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第十一章 功和机械能
第1节 功
课程标准(2022年版) 本节要点
3.1.3 结合实例,认识功的概念.知道做功的过程就是能量转化或转移的过程. 1.了解功的意义.
2.知道做功的两个必要因素并会判断力是否对物体做功,能列举出生活中关于做功的实例.
3.知道功的计算公式并会计算.(重点)
1.(1)如图甲所示,叉车在举高货物的过程中,货物受到方向__________的举力F,并在这个力的作用下,向上移动了一段距离s,此时举力F对货物做了功.
力学中的功
甲
竖直向上
(2)如图乙所示,小明推动小车所用推力方向__________,小车运动方向__________,推力对小车____(选填“有”或“没有”)做功.
(3)如图丙所示,老爷爷将沙袋向上拉起,所用拉力方向__________,沙袋运动方向__________,拉力对沙袋____(选填“有”或“没有”)做功.
水平向左
水平向左
有
竖直向上
竖直向上
有
(4)由上面三个例子可知,做功的两个必要因素是:__________________,
________________________________.
作用在物体上的力
物体在这个力的方向上移动的距离
2.有力无距离(劳而无功).
如图甲所示,小明用力推箱子没有推动,有推力F但没有移动距离s,所以推力_________(选填“做功”或“不做功”).小红用力搬石头没有搬起来,有力但没有距离,所以这个力________(选填“做功”或“不做功”).
甲
不做功
不做功
3.有距离无力(不劳无功).
如图乙所示,运动员用力推冰壶,冰壶离手后,在冰面上滑行一段距离.冰壶离手后,有没有受到人对它的推力 ______.冰壶离手后能够继续滑行是因为冰壶具有______.有距离但没有力,所以冰壶离手后人对冰壶________(选填“做功”或“不做功”).
乙
没有
惯性
不做功
4.有力有距离,但力与距离的方向垂直(垂直无功).
(1)如图丙所示,小明提着滑板在水平路面上前进,请画出小明对滑板的拉力F.
如图所示:
(2)有力有距离,但力的方向跟移动距离的方向垂直,所以拉力对滑板________(选填“做功”或“不做功”).
不做功
答案图
丙
[物理观念](2023·镇江)小华参加校外劳动时,经历了如下过程:①她用力搬一筐玉米,未能搬起;②她又用力推筐,仍未推动;③在小明的帮助下,他们将这筐玉米抬起并放到手推车上;④接着他们用水平力推着手推车沿水平路面前往仓库.则( )
A.①中小华对这筐玉米做了功
B.②中小华对这筐玉米做了功
C.③中他们对这筐玉米做了功
D.④中他们对手推车没有做功
1
C
变式1 用5 N的拉力将水杯竖直提起,此过程拉力______;保持拉力不变,使水杯静止在空中,此过程拉力________;若保持拉力不变,使水杯水平移动,此过程拉力________.(均选填“做功”或“不做功”)
做功
不做功
不做功
1.做功的定义: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.
2.做功的必要因素(缺一不可):
(1)有力F——作用在物体上的力.
(2)有距离s——物体在力的方向上移动的距离.
3.力对物体不做功的三种情况:
(1)有力无距离(劳而无功).
(2)有距离无力(不劳无功).
(3)有力有距离,但力与距离的方向垂直(垂直无功).
1.从图甲到图乙,作用在物体上的力越大、物体在力的方向上移动的距离越大,力所做的功就越____.
2.力学中,功等于力与物体在____________移动的距离的______.
3.公式:W=_____.变形公式:F=____,s=____.
4.W(功)的单位是J,F(____)的单位是____,s(______)的单位是___.
