内容正文:
11.1 功
猜字谜:咱们工人有力量
功
叉车要把货物从地面搬到车上。在这个过程中,叉车除了要对货物施加力,还需要怎样做才能完成这个任务?
F
F
s
除了用力托起物体,还需要使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。
piaoxiangdengmeng
物体受到了力的作用
在力的方向上移动了距离
共同点
思考以下情境中的沙袋和小车有什么共同点?
piaoxiangdengmeng
小车向右匀速直线前进,则小车受到几个力的作用?
F支
G
F引
f
F支
G
F引
f
那个力对小车运动有“贡献”
F
F
s
小孩的拉力F拉小狗移动了一段距离s,我们说小孩的拉力对小狗做了功,或简单地说小孩对小狗做了功。
功的概念
力学中的功
一
生活中的“功”主要指技术、贡献或成效,比如“武功”、“功劳”、“大功告成”。
武功
功劳
大功告成
物理学中的“功”是什么呢?
推力产生的成效不同
1.功:
如果一个力F作用在物体上,物体在这个力的方向上移动了一段距离S,这个力对物体做了功(work)。
思考:想一想,这些做功的实例有什么共同特点?
做功的两个必要因素:
1.物体受到了力的作用;(F)
2.物体在力的方向上移动了一段距离。(S)
(有力的作用)
(物体沿力的方向移动了一定的距离)
F
二者缺一不可。
必要因素
s
如何判断一个力是否对物体做功?
s
F
F
F
s
F
做功的必要因素:
没有做功(劳而无功)
人用力推车而没推动
s=0
F≠0
不做功的几种典型情况(1)
没有做功(不劳无功)
s ≠ 0
F = 0
脱手冰壶在平滑的冰面上滑行
不做功的几种典型情况(2)
没有做功(劳而无功)
叉车在抬着货物水平面上运动
F≠ 0
s≠ 0
不做功的几种典型情况(3)
F⊥ s
不做功的三种典型情况
(1)有力无距离
(2)有距离无力
(3)垂直无功
思考:力是否做功了?
F≠0,s=0
(劳而无功)
F≠0,s≠0,F⊥s
(垂直无功)
F=0,s≠0
(不劳无功)
思考:力是否做功了?
不考虑摩擦力
s
G
FN
作用在物体上的力
在力的方向上移动的距离
h
思考:这个过程中,是否有力做功了?
(作用在物体上的力)
(物体在力的方向上移动的距离)
F
二者缺一不可。
必要因素
s
你知道用什么标准来判断是否做功吗?
F
s
F
s
F
F
不做功的三种典型情况
有力,但是在力的方向上通过的距离为零
有距离,但是和距离同一方向上没有力的作用
有力,也有距离,但是力和距离方向是相互垂直的
(劳而无功)
(不劳无功)
(垂直无功)
2、做功的两个必要条件
有力作用在物体上
物体力的方向上移动一段距离
不做功三种情况
做功吗?
F 0
S 0
>
=
冰壶在平滑的冰面上滑行
F = 0
s ≠ 0
一、判断题
1.举重运动员举着杠铃不动,举力做了功.
2.人提着一重物沿水平方向匀速移动一段距离,提力对重物做了功.
3.苹果从树上落下,重力对苹果做了功.
4.小球在光滑平面上移动一段距离,桌子的支持力对小球做了功.
练习
(×)
(√)
(×)
(×)
功的计算
1、功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积
2、计算公式:
W = Fs=Gh
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。
变形公式
功=力 距离
单位:焦耳
W = Fs
焦耳(J)
牛(N)
米 (m)
即:1 J=1 N · m
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。
3.功的单位和物理意义
思考:假设一层楼高3米,5本书重20N,请大家计算三名同学各做了多少功?
解:一层楼高3m,则两层楼高6m;5本书重5N,则15本书重60N
W1= F1s1 =G1h1=20 N×3m=60 J
W2= F2s2 =G2h2=20 N×6m=120 J
W3= F3s3=G3h3=60 N×6m=360 J
1J大约有多大呢?
