3 功与机械效率-【帮课堂】九年级科学上册同步学与练（华师大版）

一、力学中的功 1、功的概念∶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。 例如小明用水平向右的力 F推动小车向右移动了一段距离s，就说推力对小车做了功（图甲）;吊车用力 F把货物竖直向上吊起一段距离 s，就说拉力对货物做了功（图乙）。 2、做功的两个必要因素：（1）作用在物体上的力;（2）物体在这个力的方向上移动的距离。二者缺一不可。 3、三种不做功的情况 不做功的情况 现象 分析 有力无距离 搬石头而未动、推桌子而未动、提着一桶水静止不动等 虽然对物体施加了力，但物体没有在力的方向上通过距离，即s为零，因此 W=Fs=0J 有距离无力 踢出的足球在草地上滚一段距离、小球在光滑水平面上匀速运动一段距离 足球滚动过程中没有受到脚的"踢力"，此过程中人对足球做功为零;小球在光滑水平面上匀速运动的过程中水平方向上没有受到力的作用，所以没有力对小球做功 力与距离垂直 提着水桶在水平地面上走一段距离、背着书包去上学等 物体（水桶或书包等）均受到竖直向上的力，但物体在水平方向上运动，在竖直方向上通过的距离为零，因此力对物体做功为零 【温馨提示】物体的运动方向与受力方向相反时的做功情况 如果力的方向和物体运动方向相反，力也做功，此时我们说物体克服这个力做了功，做功的大小等于这个力的大小与物体在力的反方向上通过的距离的乘积。如将重物 G提升高度h的过程，重物克服重力做功 Gh。 二、功的计算 1、功的大小∶功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积，即功=力×距离。 2、功的计算公式∶ W=Fs。 变形式： ； 其中 W表示功，F表示力，s表示物体在力的方向上通过的距离。 3、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），则由功的公式可知功的单位就是牛 ·米（N·m）。为了纪念英国物理学家焦耳对科学的贡献，人们将功的单位命名为焦耳，简称焦，符号是J。因此1 J=1 N·m。 1J的物理含义∶作用在物体上 1 N的力使物体沿力的方向通过1 m 的距离，这个力对物体做的功就是1 J。 【应用 W = Fs计算时的注意事项】 （1）做功的多少只由 F和s决定，与物体的质量大小、速度大小、运动的方向、物体是否做匀速运动、是否受摩擦力等均无关。 （2）要明确是哪个力对哪个物体做功。 （3）公式中的F是作用在物体上的力，s是物体"在力F的方向上通过的距离"，这句话要引起重视，否则在计算时容易出错。如图所示，重力为 G的小物块从斜面顶端运动到底端的过程，在力F的方向上（沿斜面方向）通过的距离为s，因此力 F对物体做功为 Fs;在重力G的方向上（竖直向下）通过的距离为h，因此重力 G 对物体做功为 Gh。 （4）物体在力的方向上移动的距离应该是这个力作用在物体上时物体移动的距离，该力撤销后物体移动的距离不能计算在内。 （5）应用公式W= Fs 计算时，三个物理量的单位要统一使用国际单位，即 F——牛（N）、s——米（m）、W——焦耳（J）（N ·m）。 三、比较做功的快慢 （1）做功相同时，做功时间越短做功越快。比如人与起重机做相同的功，人用时 10 min，起重机用时4 min，起重机用的时间短，则起重机做功快。 （2）做功时间相同时，做功越多做功越快。比如 5 min 的时间内，挖掘机挖出了一大堆土，工人只挖出了一小堆土，则挖掘机做功较快。 【注释】做功快慢与做功多少和做功所用的时间两个因素有关，只根据其中一个因素不能确定做功的快慢。 四、功率 1、功率 （1）定义∶功与做功所用时间之比叫做功率。 （2）物理意义∶功率表示物体做功的快慢。做功越快，功率越大 （3）公式： 变形式：；其中 P表示功率，W表示功，t表示做功所用时间。 （4）单位 ①国际单位∶瓦特，简称瓦，符号是 W。为了纪念英国发明家瓦特，人们把功率的单位命名为瓦特。 ②常用单位∶千瓦（kW）、兆瓦（MW）。1 kW=103W;1 MW=106W。 理解：1 W=1 J/s 在国际单位制中，功的单位是焦（J），时间的单位是秒（s），则由可得功率的单位是焦每秒（J/s）。故1 W=1 J/s。 【注释】功率的大小与功和做功所用时间两个因素有关;因此，做功多不一定做功快，同样，做功所用的时间长不一定做功慢，功率的大小要看功与做功所用时间的比值。 2、功率的计算 （1）普遍适用公式; （2）推导公式∶P = Fv 推导过程∶当物体在力 F的作用下，以速度v做匀速直线运动时，由W=Fs= Fvt 可得 应用功率的公式进行计算时应注意以下几点 (1)是功率的定义式，它表示做功的物体在一段时间内的平均功率，既适用于匀速直线运动，也适用于非匀速直线运动。 （2）运用计算时，一定要注意 P、W、t 三个量的对应