小相等方向相反,所以物体在水平方向受到的合力为零。xSn物理好资源网(原物理ok网)

解:物体受到的摩擦力为:f = mg \times 0.1 = 5kg × 9.8N/kg × 0.1 = 4.9NxSn物理好资源网(原物理ok网)

因为物体在水平方向受到的拉力和摩擦力大小相等、方向相反、作用在同一直线上,所以物体在水平方向受到的合力为零。xSn物理好资源网(原物理ok网)

高中物理中,做功的公式是W = Fsα,其中F是力,s是位移,α是力与位移的夹角。相关例题如下:xSn物理好资源网(原物理ok网)

例题:一个质量为50kg的人,沿着长150m、坡度为15%的坡路登山。他到达斜坡中点时,稍稍休息了一会儿,接着沿同一坡路下山,到达同一高度处比上山时多用2分钟。已知下山时人的运动速度比上山时快,求此人上山时的速度。xSn物理好资源网(原物理ok网)

解析:上山过程中,重力做负功,大小为Gh = mgh,其中h为斜坡的高度。而人对山所做的正功为W = Fsα = mghcosθ,其中θ为斜坡的坡角。设人上山所用的时间为t,则有s = vt + vt/2,其中v为上山速度。下山过程中,重力做负功仍为mgh,人对地面的正功仍为W = Fsα = mghcosθ。设下山所用的时间为t + 2min,则有s = (v + 1/2v)t + (v - 1/2v)(t + 2),其中v为下山速度。将上述数据代入并联立方程后可得v = 3m/s。xSn物理好资源网(原物理ok网)

这道例题综合考查了做功公式和运动学公式,需要学生灵活运用相关知识才能正确解答。xSn物理好资源网(原物理ok网)

高中物理中的做功公式主要包括恒力做功的公式W=FScosθ和动能定理表达式W总=ΔEk。其中,恒力做功的公式适用于任何运动情况,而动能定理则适用于变力的情况。xSn物理好资源网(原物理ok网)

在具体应用中,学生需要理解做功的两个必备条件:一是作用在物体上的力;二是物体在力的方向上发生位移。此外,还要注意恒力做功与物体运动路径无关,只与力的大小、方向和位移有关。xSn物理好资源网(原物理ok网)

以下是一些常见问题及解答:xSn物理好资源网(原物理ok网)

1. 问:如果力是变力,那么做功应该怎么计算?xSn物理好资源网(原物理ok网)

答:对于变力做功,通常需要用到微积分知识,即微分法。可以先求出在某个极短位移内,力的平均值,再乘以位移得到总功。xSn物理好资源网(原物理ok网)

2. 问:动能定理如何应用?xSn物理好资源网(原物理ok网)

答:动能定理可以用来解决变力做功问题,或者在物体运动过程中多个力共同作用的情况下使用。只需要注意选择研究对象的动能变化,并考虑所有外力和内力做功的总和。xSn物理好资源网(原物理ok网)

3. 问:在什么情况下,摩擦力可以做正功、负功或不做功?xSn物理好资源网(原物理ok网)

答:摩擦力做功与路径有关。当物体在摩擦力的方向上运动时,摩擦力对物体做负功;当物体没有在摩擦力的方向上运动时,摩擦力不做功。xSn物理好资源网(原物理ok网)

例题:一个质量为m的物体,在恒力F的作用下,从静止开始沿水平面匀加速直线运动,已知摩擦因数为μ。求恒力F做的功。xSn物理好资源网(原物理ok网)

解析:物体受到重力、支持力和摩擦力三个力的作用。由于物体在竖直方向上没有位移,所以重力不做功。而摩擦力方向与物体运动方向相反,所以摩擦力做负功。因此,恒力F做的功等于合力做的功。根据牛顿第二定律和匀变速直线运动规律,可以求得合力的大小为F合=F-μmg。根据功的公式W=FScosθ,可求得恒力F做的功为W=FScosθ=(F-μmg)·(x·cosθ)。其中x为物体在恒力方向上的位移,θ为恒力与位移方向的夹角。xSn物理好资源网(原物理ok网)

总结:高中物理中的做功问题需要理解做功的两个必备条件,掌握恒力做功和动能定理的计算方法,并注意选择合适的研究对象和过程来解决问题。xSn物理好资源网(原物理ok网)