物理 · 高中 · 约 7 分钟

功功率与动能定理:正负功判断、机车启动两种模式

功的正负判断(W = Flcosα 里 α 是力与位移的夹角)和机车启动两种模式是计算题双热点;动能定理「合外力的功等于动能变化」一句话覆盖全程,变力、曲线运动都能用,是高中解题第一大利器。

功与功率

物理量公式判断要点
功W = Fl·cosαα < 90° 正功;α = 90° 不做功;α > 90° 负功
合力的功各力做功的代数和,或合力乘位移功是标量,直接加减
平均功率P = W/t一段时间内做功快慢
瞬时功率P = Fv·cosα(F 与 v 同向时 P = Fv)某时刻的做功快慢

机车启动的两种模式

模式过程最终状态
恒定功率启动v 增大 → 牵引力 F = P/v 减小 → a 减小,做加速度减小的加速运动a = 0 时匀速,最大速度 vmax = P/f(f 为阻力)
恒定加速度启动F 恒定先匀加速;功率达到额定值后转为「恒功率」阶段最后同样以 vmax = P/f 匀速

动能定理

  • 内容:合外力对物体做的功等于物体动能的变化,W合 = ½mv₂² − ½mv₁²
  • 最大优势:不问中间过程——变力做功、曲线运动、多过程问题只需关注始末状态
  • 重力做功与路径无关:WG = mgh(下降取正),只与始末高度差有关
  • 应用步骤:定对象和过程 → 分析各力做功(含正负)→ 求代数和 → 列 W合 = ΔEk

辨析:摩擦力一定做负功吗

不一定。摩擦力可以对物体做正功——行李箱放上传送带后被摩擦力向前加速,摩擦力与位移同向做正功;也可以不做功(物体未动时的静摩擦)。做功正负只看力与位移(或速度)的夹角,与力的性质无关。判断口诀:动力功正、阻力功负只是通俗说法,本质看夹角。

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