(共23张PPT)
第十一章 功和机械能
第1节 功
一户人家盖房子,请了两名工人帮忙搬运砖。一名力气大,一名力气小。
力气小的工人一次搬 5 块砖,成功搬到 2 楼。力气大的工人一次搬 20 块砖,结果没搬动,放弃了。
最后老人给力气小的工人发工资,并说道:“功不可没”,力气大的工人很自觉地说:“无功不受禄”。
思考:如何理解“功不可没”“无功不受禄”中的“功”呢
1.知道力学中做功的含义以及做功包含的两个 必要因素;
3.能应用公式W=Fs进行简单的计算。
2.知道计算功的大小的表达式;
找一找相同点!
知识点一:力学中的功
s
F让重物上升了S的距离
人抱起重物
F
马拉动车
F
s
拉力让车移动了一段距离
(1)都要用力;
(2)都在力的方向上通过一段距离;
(3)都达到了一定的成效。
相
同
点
马拉着车子前进,车子受到了几个力的作用?
G
F 对小车前进产生了效果
F
G
F阻
哪个力的作用对小车的前进产生了效果?
F支
F支
F支
F
G
F阻
s
在马拉动车子前进的过程中,车子受到一个水平向右的拉力F的作用,并且水平向右移动了一段距离s,拉力F作用的效果体现在马车被拉着移动了一段距离。对于这种情况,物理学中就说马对车的拉力对马车做了功。
通常而言,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。
s
F
F
力的方向上没有距离
F
F
S
有力,但没有移动距离
√
√
×
×
判断下图中的力是否做了功?
做功的两个必要因素
(1)作用在物体上的力
(2)物体在这个力的方向上移动的距离
二者缺一不可
生活中不做功的三种典型情况
劳而无功:物体受力,但物体没有在力的方向上通过距离
没有做功(劳而无功)
s=0
F≠0
人用力推石头而没推动
不劳无功:物体移动了一段距离,但在此运动方向上没有受到力的作用
没有做功(不劳无功)
F = 0
用脚踢出足球
球在地面上滚动
s ≠ 0
生活中不做功的三种典型情况
垂直无功:物体既受到力,又通过一段距离,但两者方向互相垂直
没有做功(垂直无功)
F ≠ 0
s ≠ 0
力的方向与运动方向垂直
生活中不做功的三种典型情况
1.定义:力学中,功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积。
2.计算公式:
牛(N)
米(m)
牛·米(N·m)
1J=1N·m
W= F s
3.单位:
功
力
距离
焦耳(J)
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。
焦耳
F= ,s =
W
s
W
F
知识点二:功的计算
计算公式的说明
1.同体性,即F与s必须对应同一物体;
2.同时性,即F与s必须对应于同一时间,在受力的同时移动了距离;
3.同向性,即F与s方向必须一致。
拓展延伸:
初中阶段研究力做功,主要指下列两种情况:
(1)力和物体运动方向一致,称为力对物体做功;
(2)力和物体运动方向相反,可以称为克服这个力做功。如向上运动的某个物体,重力方向竖直向下,物体运动方向向上,可以说克服重力做功;汽车在阻力的作用下停止运动,阻力与运动方向相反,可以说克服阻力做功等。
例题:目前,我国正在大力推广装配式建筑。这种建筑方式不仅施工效率高,还能大幅降低能耗,避免现场粉尘、泥浆等的污染,实现绿色施工(如图)。
(1)把质量为1.5t的构件匀速提升到30m高的楼顶,
竖直向上的拉力做了多少功
(2)依据需要,又将这个构件沿水平方向匀速移动
了3m。在水平运动阶段,竖直向上的拉力又做了
多少功 g取10N/kg。
解(1)构件在竖直方向上做匀速直线运动,构件所受的拉力与重力大小相等,即
F=G=mg=1.5 ×103 kg× 10 N/kg=1.5 × 104N
构件在竖直方向上移动的距离s=30 m,所以,拉力做的功
W=Fs=1.5×104N×30 m=4.5 ×105J
(2)拉力的方向竖直向上。构件在水平方向上移动了3m,但在竖直方向上没有移动距离,即s'=0。所以,拉力做的功
W'=Fs'=0
在竖直上升阶段,拉力做的功为4.5×105J。在水平运动阶段,拉力做的功为0。
功
力学中的功
功的定义
功的计算
公式:W=Fs
做功的两个必要因素
单位:焦耳,1 J=1 N·m
①作用在物体上的力F;
②物体在力的方向上通过一段距离s
1. 如图是冰壶比赛场地的示意图。运动员从A点推动冰壶前进,到B点时松手,冰壶滑行到C点静止。在冰壶由A到B、由B到C的过程中,运动员对冰壶是否做功 为什么
解析:冰壶由A到B过程中,运动员对冰壶施加了力F,冰壶也在力的方向移动了一段距离s,所以运动员对冰壶做了功;而由B到C过程中,冰壶由于惯性继续向前运动,运动员没有施力,所以此过程运动员没有对冰壶做功;
A
C
B
投掷线
2. 如图 所示,三个物体在大小相同的力F的作用下沿力的方向移动的距离均为s,力F对物体做的功分别为 W1、W2 、W3 ,则W1、W2 、W3的关系为( )
A. W1=W2 =W3
B. W1>W2 > W3
C. W1<W2 < W3
D. W1<W3 < W2
A
3.在粗糙的水平面上,用 100N 的水平推力使一个重为 500N 的物体前进了10m,在此过程中( )
A. 推力做了5000J的功
B. 推力做了1000J的功
C. 重力做了5000J的功
D. 重力做了1000J的功
B