功的计算
多
力的方向上
乘积
Fs
力
N
距离
m
[科学思维]重为10 N的物体在5 N的水平拉力F作用下,沿水平方向匀速运动了0.8 m,撤去拉力后又向前滑行了0.2 m,拉力F做的功为( )
A.10 J B.5 J
C.2 J D.4 J
2
D
变式2 如图所示,小明将重为25 N的滑板从地面上提起0.4 m,随后提着滑板在水平路面上行走了5 m.小明提起滑板时对滑板做功____J,提着滑板行走又对滑板做功___J,整个过程小明对滑板做功____J.
10
0
10
如图所示,班主任王老师开着电动汽车外出家访,汽车从学校出发,沿平直公路行驶了1.2 km到达小明家,此过程汽车牵引力恒为450 N.求此过程中汽车牵引力做的功.
3
解:汽车牵引力F=450 N
行驶的距离
s=1.2 km=1 200 m
牵引力做的功
W=Fs=450 N×1 200 m=5.4×105 J
答:此过程中汽车牵引力做的功为5.4×105 J.
变式3 马拉着质量为2 000 kg的车在水平路面上前进400 m,马的水平拉力做了3×105 J的功,则马的水平拉力是多大
解:马的水平拉力做的功W=3×105 J
水平前进的距离s=400 m
马的水平拉力F==750 N
答:马的水平拉力为750 N.
1.功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积,即W=Fs.
2.单位:W——功——单位:焦耳(J) 1 J=1 N·m
F——力——单位:牛(N)
s——距离——单位:米(m)
求力:
求距离:
如果是重力做功或者克服重力做功,公式也可以写成W=Gh.
3.公式:W=Fs
1.(2023·肇庆一模)下列情形中,对物体没有做功的是( )
A.用手把实心球抛向空中 B.将弹簧拉力器拉长
C.举着杠铃不动 D.把掉在地上的羽毛球捡起来
C
2.(2023·东莞月考)如图所示,已知物体A和B质量相等,A在粗糙的水平地面上,B在光滑的斜面上.现它们分别在同样大小的力F作用下沿F的方向移动了距离s,则力F对物体做的功( )
A.对A做的功多
B.对A和B做的功一样多
C.对B做的功多
D.条件不足,无法确定
B
3.[物理观念]一个质量为3 kg的木块在大小为10 N的水平拉力作用下沿水平方向匀速直线前进了5 m,则该木块受到的摩擦力是____N,拉力做的功是____J,重力对木块做的功是___J.
10
50
0
4.(2023·肇庆端州区期中)如图甲所示,在水平地面上有一个木箱,小林用水平推力F把木箱向前推动,此过程中,重力做功为___J;从3 s到5 s内,推力对木块所做的功为_____J,第2 s末木块受到的合力为______N.
0
400
100
5.[物理学与工程实践]挖掘机在江河治理的过程中发挥了重要的作用.如图甲所示,挖掘机的质量为33 t.(g=10 N/kg)
(1)某次工作中,挖掘机从6 m高的河堤上沿斜坡向下缓慢行驶20 m到达水平工作位置,请问此过程中挖掘机的重力做了多少功
解:挖掘机的质量m=33 t=3.3×104 kg
挖掘机的重力
G=mg=3.3×104 kg×10 N/kg=3.3×105 N
挖掘机的重力做的功
W=Gh=3.3×105 N×6 m=1.98×106 J
答:挖掘机的重力做了1.98×106 J的功;
(2)若某次铲斗挖起1.8×104 N的砂土从图乙中最低点A移到最高点B,接着再沿水平方向移动4 m将砂土卸到汽车上,则铲斗对砂土做了多少功
解:砂土的重力G砂=1.8×104 N
砂土上升的高度h'=3 m+5 m=8 m
铲斗对砂土做的功W=G砂h'=1.8×104 N×8 m=1.44×105 J
水平方向移动4 m时铲斗对砂土的支持力的方向为竖直向上,砂土移动的方向为水平方向,砂土未在支持力的方向上移动距离,故此时支持力对砂土做的功为0,所以整个过程铲斗对砂土做功1.44×105 J
答:铲斗对砂土做了1.44×105 J的功.