内容正文:
新课导入
【观察】生活中常常需要把粮食、蔬菜、水果和其他的生活用品从楼下拿到楼上,工厂里常常需要把机器、材料和产品从一个地方运送到另一个地方……
这些过程需要推、拉、搬、提等,耗费一定的力气,在物理学中如何来描写这个过程呢?
第11章 机械与功
功
11.3
学习目标
1.理解功、功率的概念;
2.能分析力是否对物体做功;
3.会利用功和功率解释生活中常见现象;
4.能进行功与功率的简单计算。
s
F
F
F
s
物体受到了力的作用;
物体在力的方向上移动了一段距离。
共同点?
一、做功
新课探究
马拉车
F
s
F
拉力对车做了功
物理学中规定:如果物体受力且沿受力方向移动一定的距离,就说力对物体做了功。
一、做功
新课探究
(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
s
F
F
F
s
F
现在你知道用什么标准来判断是否做功吗?
一、做功
新课探究
有力无距离(劳而无功)
人用力推打石头而没推动
s=0
F≠0
分析
一、做功
新课探究
无力有距离(不劳无功)
分析
s ≠ 0
F = 0
冰壶在平滑的冰面上滑行
一、做功
新课探究
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
提箱子在水平路上走
一、做功
新课探究
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)
一、做功
新课探究
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.功等于力与物体沿力的方向移动距离的乘积。
二、功的计算
新课探究
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
二、功的计算
新课探究
水平向前推时,箱子的重力做了多少功?
在平地上,用50 N的水平推力推动重100 N的箱子,前进了10 m,推箱子的小朋友做了多少功?如果把这个箱子匀速举高1.5 m,他做了多少功?
解:W1= Fs =50 N×10 m=500 J
答:他推箱子做功500 J,举箱子做功150 J。
W3=Gs=100 N×10 m=1 000 J
×
50 N
100 N
10 m
跟踪训练
这两种方法做的功一样多吗?他们的区别是什么?
思考
三、功率
新课探究
如何比较运动的快慢?
如何比较做功的快慢?
方法一:所用时间相同,路程大的速度快
方法二:通过相同的路程,用时少的速度快
方法三:看单位时间内通
过的路程
方法一:所用时间相同,做功多的做功快
方法二:做相同的功,用时少的做功快
方法三:看单位时间内所做功多的做功快
做功的快慢
v =
s
t
三、功率
新课探究
功率:功与做功所需时间之比叫作功率。
功率的物理意义:表示物体做功快慢的物理量。
公式:
单位:
国际单位:瓦特 ,符号 W
常用单位:千瓦 (kW)
换算关系: 1kW=103W 1W=1J/s
P =
W
t
功率=
功
时间
三、功率
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瓦特
英国发明家
1736-1819
早期蒸汽机
三、功率
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一般机器上都有一个小牌子叫作铭牌,上面标有一些数据,功率是其中的一项。
型号:5C11 流量:52m3 /h
吸程:10m 功率:1.2kw
功率1.2kW表示什么物理意义?
表示物体在1s内做功1200J。
抽水机
三、功率
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功率70 W表示:在1 s内做了70 J的功。
功率70 W表示什么物理意义?
三、功率
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骑车功率约70 W
慢跑功率约几十瓦
百米飞人的功率可达1 kW
三、功率
新课探究
功率可达5 000 kW
电力机车
内燃机车
三、功率
新课探究
如图所示,用20N的水平推力,使重为100N的物体在水平桌面移动0.5m。试求推力和重力对物体做的功。
解:推力20N,物体在推力的方向移动距离为0.5m,则推力做功
W=Fs=20N×0.5m=10J
重力沿竖直方向,而物体在竖直方向上没有发生移动,所以重力做功为零。
跟踪训练
小明同学用40N的水平推力推着重100N的书箱在水平地面上前进了2m,松开手后,书箱仍向前滑行了1m,整个过程中小明做功_____J,书箱的重力做功_____J。
分析是否做功:
①推动过程中,书箱在小明的推力方向上移动了距离,小明做功;
②滑行过程中,书箱向前移动了距离但不受小明的推力,小明不做功;
③书箱在重力方向上没有移动距离,重力不做功。
80
0
W=Fs=40N×2m=80J
W=Fs=100N×0m=0J
跟踪训练
思考:使用动滑轮可以省力,是否也可以省功呢?
次数 直接测量的物理量 计算物理量
1
2
3
G/N
F1/N
F2/N
H1/m
H2/m
GH1
F2H2
被拉物体所受的重力与物体上升高度的乘积,是功
人对绳子自由端的拉力与绳子自由端被提起的高度的乘积,也是功
GH1
F2H2
=
功的原理:使用任何机械都不能省功。
问题探究
功
一、做功
作用在物体上的力
物体在这个力的方向上移动的距离
二、功的计算
三、功率
W=Fs
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
本课检测
2. 现有甲、乙、丙三个质量不同的物体(m甲>m乙>m丙),在相等的恒力F作用下,分别在水平方向、沿斜面向上、竖直方向通过了相等的距离s,如图所示。F在三种情况下做的功分别为 W甲、W乙、W丙,三者大小判断正确的是( )
A. W甲>W乙>W丙
B. W甲<W乙<W丙
C. W甲=W乙=W丙
D. W甲=W乙<W丙
C
本课检测
3.小龙背着质量为25kg的实验器材从实验楼的一楼上到三楼,又沿着走廊水平走了5m到达实验室。每层楼高3m,小龙对实验器材做功_______J。若在搬运实验器材的整个过程中小龙总共做功4500J,则小龙自身体重_______kg。(g=10N/kg)
1500
50
本课检测
4.如图所示,质量为50kg的同学在做仰卧起坐运动。若该同学上半身的质量约为全身质量的 ,则她上半身的重力约为______N。她在一段时间内做了40个仰卧起坐,每次上半身重心上升的距离均为0.3m,则她在这段时间内克服重力做的
功约为______J。(g取10N/kg)
300
3600
本课检测
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