第十一章 功和机械能
第1节 功
1.知道力学中的功的含义,理解做功的两个必要因素;
2.掌握功的计算公式和单位,会用公式进行计算。
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。
叉车的工作成效:
马车的工作成效:
马用力拉动车,使车在拉力的方向上发生了位置的移动。
F
s
F
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做功是生产、生活中普遍存在的物理现象,偏重于“成效”“贡献”
做工是指消耗一定的体力和脑力的人类活动。
小朋友对石头是否有成效?是否做功?
知识点一:力学中的功
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这两个活动中,什么力对物体做功(贡献)?
对物体做功的力的方向和物体运动方向有什么关系?
力的方向和物体运动方向相同
F
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F
拉力对车做功
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,这个力对物体做了功。
功的定义:
如图所示,一个人搬石头时,搬而未起,人对石头的力是否做功?一个人推车在水平方向上前行,人对车的推力是否做功?
想想议议
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F
做功的两个必要因素:
注意:两个条件缺一不可
1. 有作用在物体上的力
2. 在力的方向上有移动距离
三种不做功的情况
①有力无距离
用力搬石头,石头未动
F
F
举重运动员举着杠铃不动
②有距离无力
离开手的物体,由于惯性而继续运动
③力和运动方向垂直
s
A. &1& 背着物体匀速前进
B. &2& 推着物体前进
C. &3& 抽出中间的物体
D. &4& 向上堆积物体
A
1.在水平地面上,如图所示四种情景中,人对物体没有做功的是( )
2.关于做功的几个判断中,不正确的是( )
A.起重机将货物吊起时,起重机的拉力对货物做了功
B.汽车载着货物在水平公路上行驶时,汽车对货物向上的支持力不做功
C.某个人将铅球推出,铅球在空中运动过程中,推力对铅球做功
D.人用力托着一箱货物站着不动时,人对货物不做功
C
功=力×距离
W = Fs
公 式
注意:当力和物体在力的方向上通过的距离相反时,我们说物体克服这个力做功。
1.功等于力和物体在力的方向上通过的距离的乘积。
知识点二:功的计算
2.功的单位和物理意义
牛(N)
米 (m)
焦耳(J)
即:1 J=1 N · m
W = Fs
物理意义:1 N的力使物体在力的方向上,通过1 m的距离时所做的功为1 J。
单位:焦耳
3.做功的两种情况:
①力和物体运动方向一致,是力对物体做功
②力和物体运动方向相反,是克服力做功
提起重物是克服重力做功
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。
1.李同学先后用同样大小的力F使同一木箱分别在如图所示甲、乙、丙三个表面上沿力的方向移动相同的距离,该力 F 在这三个过程中所做的功分别为 W甲、W乙、W丙,关于做功大小的下列说法正确的是( )
?
C
A.W甲W乙>W丙
C.W甲=W乙=W丙 D. W甲=W乙?
2. 用40N的水平拉力将重为100N 的物体沿水平方向拉动了3m。求: (1)重力所做的功; (2)拉力所做的功。
G
F
移动距离s
解:
(1)重力的方向与移动距离的方向垂直,所以重力不做功。
W=Fs=40N × 3m=120J
(2)已知F拉= 40N s=3m
答:重力做功为零,拉力做的功是120J。
功
做功的两个必要因素
不做功的三种情况
功的计算
作用在物体上的力
物体在这个力的方向上移动的距离
有力无距离
有距离无力
力与距离垂直
求功W=F·s
求力F=
W
s
求距离s=
W
F