内容正文:
第十一章 功与机械能
第1节 功
1.通过实例理解机械功的含义,知道做功的两个必要因素。
2.掌握功的计算公式,能够应用功的计算公式W=Fs 进行简单计算。
3.理解掌握机械功的原理,会用机械功原理进行简单的分析。
学习目标
一、什么是做功
请说出下列词语中“功”的含义:
功劳 、立功、大功告成、事半功倍
贡献
成效
物理学中的“功”也吸收了一种“贡献”和“成效”意思在里面。
新课讲解
一、什么是做功
没有成效
新课讲解
一、什么是做功
有成效
新课讲解
一、什么是做功
定义:物理学中把作用在物体上的力,使物体在力的方向上移动一段距离,就说这个力对物体做了机械功,简称做了功。功用符号W 表示。
新课讲解
归纳一下做功的必要因素是什么?
(1):作用在物体上的力
(2):物体在力的方向上通过的距离
新课讲解
人用力推大石头而没推动
分 析
s=0
F≠0
没有做功
做功的两个必要因素”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
—3种不做功的情形
(1)有力、没距离 → (劳而无功)
新课讲解
分 析
s ≠ 0
F=0
没有做功
做功的两个必要因素”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
—3种不做功的情形
(2)有距离、没有力 → (不劳无功)
踢出去的足球向前滚动
新课讲解
做功的两个必要因素”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
—3种不做功的情形
(3)力与距离垂直 → (垂直无功)
分 析
s≠0
F ≠ 0
没有做功
F⊥s
提着滑板向前走
新课讲解
不做功的三种类型——总结:
1. 有力,但是在力的方向上没有距离。
2. 有距离,但是同一方向上没有力的作用(惯性)。
3. 有力,也有距离,但是力和距离方向是相互垂直的。
力对物体做功,一要有力,二要有距离,三是距离必须在力的方向上。
新课讲解
例1:下列四幅图中,力有对物体做功的是( )
D
例2:下列关于功的说法正确的是( )
A.小明用力推发生故障的汽车而未推动时,推力对汽车做了功
B.吊车吊着重物沿水平方向匀运动一段距离,吊车拉力对重物做了功
C.足球在水平地面上滚动一段距离时,重力对足球做了功
D.举重运动员从地面将杠铃举起的过程中,举重运动员对杠铃做了功
D
二、怎样测算功
“功劳”“贡献”有大小之分!
所以功也有大小,那么怎么来计算功呢?
前面我们把功理解为“功劳”“贡献”!
定义:功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积
功 = 力×距离
功单位就是N·m,后用焦耳代替
符号为:J
W = F · s
J
N
m
1 J = 1 N·m
1J的意义:用1N的力使物体沿着力的方向移动1m的距离,所做的功。
新课讲解
【典例1】小生同学用100N的推力推动重500N的木箱,使木箱沿推力方向做匀速直线运动前进了6m.问小生同学对木箱做了多少功?
解:
根据W = F·s =100N×6m =600J
所以小生同学对木箱做功600J
新课讲解
【典例2】如图所示,用F=10N的力推着重为40N的物体沿水平方向匀速运动了2m。撤去F。物体又滑行了0.5m后停止下来。对于整个过程的分析正确的是( )
A.F 对物体做的功是20J
B.F 对物体做的功是25J
C.撤去F 物体滑行时,重力所做的功是20J
D.运动过程中,物体所受摩擦力始终是40N
A
新课讲解
公式W=Fs 的运用
同体性
同时性
同向性
力和物体移动的距离必须对应同一物体。
力和物体移动距离必须对应同段时间。
力和物体移动距离在方向上必须一致。
新课讲解
G
F=½G
s=
三、机械功原理
研究表明:省力的机械必然费距离;省距离的机械则一定费力。既省力又省距离的机械是不存在的。
使用任何机械都不省功,这就是机械功原理。
W1=Gh
W2=Fs=Gh
新课讲解
B
新课讲解
课堂小结
功
做功的两个必要因素
作用在物体上的力
物体在力的方向上通过的距离
功的计算
定义:力与物体在力的方向上移动距离的乘积
公式:W=Fs
单位:W-J F-N s-m
机械功原理
使用任何机械都不能省功
C
当堂小练
2.在举重时,一运动员在第一阶段把150kg的杠铃很快举过头顶,第二阶段使杠铃在空中停留3s。关于运动员对杠铃做功的说法,正确的是( )
A.他在第一阶段内没做功
B.他在第二阶段内没做功
C.他在两个阶段内都没做功
D.他在两个阶段内都做了功
B
当堂小练
3.某人用F=100 N的力把木箱从斜面底端沿斜面推到2 m高处。斜面长4 m。这个人做了多少功?
已知:F=100 N、s=4 m。
求:W=?
解:W=Fs
=100 N × 4 m
= 400 J
答:这个人做了了400 J的功。
当堂小练
教材习题
1.如图所示,一名妇女推着童车轻松地前行,一名男士用很大的力推汽车,但汽车没有被推动。这两人谁做的功多?为什么?
答案:妇女做的功多。妇女对童车施加了推力,并使童车在推力的方向上通过了距离,所以她对童车做了功;而男士虽然对汽车施加了很大的力,但汽车并没有在力的方向上移动距离,所以他对汽车没有做功。
教材习题
2.有一个装着矿石的矿斗,总质量是3.0x103 kg,把它从井底匀速提到地面上做了4.41x10 6J的功。试问:该矿井有多深?
答案:150m
解析:根据W =Gh =mgh,得h =W/mg = =150 m。则此井深度为150 m。
3.一辆汽车在平直公路上匀速行驶160 m。在此过程中,汽车牵引力做功8.0x104 J。这辆汽车的牵引力有多大?
教材习题
答案:500 N
解析:根据W =F·s,得F =W/s = =500 N。汽车的牵引力为500 N。
4.图11-9是一张出租车的发票,从中你能获得哪些信息?假如这辆出租车是在平直公路上匀速行驶,它的牵引力为3x103N。试问:该车的牵引力做了多少功?
教材习题
答案:从发票中获得与解题有关的信息是行车路程s=4.05 km,则汽车的牵引力所做的功W =F·s =3x103 Nx4.05x103 m =l.215x107J。
本课结束,
下次课见!
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