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第十一章 机械功与机械能
11.1 怎样才叫“做功”
学习目标
1.知道机械功的概念,知道做功的两个必要因素。
2.知道功的计算公式W=Fs,知道功的单位,能用功的公式进行有关计算。
3.经历观察和解释生活、生产中的有关实例的过程,了解功的含义。
核心考点:做功的两个必要因素、功的计算。
课前预习
1.物理学里的功包括两个必要的条件:一是作用在物体上的 ,二是物体在力的方向上通过的 .
2.力对物体做的功等于 跟 的乘积,即功= .
3.国际单位制中,力的单位是 ,距离单位是 ,功的单位是 ,它有一个专门名称叫做 ,简称 ,用符号 表示.
4.使用任何机械都不能省功,这个结论叫做 .
力
距离
力
物体在力的方向上通过的距离
力×距离
牛(N)
米(m)
牛·米(N·m)
焦耳
焦
J
机械功原理
5.(2014 无锡)下列实例中,人对物体做功的是( )
A.学生背着书包在水平路面上匀速前进
B.人推车,车未动
C.足球被踢后,在草地上滚动一段距离
D.举重运动员将杠铃举起
6.(2014 雅安)某工人在水平地面上,用100N水平推力以0.5m/s的速度匀速推动重500N的物体,使它沿水平方向移动10m,该过程中重力所做的功是 J.
D
0
课堂精讲
知识点1.功
(1)力学里的功
物理学中规定,作用在物体上的力,使物体在力的方向上通过了一段距离,就说这个力对物体做了机械功,简称做功.
(2)做功的两个必要因素
做功的两个必要因素是:作用在物体上的力和物体在力的方向上通过的距离.
(3)在下列三种情况下,力对物体没有做功:
①物体没有受到力的作用,但因为惯性通过一段距离,也就没有什么力做功,例如:在光滑的水平冰面上匀速直线滚动的冰球,虽然移动了距离,但那是由于惯性,不是依靠力的作用而运动的,因此没有力对物体做功.
②物体受到力的作用,但保持静止状态,即没有移动距离,力没有对物体做功,例如:用力推一块很大的石头,而石头没有动,则推力不做功.
③物体受到了力的作用,也移动了距离,但运动方向与力的方向垂直,而在力的方向上没有移动距离,该力对物体也不做功,例如:手提水桶在水平面上运动了一段距离,水桶虽然受到手的提力作用,由于提桶的力的方向始终竖直向上,跟水平地面垂直,所以在水平面上行走得再远,手的提力对水桶也不会做功.
【例1】(2014 临沂)下列事例中,人对物体做功的是( )
A.举着杠铃原地不动
B.扛着米袋慢慢登上楼梯
C.提着水桶在水平地面上匀速前进
D.用300N的力推汽车,汽车没动
【练习1】(2014 成都)如图所示,在水平地面上,小聪用力将箱子拉走了;小明用力推箱子,但箱子没有移走,下面关于做功的分析,正确的是( )
A.小明用了力,他对箱子做了功
B.小聪用力拉动了箱子,她对箱子做了功
C.小聪在箱子的过程中,箱子的重力做了功
D.小明、小聪都没有对箱子做功
B
考点2.功的计算
(1)功的计算:在物理学中,把力与在力的方向上移动的距离的乘积叫做功.如果用F表示力,s表示在力的方向上通过的距离,W表示功,那么功的计算公式就是W=Fs.
(2)功的单位:在国际单位制中,力的单位是牛,距离的单位是米,功的单位是牛·米,它有一个专门的名称叫焦耳,简称焦,符号是J.1 J=1 N·m.其物理意义是:作用在物体上的力是1N,物体在力的方向上通过的距离是1m,则这个力做的功是1 J.把1个鸡蛋举高2m所做的功大约是1 J
【例2】(2014 安徽)攀岩是一项挑战自然,超越自我的惊险运动.一位攀岩者体重为520N,背着质量为8kg的背包,用时40min登上高为9m的峭壁.在此过程中攀岩者对背包做功 J.(g取10N/kg)
【练习2】(2014 衡阳)小明从一楼提20个普通鸡蛋送给三楼的张爷爷,小明对这些鸡蛋大约做了多少功( )
A.0J B.600J C.60J D.6J
C
知识点3.机械功原理
人们使用机械工作时,有时可以省力(如动滑轮、斜面),有时可以省距离(如钓鱼竿、理发剪刀等),但省力必然费距离,省距离必然要费力.也就是说,使用任何机械都不能省功,即使用机械所做的功,等于不用机械而直接用手所做的功,这个结论叫做机械功原理,在历史上被誉为机械的黄金定律.
【例3】对机械功的原理的认识,下列说法中正确的是( )
A.使用机械时,动力对机械所做的功,可以大于机械克服阻力所做的功
B.使用机械时,动力对机械所做的功,一定等于机械克服阻力所做的功
C.使用机械可以省力,也可以省功
D.使用机械只能省力
[练习3]下列说法中正确的是( )
A. 能省力的机械也能省功
B.使用动滑轮能省一半的力,也能省一半的距离
C.要把50 N的重物举高2m,则无论使用哪一种机械, 至少要做100 J的功
D.省距离的机械可以省力,但不能省功
C
随堂检测
1.林雨将掉在地上的物理课本捡回桌面,所做的功最接近于( )
A.0.02J B.0.2J C.2J D.20J
2. (2014 钦州)用20N的水平推力推着50N的购物小车,在水平地面前进10m,则推力和重力做的功分别是( )
A.200J,500J B.0J,500J
C.200J,0J D.0J,0J
3. 骑自行车上坡的人常走“S”型路线,这样( )
A.可以省力、省功
B.不能省力、省功
C.不能省力,但可以省功
D.能省力,但不能省功
B
C
D
4.(2015 潍坊模拟)在图的四种情境中,人对物体做功的是( )
A. 提着水桶在水平地面上匀速前进B. 扛着米袋慢慢爬上楼梯
C. 用力推汽车,汽车没动 D. 举着杠铃原地不动
5. 小明将放在水平桌面上重为3N的物理课本,水平匀速拉动0.5m.所用的水平拉力为1N,则课本重力做功 J,水平拉力做功 J.
B
0
0.5
6. 两个斜均光滑,用力F1、F2别沿两个面将同一物体匀速拉到斜面的顶部,做的功分别为W1、W2,则下列关系中正确的是( )
A.F1=F2 W1=W2
B.F1>F2 W1=W2
C.F1<F2 W1=W2
D.F1>F2 W1>W2
B