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功
第11章 第1节
3.能应用公式W=Fs进行简单的计算
1.知道力学中做功的含义以及做功包含的两个必要因素
2.知道计算功的大小的表达式
用叉车搬运货物时,叉车把货物从地面提升到一定高度。叉车用力托起货物,使货物在这个力的方向上发生了位置的移动。我们看到了叉车工作的成效。
那么在物理学中,怎么描述这种成效呢?
知识点1 力学中的功
叉车举高货物的过程中,货物受到一个向上的力F的作用,并且在这个力的作用下,向上移动了一段距离s,叉车托起货物的力对货物做了功。
F
F
s
功的定义: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。
F
F
功的定义
s
s
下列做功的实例有什么共同点?
人推小车在水平路面上通过一段路程
物体在绳子拉力的作用下升高
共同点:①物体都受到了力的作用;
②物体在力的方向上移动了一段距离。
做功必须包含的两个必要因素:
一是作用在物体上的力;
二是物体在这个力的方向上移动的距离。
这两个因素缺一不可
图中人对滑板施加了向上的力,但滑板在水平方向上移动了一段距离,没有在力的方向上移动距离,因此人提滑板的力没有对滑板做功。
想一想,力做功了吗?为什么?
提着滑板在水平路面上前行
人对石头施加了向上的力,但石头在力的作用下没有移动距离,因此人对石头的作用力没有对石头做功。
搬而未起
(1)不劳无功
足球因为惯性移动一段距离,运动方向上踢足球的力不再对足球做功。
三种不做功的情况
物体没有在力的方向上移动距离,力对物体没有做功。
(2)劳而无功
物体移动的距离与力的方向垂直,在力的方向上没有移动距离,则这个力对物体没有做功。
(3)垂直无功
力对物体做功,物体的移动方向并非一定要与力的方向完全一致,移动的方向和力的方向有夹角(夹角不等于90°)时力也对物体做功,如左图中重力G对物体不做功,拉力F对物体做功。
(2021·河南中考)为迎接 2022 年北京冬奥会,运动员积极训练。关于图中项目,下列说法正确的( )
A
A. 跳台滑雪运动员在下落过程中,重力对运动员做功
B. 短道速滑运动员在转弯滑行过程中,运动状态不变
C. 花样滑冰运动员向前滑行,是由于受到惯性的作用
D. 掷出后的冰壶对冰面的压力与其重力是相互作用力
水平地面上的购物车在水平推力的作用下,沿推力的方向运动了一段距离,则下列判断中正确的是( )
A.重力对购物车做了功
B.支持力对购物车做了功
C.推力对购物车做了功
D.没有力对购物车做功
C
知识点2 功的计算
1.定义:物理学中规定功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积,即功=力×物体在力的方向上移动的距离。
变形式:F= —— ,
W
s
= ——
s
W
F
W:功 F:力 s:距离
2.计算公式:W=Fs
3.单位
在国际单位制中,力的单位是牛(N),距离的单位是米(m),功的单位是牛·米(N·m)。
焦耳
为了纪念英国物理学家焦耳,人们用他的名字命名了功的单位。
功的单位:焦耳,简称焦,符号J。1J=1N·m。
1J的物理意义是1N的力作用在物体上,物体沿力的方向移动1m。
你知道1焦耳有多大吗?
把1只鸡蛋举高2米,做的功大约是1焦。
(2021·重庆中考)2020年12月8日,中尼两国共同宣布珠峰的最新高程为8848.86 m.体重为500N的小海同学想一睹珠峰的雄伟魅力,从重庆坐火车经过约40h行驶了约3080km到达拉萨,然后坐汽车到达珠峰大本营。
(1)求火车的平均速度;
(2)从拉萨到珠峰大本营海拔升高了1600m,求该过程中克服小海重力做的功
(2021·河南中考)电动清扫车以其环保高效等优点,在创建卫生城市中大显身手。图为一电动清扫车正在工作时的情景。清扫车完成任务后,在平直道路上以5m/s的速度匀速直线行驶,经10min到达垃圾处理站,行驶过程中车所受阻力大小恒为400N,则牵引力做的功为多少?
清扫车行驶的路程为s=vt=5m/s×10×60s=3000m。
牵引力做的功为W=Fs=400N×3000m=1.2×106J,
则牵引力做的功为1.2×106J 。
功
力学中的功
功的计算
做功的两个必要因素
功的定义
物体在力的方向上通过一段距离
计算公式:W=Fs
作用在物体上的力
功的单位:焦耳,1J=1N m
1. 如图为一名举重运动员做挺举连续动作时的几个状态图。下列说法中正确的是( )
D
发力 上拉 翻站 上挺 站立
A.从发力到上拉的过程中,运动员对杠铃不做功
B.从上拉到翻站的过程中,运动员对杠铃不做功
C.从翻站到上挺的过程中,运动员对杠铃不做功
D.举着杠铃稳定站立的过程中,运动员对杠铃不做功
2. 一物体在水平拉力F的作用下,沿力的方向以0.2m/s的速度匀速运动了4s,拉力F大小为5N,4s内拉力F做的功为( )
A.1J B.3 J C.2 J D.4 J
根据v=s/t可得物体移动的距离s=vt=0.2 m/s×4s=
0.8 m,拉力F做的功W=Fs=5 N×0.8m=4J。
D
3.(2021·杭州中考)如图所示为两个光滑的圆弧槽和一段粗糙的水平面相连接的装置.将质量为m的物体从左侧圆弧槽A点由静止释放,最高到达右侧圆弧槽B点处;然后再次滑下,最高到达左侧圆弧槽C点处.其中A、B 两点距离水平面的高度分别为H、h。(忽略空气阻力)。物体从A点滑到水平面上时,重力所做的功为__________。
mgH
4.(2021·山西中考)2021年5月15日,“祝融号”火星车(如图甲所示)在火星上留下了属于中国的第一道印记.发射前,火星车在水平地面上进行测试时,受到的摩擦力为200 N,其速度v与时间t的关系图像如图乙所示。火星车的质量为240kg,车轮与地面接触的总面积约为0.2m2。(空气阻力忽略不计,g取10N/kg)求:火星车做匀速直线运动时,牵引力做的功。