内容正文:
第1节 功
双基过关
知识点一、力学中的功:
1.力作用的成效
(1)现象:甲同学竖直向上提沙桶,沙桶竖直向上移动一段距离;乙同学水平向前推动小车,小车向前移动一段距离。
(2)分析:在甲乙两种情景中,物体都在力的方向上移动了一段距离。
(3)归纳:如果一个力作用在物体上,物体在这个力的方向上移动了一段距离,就说这个力对物体做了功。
(4)注意:有时为了叙述的方便,某个力做功往往也说成施力的物体做了功。如马拉犁,拉力做了功,也常说马做了功。
2.力对物体做功的两个必要因素
(1)作用在物体上的力F;
(2)物体在这个力的方向上移动的距离S。
两因素必需同时具备,力才对物体做功。
3.三种不做功的情况
(1)有距离无力
如足球离脚后由于惯性在地面上滚动了10m。球滚动10m的过程中,脚对球没有力(F=0),因此该过程脚没有做功。
(2)有力无距离
如人用力搬石头,但石头一动不动。石头在力的方向上没有移动距离(s=0),因此该过程人没有做功。
(3)力与距离垂直
如人提着水桶在水平地面上移动一段距离。拉力竖直向上,移动的距离在水平方向上,二者垂直,水桶在竖直方向上没有移动距离,由做功的必要条件可知,该过程人没有做功。
4.拓展:克服某力做功
当物体运动方向与受力方向相反时,我们常说克服该力做功。例如当物体竖直向上运动时,重力的方向与运动方向相反,此时我们称“克服重力做功”。
基础自测:
1.做功包括两个必要因素,它们是:______和_____。
2.下列的情形中,人对物体做了功的是( )
A.小红推讲桌,没有推动 B.小明把地板上的书包拎了起来
C.小刚背着书包在水平操场上走动 D.老师手托着书,姿势不变地站在讲台上
3.下列情景中,人对物体做功的是( )
A.小球在光滑水平面上滚动
B.大力士用力推大轮胎,但轮胎没动
C.物理老师提着实验器材上楼
D.扛着重物水平匀速前行
4.在国际单位制中,功的单位是( )
A.牛顿(N) B.帕斯卡(Pa) C.焦耳(J) D.米(m)
5.下列运动的物体中,没有力对其做功的是( )
A.从高空自由落下的雨滴
B.匀速上升电梯中的人
C.公路上匀速行驶的汽车
D.光滑的水平面上做匀速直线运动的小球
6.疫情期间,同学们做到了居家防疫、学习和锻炼都不误。下列事例中,人对物体没有做功的是( )
A.捡起地上的羽毛球 B.将弹簧拉力器拉长
C.托着篮球在水平地面上匀速前进 D.将实心球抛向空中
知识点二、功的计算
1.功及其计算公式
力学中,功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积,即W=Fs,其中W表示功,F表示力,s表示物体沿力的方向移动的距离。作用在物体上的力越大,物体在力的方向上移动的距离越大,力做的功也就越多。
2.功的单位
在国际单位制中,力的单位是牛(N),距离的单位是米(m),则功的单位是牛米(N·m),它有一个专门的名称叫作焦耳,简称焦,符号是J,即1J=1N·m.
3.变形公式
W=Fs的变形公式为和。
如果已知F、s和W三个量中的任意两个,就可以利用功的计算公式及其变形公式求解第三个量。
4.应用公式W=Fs计算时应注意的问题
(1)明确是哪个力对哪个物体做功。
(2)移动的距离必须是物体在力的方向上移动的距离,这个距离可能与物体运动的路程不相等。例如,人提重物上楼时,人对物体做功,此时s应是物体被提升的高度,所以,W=Fs=Gh。
(3)F与s的同时性:物体受力的同时移动了距离;在移动距离的同时受了力。
(4)F与s的同体性:F与s对应同一个研究对象。
(5)F与s的同向性:当F作用在物体上时,是物体在力的方向上移动的距离。
基础自测
7.小慧从地上检起一枚鸡蛋并举过头顶,下列数值与小慧对鸡蛋所做的功最接近的是( )
A. B.1J C.10J D.100J
8.如图所示,用大小相等的拉力F,分别沿光滑的斜面和粗糙的水平面拉木箱,在力的作用下移动的距离sAB=sCD,比较两种情况下拉力F所做的功,下列判断正确的是( )
A.拉力F在AB段做功较多 B.拉力F在AB段与CD段做的功一样多
C.拉力F在CD段做功较多 D.无法判断
9.如图甲所示,物体在水平拉力F的作用下由静止沿粗糙水平面向右运动,0~ 6s内拉力随时间变化的规律如图乙,速度随时间变化的规律如图丙。则在2~ 4s内,物体克服摩擦力所做的功为( )
A.10J B.15J C.30J D.50J
10.如图甲所示,物体在水平拉力F的作用下由静止沿粗糙水平面向右运动,0~6s内拉力随时间变化的规律如图乙,速度随时间变化的规律如图丙,则在2~4s内,拉力所做的功为( )
A.10J B.30J C.50J D.80J
11.有许多运动项目涉及到物理知识,下