内容正文:
第11章 功和机械能
第1节 功
1、 力学中的功:
1. 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。
2. 做功的两个必要因素(必要即两个条件缺一不可):
(1) 作用在物体上的力;
(2) 物体在力的方向上通过的距离。
注意:
(1)力和物体运动方向一致,做正功。
(2)力和物体运动方向相反,做负功。
(3)力和物体运动方向成一定夹角(这个角不能是90度)都是做功的。
(4)力的方向和物体运动方向垂直,不做功。(垂直无功)
(5)物体由于惯性移动了一段距离,但没有外力作用,不做功。(惯性无功)
(6)物体在力的方向上没有移动距离,不做功。(静止无功)
3. 判断力是否做功的步骤:
(1) 看清判断哪个力做功
(2) 这个力的方向是向哪里
(3) 物体在这个力的方向上是否移动了距离。
4 关于做功的理解:
(1)马拉车前进.马的拉力做功(√)
(2)人用力推汽车,但没推动.人的推力做功(× )
原因:因为沿力的方向没有移动距离
(3)足球在水平地面上滚动.足球受到的重力做功(× )
原因:因为沿重力的方向没有移动距离
(4) 起重机吊着重物在空中静止不动.钢丝绳的拉力做功 (×)
原因:因为沿力的方向没有移动距离
(5) 运动员举着杠铃不动,运动员对杠铃做功了(× )
原因:因为沿力的方向没有移动距离
(6)起重机吊着重物上升,钢绳竖直向上的拉力对重物做功了(√)
2、 功的计算:
1. 功等于力与物体在力F的方向上移动的距离s的乘积。
2. 公式 W=Fs 单位:牛米,焦耳,简称焦,符号J。 W 是斜体
1J的物理意义:1N的力作用在物体上,物体沿力的方向移动1m。
3. 功的特点:
(1)功的同体性:F、s要作用在同一物体上。
(2)功的同向性:物体移动的距离必须和这个力的方向一致。
(3)功的同时性:力F使物体沿F方向移动s距离的过程中,力始终作用在物体上。力撤销后移动的距离不能计算在内。
(4)力对物体做功多少,只与F和s有关,与物体质量m,速度v,运动状态无关。
4. 关于功的理解:
(1)运动的物体一定要有力对其做功 (×)
(2)物体受到力的作用,并且有位移,力就一定对其做功(×如果力和位移相互垂直,则力不会做功 )
(3)合力的总功等于每个分力所做功的绝对值相加(×合力的总功等于每个分力所做功的代数和相加)
(4)功的正负并不表示功的大小(√做正功即力的方向和受力物体运动的方向相同,做负功是克服一些力做功,且力的方向和受力物体运动的方向相反 所以,正负不能表示方向,也不表示大小,只表示该力是动力还是阻力,不能认为正功大于负功)
(5)力对物体做正功时,可以理解为该力是物体运动的动力 ( √ 力对物体做正功时,力和位移的夹角小于90度;故可以理解为该力是物体运动的动力)
(6)当物体只受到摩擦力作用时,摩擦力一定对物体做负功 (× 摩擦力可以做正功也可以做负功)
(7)正功是表示动力对物体所做的功,负功是表示阻力对物体所做的功(√)
三、标量和矢量:
标量:只有大小,没有方向的物理量。比如:质量、温度、密度、路程、长度、时间,能量……
矢量:既有大小,又有方向的物理量,比如位移,位移、速度、力等。
功是标量,只有大小,没有方向。
功的定义为力与在力的方向上发生的位移乘积,是一个标量,没有方向。
功的正负表示做功的力促进物体运动还是阻碍物体运动,表示做功的力是动力还是阻力,不表示大小,比较功的大小要看绝对值.
一个力对物体做负功,也常说物体克服这个力做功,物体克服力做功计算的结果为正值.
四、重力做功和克服重力做功:
1.重力做功:重力做的功有时为正有时为负,位置升高,重力做负功为负值。
位置降低,重力做正功为正值。
2.克服重力做功:指在物体运动过程中重力是阻碍物体运动的力,即重力是阻力,重力做负功。
例如:向上抛出的物体,重力的方向竖直向下,物体运动的方向竖直向上,对于该物体来说物体克服重力做功。
物体克服重力做功计算结果是正值
如上图,拉力做工W=F.s 物体克服重力做功:W=G.h
五、摩擦力做功:
摩擦力,不论是静摩擦力还是滑动摩擦力都可以做正功,负功或者不做功。
6、 作用力与反作用力做功:
1. 作用力与反作用力都不做功。例如:物体没有发生位移。
2. 作用力做功,反作用力不做功。例如:人站在滑板上推墙。
3. 作用力做正功,反作用力做负功。例如:放在磁铁上的两个小车相互吸引。
4. 作用力做负功,反作用力也做负功。
5. 作用力做正功,反作用力做负功。
6. 作品用力与反作用力做功不一定相等。
7、 平衡力做功:
平衡力作用在同一个物体上,大小相等,方向相反,同时存在,同时消失。
当物体静止时候:两个力都不做功
当物体运