内容正文:
第十一章 功和机械能
第1节 功
学习目标
1.理解功的基本概念,包括功的定义、单位和计算方法。
2.掌握计算功的公式,并能够应用这些公式来解决实际问题。
3.理解功与能的关系,以及功在能量转换中的作用。
4.培养实验和观察能力,能够通过实验来验证功的相关理论和公式。
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预习导学
一、功
1.概念:如果一个力作用在物体上,使物体 ,我们就说这个力对物体做了功。
2.必要因素:一是 ;二是物体 。
3.不做功有三种情况:
(1) ,如举重运动员举着杠铃不动,运动员对杠铃不做功;
(2) ,如用脚踢开的足球在地面上运动了一段距离,这一过程人对足球不做功;
(3) ,在水平面上运动的球,重力对球不做功。
二、功的计算
1.定义:力学里规定, 。公式: 。
2.功的单位:焦耳,简称焦,符号是J。 1J=1N·m
3.理解
(1)F与S的方向 ;
(2)力与物体移动的距离必须对应于 物体;
(3)力与物体移动的距离必须对应于 时间,即公式中的F始终作用在物体上;
(4)当有几个力同时作用在同一物体上时,要根据题意明确哪几个力做功和对谁做功;
(5)做功多少与物体的运动形式无关,不管物体是做匀速运动还是变速运动,不管物体是在光滑平面上还是粗糙平面上,做功的多少只由W=FS决定。
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考向释疑
考向一:力学中的功
【重点释疑】
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”。
【例题精讲】
例1.(2023·辽宁丹东·统考中考真题)如图所示是篮球运动员比赛时的情景。运动员把飞来的篮球接住,说明力可以改变物体的 ;运动员再将篮球投出,篮球离开手后,继续向上运动,是因为篮球具有 ;篮球离开手后,手对篮球 (选填“做功”或“不做功”)。
例2.(2023上·江苏淮安·九年级校考期中)如图的几种情景中,人做了功的是( )
A.运动员踢足球的过程
B.司机推汽车,汽车原地未动
C.女孩搬着一箱书在水平路面上走动
D.学生背着书包站在教室门口等人
【巩固训练】
1.(2023·江苏·九年级校联考专题练习)同学们在垫排球时,当排球离开手腕后,下列分析正确的是( )
A.排球能继续向上运动是由于受到惯性的作用
B.排球向上运动的过程中,受到重力和手腕对排球托力的作用
C.排球离开手腕后,手对排球不做功
D.假如正在上升的排球所受的力全部消失,它将保持静止
2.(2023上·广东肇庆·九年级校联考期中)下列说法中正确的是( )
A.足球在草坪上沿水平方向向前滚动,重力对足球做了功
B.推出去的铅球在空中运动过程中,推力对铅球做了功
C.举重运动员把杠铃举在空中停留3s,人对杠铃做了功
D.石块从高处下落,重力对石块做了功
考向二:功的计算
【重点释疑】
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