圖甲可得重力和位移方向一緻,可以用W=Fl來計算功,可以得出WG=mgΔh=mgh1-mgh2。
圖乙物體沿斜面運動的距離是l,在這一過程中重力做的功是WG=(mg cos θ)l=mgΔh=mgh1-mgh2,從B′沿水平方向運動到B的過程中,重力不做功,所以整個過程重力的總功仍然是WG=mgh1-mgh2。
把圖丙無限細分為若幹個小斜面(圖乙的情景),沿每個斜面運動時重力的功加起來就是從A運動到B重力做的功。
WG=mgΔh1+mgΔh2+mgΔh3+…
=mg(Δh1+Δh2+Δh3+…)
=mgΔh
=mgh1-mgh2。
得出結論:
1.物體運動時,重力對它做的功隻與物體運動的始末位置有關,而與物體運動的路徑無關。
2.重力做功與路徑無關的理解:通常情況下,重力是恒力,而恒力做功W=Fl cos α,就是力F與在力F方向上的位移的乘積,而重力方向上的位移與路徑無關,隻與高度差Δh有關。
3.重力做功的特點可以推廣到任一恒力做功,即恒力做功的特點為:與物體運動的具體路徑無關,隻與起點和終點兩個位置有關,恒力做的功等于力與沿着力方向的位移的乘積。
4.物體在同一水平面上運動時,重力總是不做功。
5.物體的豎直位移等于零,則重力做功的代數和等于零,但過程中重力并不一定不做功。
值得注意的是:在物體運動的過程中重力可能會反複做正功、負功,但是這些正功、負功高度差相同的部分就會抵消,無論往複多少,最後隻看始末位置的高度差;往上運動重力做負功,往下運動重力做正功,其值都為mgΔh,Δh為始末位置的高度差。
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