如何判断力对物体做正功还是负功?

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功,这个概念在初三物理就开始提到了。初中物理的功较简单地介绍了功的概念及运算,而高中物理提到的功,在难度和深度上是另外一个层次了。很多同学学到功能这个内容时感到真的很吃力,甚至一副看到天书的感觉。所以,针对力对物体做何种功的理解,无忧物理学习网就总结几个要点,供大家学习。

一、利用夹角判断正功、负功和不做功

力可以对物体做正功、负功、甚至不做功。判断力对物体做哪种功,根据定义通常做法是判断这个力与物体的位移的夹角。如果夹角00≤α<900,该力做正功;α=900时,该力对物体不做功; 900<α≤800,该力做负功。

实际上,这个判断条件是有前提的,就是物体做直线运动。换句说,如果物体做曲线运动,我们就很难找到这个角度了。那么怎么办呢?

我们都知道,物体做曲线运动时,速度时刻发生改变,所以要想判断力对物体做哪种功,可以利用力与速度的夹角来判断力做哪种功。

综上的说,我们判断一个力对物体做哪种功,最简单直接方法就是:判断该力与速度的夹角在哪个范围:

1、夹角00≤α<900,正功

2、夹角α=900,不做功

3、夹角900<α≤800,负功

如何判断力对物体做正功还是负功?

这个判断方法既适用于曲线运动,也适用于直线运动。

1、图所示,物体静止在斜面上,现使物体随着斜面一起向右匀速运动,通过一段位移,则(  )
如何判断力对物体做正功还是负功?

A.静摩擦力对物体做了正功

B.支持力对物体做了负功

C.重力对物体做了正功

D.合外力对物体做功为零

答案:ABD

解析:物块向右做匀速直线运动,受力平衡,物体受重力(方向竖直向下)、支持力(垂直斜面向上)、摩擦力(沿斜面向上),物体的速度方向水平向右,所以摩擦力与速度的夹角为锐角,做正功;支持力与速度夹角为钝角,做负功;重力与速度夹角为90度,对物体不做功。由于物体的合力为零,故做功为零。

二、利用作用力与反作用力来判断力做何种功

有时,有些物体的受力较为复杂,要想判断这个物体的受力做何种功也难以分析,此时可以转换分析对象,然后利用作用力与反作用力来判断力的做功情况。

2、如图,在加速向右运动的车厢中,一人用力向前推车厢(人与车厢始终保持相对静止).则下列说法正确的是(  )

如何判断力对物体做正功还是负功?

A.人对车厢做正功

B.人对车厢做负功

C.人对车厢不做功

D.无法确定人是否做功

答案:CD

解析:首先如果要分析人对车厢的力有两个,一个是推力,另外一个是脚与车厢的静摩擦力,按照正常思路分析车的受力就会很复杂,因为车受到水平方向的力有:手对车厢的推力F1(向左),脚对车厢地板的静摩擦力F2(向右),同时还有地面对车向右滑动摩擦力(向右),汽车的牵引力F3(向左)。虽说汽车向左做加速运动,由牛顿第二定律存在:F1+F3>F2+f,而且F1做正功,F2做负功,由于不知道fF3的关系,也就无法知道F1F2关系,因此这两个力的总功正负难以确定。

于是将研究对象转换为受力情况较简单的人,在水平方向人受到车厢壁向右的力F1和车厢地板对人向左的静摩擦力F2,这两个力的合力使人产生向左加速运动的加速度,合力是动力,对人做正功,表示车厢对人做正功,由牛顿第三定律知,人对车厢的作用力向右,是阻力,所以人对车厢做负功,故CD正确.
故选:CD
如何判断力对物体做正功还是负功?

三、正功、负功或不做功与运动状态无关

这里要特别注意地方,我们判断一个物体做正功、负功还是不做功,与物体的运动状态是没有关系的,而是根据力与速度的夹角范围来判断。

3、如右图所示,电梯与水平地面成θ角,一人站在电梯上,电梯从静止开始匀加速上升,到达一定速度后再匀速上升.若以FN表示水平梯板对人的支持力,G为人受到的重力,f为电梯对人的静摩擦力,则下列结论正确的是(  )

如何判断力对物体做正功还是负功?

A.加速过程中f≠0fFNG都做功

B.加速过程中f≠0FN不做功

C.加速过程中f0FNG都做功

D.匀速过程中f0FNG都不做功

答案:A

解析:匀加速上升时,人受到重力,支持力(竖直向上)和静摩擦力(水平向右),通过与速度的夹角可以判断出重力与速度成钝角做负功,支持力和摩擦力与速度成锐角做正功,A对;B错;C错;

匀速阶段人只受重力和支持力等大反向,重力做负功,支持力做正功,摩擦力为零,D错。

易错点拨:本题易错两个地方,一是支持力方向误以为垂直斜面上,另一个是静摩擦力方向判断出错。二是夹角不知道如何找。

实际上,本题人的接触面是水平面,而不是斜面,所以支持力竖直向上,而不是垂直斜面向上。另一个方向,关于静摩擦力的方向判断,由于物体向上加速,说明合外力沿斜面向上,这就意味着静摩擦力是水平向右。

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