做功功有正负之分功是标量,不存在方向问题,但有正负之分,当90°<α<180°时,cosα<0 , 所以W<0 ,这就是力F做负功的情形
此时力F的方向或力F在位移方向的投影与物体运动的方向相反,力F是阻碍物体运动的力(力F也称为阻力),这时我们说力F对物体做负功,W取负值;或者说运动物体克服阻力做了功,这时W取绝对值
当o°<α<90°时,cosα>0 , 所以W>0 ,这就是力F做正功的情形
此时力F的方向或力F在位移方向的投影与物体运动的方向相同,力F是推动物体运动的力(这时力F也称为动力),当α=90°时,cosα=0 , 所以W=0 ,这说明与位移方向垂直的力不做功
例如一个物体在粗糙的水平面上匀速滑行,动力和摩擦力分别做正功和负功,重力和支持力所做的功为零
从牛顿第二定律来看,方向与物体位移方向相同的力使物体加速,方向与物体位移方向相反的力使物体减速,垂直于位移方向的力对于物体在该位移上的加速度没有影响,从功的观点来看,分别对应于正功、负功和零
功的正负不影响功的大小如-10J<-20J
变力所做的功我们知道的公式 W=FS 仅对做功过程中F大小和方向不变的情况下才是正确的,那么在做功过程中F的大小或方向是变化的情况下,功的大小应该如何计算?在这种情况下,中学阶段我们有四种方法解决变力做功问题一、平均值法:此法适用于力的方向不变,大小随位移(时间)成线性关系时,例如某个力F施加在物体上,F=kx,则W=(F1+F2)s/2
二、微元法:此法适用于力的大小不变,方向变化时,应将位移S细分为许多微小位移dS ,在每段 dS上可近似认为F的方向是不变的,这样F在这段dS上所做的功dW仍可表示为 dW=FdS, 力在每段dS上所做的功dW累加起来就可得到F在整段位移S上所做的功W
在大学阶段,常用微积分来解决变力做功问题,则在dS位移上,力F的大小和方向近似不变,积分可得变力所做的功三、等效替代法:此法适用于某变力所做的功和某个恒力的做的功相等时
四、图像法:画出F-S图像,则图像所包围的面积就是力所做的功,常用于力与位移成线性关系时
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