两个鸡蛋重约1N。
W=Fs=1N×1m=1J
h
F=G s=h
F做功为W=Fs=Gh
克服重力做功为W=Gh
例1 质量为 的雪橇上装载了 的原木,一匹马拉着雪橇沿着平直的路面匀速前行,将原木运到了 外的货场。如果雪橇行进中受到的摩擦力是 ,求马的拉力做的功。( )
解:
物体在水平方向做匀速直线运动:
因此:F=f=800N
例题2:
甲乙两个集装箱的质量相等,用起重机将甲集装箱以1m/s的速度提升10m,再将乙集装箱以2m/s的速度提升10m, 那么起重机对集装箱做的功( )
A.两次做功一样多 B.第一次做功多
C.第二次做功多 D.无法确定
G相等
h相等
根据W=Gh
两次做功一样多
答案:
A
做功多少只由W=Fs决定,与物体的速度无关。
例题3:
一个人先后用同样大小的力沿水平方向拉木箱,使木箱分别在光滑和粗糙两种不同的水平地面上前进相同的距离。拉力F做的功分别为W1 和W2,则W1 和W2的关系是 ( )
A.W1=W2 B.W1>W2 C.W1 D. 不能确定
F相等
s相等
根据W=Fs
两次做功一样多
答案:
A
做功多少只由W=Fs决定,与物体是否受摩擦无关。
小明用100N 的力把木箱从斜面底沿斜面推到1.5m 高处。斜面长6m,如图所示,小明做了多少功?
解:W=Fs=100N×6m=600J
s
F
h
例题4
重为100N 的木箱从斜面的1.5m 高处沿斜面下滑到斜面底部。斜面长6m,如图所示,物体受到的重力做了多少功?
s
G
h
解:W=Gh=100N×1.5m=150J
例题5
重力做功公式;W=Gh
一、功的概念
二、做功的两个必备因素
三、功的计算及单位
力和物体在力的方向上移动距离的乘积
1.有力的作用
2.在力的方向上有移动一段距离
W=Fs=Gh
单位:焦耳,简称焦,符号J
课堂小结
1.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
A
√
×
力的方向与运动方向垂直
×
×
抛出去的铅球由于惯性在空中飞行,推力已消失
s = 0
反馈练习
3.足球运动员用150N的力,将重4.5N的足球提出,足球沿水平方向移动的最大距离为20m,则( )
A.300J B.90J
C.0J D.无法确定
C
2.在水平地面上,用50N的力沿水平方向拉着 重为100N的小车前进5m,拉力做的功等于_____J,重力做的功等于_____J.
250
0
反馈练习
4.马拉着质量是2000 kg的车在水平路上前进400 m,马的水平拉力做了3×105 J的功,马的水平拉力是多大?
5.小明用750N的水平推力将重为6000N的小车移动了一段路程,所做的功为4.5×105J,请问该车移动了多少千米?
6.小华的家住在5楼.一天,他把装有30个鸡蛋的塑料袋从1楼提到家里,提鸡蛋的力大约做了多少功?
反馈练习
由W=FS计算重力做功(W=Gh)
由W=FS S=W/F 求解
追问:若小华体重45kg,这个过程中他做的总功为多少?
7.如图所示,斜面长5m,高1m,工人用沿斜面方向大小为400N的力把重为1600N的木箱从地面匀速推到车上,则推力对木箱做的功是多少?木箱克服重力做的功是多少?
解:推力对木箱做的功:
W推=Fs=400 N×5 m=2 000 J;
木箱克服重力做的功:
W=Gh=1 600 N×1 m=1 600 J.
答:推力对木箱做的功为2 000 J;木箱克服重力做的功为1 600 J.
反馈练习
1.质量为50 kg的雪橇上装载了350 kg的原木,一匹马拉着雪橇沿着平直的路面匀速前行,将原木运到了3 000m外的货场。如果雪橇行进中受到的摩擦力是800N,求马的水平拉力做的功。
解:雪橇在平直路面上做匀速直线运动,马的拉力 F 与摩擦力F摩大小相等,即F =F摩=800 N
雪橇沿拉力的方向移动的距离s =3000 m
所以,马的拉力做的功
W=Fs =800 N×3000 m=2.4×106 J
马运货时做的功是2.4×106 J。
拓展延伸
Lavf57.62.100
Lavf57.62.100
Lavf57.62.100
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