内容正文:
第1节 功
第十一章 功和机械能
用力推石头,石头一动不动,有力,是不是没有成效呢?
踢足球,球飞出后,没有了踢力,足球受到阻力,会停下来,力的作用是不是有了成效?
叉车叉起箱子用了力,力有了成效;托起箱子水平移动,竖直向上的支持力却没有成效呢?
汽车打滑,车的牵引力产生效果了吗?为什么呢?
想一想
1.掌握力学中的功的含义,理解做功的两个必要因素。
2.掌握功的计算公式和单位,会用公式进行计算。
3.知道什么情况是做功,什么情况是不做功。
4.牢记几种不做功的情形。
目标与任务
物体受到了力的作用;
物体在力的方向上移动了一段距离。
力学中的功
一
共同点?
物体在绳子拉力
的作用下升高
木箱在推力的作用下
向前运动了一段距离
马拉车
F
s
F
1.功
拉力对车做了功
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,这个力对物体做了功。
s
F
F
起重机吊起货物
拉力对货物做了功
(作用在物体上的力)
(物体在力的方向上移动的距离)
F
注意:二者缺一不可。
必要因素
s
现在你知道用什么标准来判断是否做功吗?
2.做功的情形
有力无距离(劳而无功)
人用力但物体没有动
s=0
F≠0
分析
3.不做功的情形
无力有距离(不劳无功)
分析
s ≠ 0
F = 0
物体虽然运动,但人已不再施加力
有力有距离,但力和距离垂直(垂直无功)
分析
F≠ 0
s≠ 0
力的方向与运动方向垂直
不做功的三种典型情况
有力无距离(劳而无功)
有力有距离,但力和距离垂直(垂直无功)
无力有距离(不劳无功)
力和功有什么不同?
力和功是两个完全不同的物理概念。力是物体间的相互作用,作用的结果会使物体发生形变或使物体的运动状态发生变化;做功包括两个必要的因素:作用在物体上的力和物体在力的方向上通过的距离。力有大小、方向、作用点三个要素;功只有大小,没有方向。力的单位是牛顿,功的单位是焦耳。
虽然在做功的过程中一定有力作用在物体上,但是反过来,有力作用在物体上,这个力不一定做功。例如,用力推一个静止在地面上的木箱,但没有推动,木箱没有移动,那么,这个推力就没有做功。另外,当力跟物体通过的距离垂直时,这个力也没有做功。例如,小球由于惯性在水平桌面上运动,它受的重力对小球就没有做功。只有当力作用在物体上,而物体又沿这个力的方向通过了一段距离,这个力才做了功。
思考
功=力×距离
W = Fs
公 式
注意:当力和物体在力的方向上通过的距离相反时,我们说物体克服这个力做功。
1.功等于力和物体在力的方向上通过的距离的乘积。
功的计算
二
2.功的单位和物理意义
牛(N)
米 (m)
焦耳(J)
即:1 J=1 N · m
W = Fs
物理意义:1 N的力使物体在力的方向上,通过1 m的距离时所做的功为1 J。
单位:焦耳
焦耳(1818-1889)
公式W=F·s的运用应注意以下几点:
如果一个力的方向和物体移动的方向相反,我们就说物体克服这个力做功。
①同一性:F和s是对同一物体;
②同时性:F和s同时发生;
③同向性:F和s方向一致;
④统一性:F、s、W的单位分别是N、m、J。
注意
功
做功的两个必要因素
不做功的三种情况
功的计算
作用在物体上的力
物体在这个力的方向上移动的距离
有力无距离
有距离无力
力与距离垂直
W=Fs
总结与复习
下列关于物体是否做功的说法中正确的是( )。
A.小丽背着书包站在路边等车,小丽对书包做了功
B.起重机吊着钢筋水平匀速移动一段距离,起重机对
钢筋做了功
C.被脚踢出的足球在草地上滚动的过程中,脚对足球
做了功
D.小刚从地上捡起篮球的过程中,小刚对篮球做了功
D
学以致用 1
如图所示的四种情景中,人对物体做功的是( )。
举重运动员举着杠铃不动
工人将货箱从地面搬到桌上
修理工用力推汽车,车没动
大力士支撑着大轮胎静止不动
A
B
C
D
B
学以致用 2
下列说法中正确的是( )
A.用手从地面竖直提起水桶,手竖直向上的拉力对水桶做了功
B.提着水桶在路面上水平向前移动一段路程,手竖直向上的拉力对水桶做了功
C.抛出手的铅球在空中向前运动的过程中,推力对铅球做了功
D.用力推一辆汽车,汽车静止不动,推力在这个过程中对汽车做了功
B
学以致用 3
某足球运动员在水平方向用25 N的力,将10 N的球沿水平地面踢出,踢出后球在地面上滚了30 m才停下来。在球滚动过程中,脚对球所做的功为( )
A.750 J B.300 J
C.450 J D