跟踪演练1 变速直线运动的物体的速度为v(t)=1-t2,初始位置为x0=1,求它在前2秒内所走的路程及2秒末所在的位置.
解 当0≤t≤1时,v(t)≥0,当1≤t≤2时,v(t)<0.
所以前2秒钟内所走的路程
s=v(t)dt+[-v(t)]dt
=(1-t2)dt+(t2-1)dt
=+=2.
2秒末所在的位置
x1=x0+v(t)dt=1+(1-t2)dt
=1+
=1+2-=.
它在前2秒内所走的路程为2,
2秒末所在的位置为x1=.
要点二 求变力所作的功
例2 在底面积为S的圆柱形容器中盛有一定量的气体,在等温条件下,由于气体的膨胀,把容器中的一个活塞(面积为S)从点a处推到b处,计算在移动过程中,气体压力所做的功.
解 由物理学知识易得,压强p与体积V的乘积是常数k,即pV=k.
∵V=xS(x指活塞与底的距离),∴p==.
∴作用在活塞上的力F=p·S=·S=.
∴所做的功W=dx=k·ln x\o(\s\up7(ba=kln.
规律方法 解决变力作功注意以下两个方面:
(1)首先要将变力用其方向上的位移表示出来,这是关键的一步.
(2)根据变力作功的公式将其转化为求定积分的问题.
跟踪演练2 设有一长为25 cm的弹簧,若加以100 N的力,则弹簧伸长到30 cm,求使弹簧伸长到40 cm所做的功.