(共24张PPT)
第1节 功
第十一章 功与机械能
沪粤版(2024)九年级上册同步备课
1. 知道力学中做功的含义,能说出做功包含的两个必要因素。
2. 能判断出力是否对物体做功,能列举生活中关于做功的实例。
4. 能用公式 W = Fs 进行简单的计算。
3. 知道功的表达式和表达式中每个物理量的物理意义和单位。
同学们,生活里我们常说“做工”,比如干活、劳动。但物理中的“做功” 可不一样!看,人推车车没动、搬石石未起,这在物理里不算做功。到底怎样才算物理上的做功呢?今天,就让我们一起走进“功”的奇妙世界,探究其中奥秘!
生活里我们说 “做工”,像工人搬砖、妈妈做饭,更多是描述消耗体力干活的过程 。而在物理中,则是描述某个力对物体的运动做出了贡献,取得了成效,这个力就对物体做了功。
生活“做工”与物理 “做功” 差异
知识点一:做功的定义
马拉车
拉小车运动
有贡献,有成效
马对车做了功
拉力对车做了功
活动1:找找共同点
作用在物体上的力
物体在力的方向上通过的距离
①
②
1.做功的定义:作用在物体上的力,使物体在力的方向上移动一段距离,就说这个力对物体做了机械功,简称做了功。
2.做功的两个必要因素:作用在物体上的力;物体在力的方向上移动的距离。
(作用在物体上的力)
(物体在力的方向上移动的距离)
F
注意:二者缺一不可。
必要因素
s
现在你知道用什么标准来判断力是否对物体做功吗?
思考
研究力做功要明确施力、受力物体,即谁对谁做功。同学推小车,推力做功,也可说同学做功。
明确施力物体与受力物体,谁对谁做功
(a)白鹭将鱼从水里叼起来
(b)人将桶推到仓库中
(c)举重运动员举着杠铃不动
分析:(a)有力且鱼在力方向移动,做功;(b)同理做功;(c)有力但杠铃无距离,不做功,巩固做功两个必要因素 。
活动2:力对物体做功了吗?
(1)有力,但是在力的方向上通过的移动为零。
(2)有距离,但是和距离同一方向上没有力的作用。
(3)有力,也有距离,但是力和距离方向是相互垂直的。
人用力推石头
而没推动
冰壶出手后在平滑的冰面上滑行
学生背着书包
水平运动
不做功的三种典型情况
【练一练】在美术活动中,小明利用自己学到的绘画技能创作了同学们扔实心球的情景图,如图所示,其中手对球做功的是( )
【答案】A
【解答】解:A、小明将地上的球捡起来,有力作用在球上,球在力的方向上通过了一定的距离,故有力做功,故A正确;
B、小明将球举起停在空中不动,有力,但球没有在力的方向上移动距离,故没有做功,故B错误;
C、球飞出去,球由于惯性向前运动,小明没有对球施加力,小明没有对球做功,故C错误;
D、落地后继续滚动,人对球没有力的作用,人对没有做功,故D错误。
故选:A。
A
在生产劳动里,工人搬运货物,得先判断拉力对货物是否做功;生活中,用滑轮吊起重物,也要知晓重力做功情况。而仅判断力做功与否还不够,像修建桥梁时,要算起重机拉力做了多少功来确定能耗;汽车行驶,需知牵引力做功数值判断动力效果。所以,我们不仅要判断力是否做功,还得掌握功的计算方法,接下来就学习它。
功的计算引入
功=力×距离
W = Fs
公 式
1.功的计算:等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积。
已知做功多少和物体在力的方向上移动的距离,可求出力的大小。
已知做功多少和力的大小,可求出物体在力的方向上移动的距离。
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
单位:焦耳
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。
焦耳
3.对功的计算公式W=FS的理解
①同时性;
②同体性;
③统一性;
④同向性。
注意:力做功多少只与F、S有关,与物体的质量,速度,运动状态,是否受到摩擦力等因素无关。
活动3:怎样计算功
解答:不对。因为需计算的是人的拉力做的功,根据题意并不能确定拉力的大小与车的重力相等,故错在用重力计算人做的功。
人做功其实就是人的拉力做功,故还必须知道拉力的大小。
人拉着重力为400N的车子沿水平方向前进了5m。有同学认为,在这个过程中,人做的功为W=Fs=400N×5m=2000J。他的算法对吗 如果不对,错在哪里
解答:沿斜面推木箱,力F= 100N,斜面长4m,推到2m高处(图 11-1-5 )。分析:根据定义,力沿斜面,距离取斜面长度。计算:已知F =100N,s =4m,W = Fs = 100N×4m = 400J 。
例题:如图 11-1-5所示,某人沿斜面向上推木箱的力F为100N,他把木箱从斜面底部推到2m高处。斜面长4m,人的推力做了多少功
【练一练】李阳同学用100N的力踢一个重为6N的足球,球离开脚后在水平草地上向前滚动了20m.在球滚动的过程中,李阳同学对足球做的功是( )
A.2000J B.0J C.120J D.600J
【答案】B
【分析】做功的两个必要因素:一是作用在物体上的力,二是在力的方向上移动的距离,二者缺一不可;据此分析判断。
【解答】解:球离脚后,在水平草地上向前滚动的过程中,靠惯性运动,球脱离了脚,脚没有给球施加力,对球做功0J。
故选:B。
B
功
定义:作用在物体上的力,使物体在力的方向上移动了一段距离,
就说这个力对物体做了机械功,简称做了功
做功的两个必要因素
作用在物体上的力F
功的计算:W = Fs
物体在力的方向上移动的距离s
1.下列过程中,人做了功的是( )
A.司机推汽车纹丝不动
B.学生提着水桶水平前进
C.小明水平推动箱子水平前进
D.踢出去的足球在水平草地上滚动
C
2.小华家种植的猕猴桃丰收了,在小华采摘猕猴桃的几个过程中,小华对猕猴桃做了功的过程是( )
A.挑着两筐猕猴桃站立不动的过程
B.弯腰从树下捡起猕猴桃的过程
C.抛出猕猴桃后,猕猴桃在空中运动的过程
D.熟透的猕猴桃从树上下落的过程
B
3.如图所示,a、b、c三种情况下,用大小相同的力F使同一物体沿不同的轨迹移动了相同的距离s,对于三种情况下拉力F所做的功分析正确的是( )
A.Wa=Wb=Wc B.Wa=Wb<Wc
C.Wa=Wb>Wc D.Wa<Wc<Wb
D
4.小明用30N的水平推力使重为100N的课桌在水平地面上沿着直线前进了1m,则小明对课桌做的功是多少 这个过程中课桌受到的重力对课桌做的功是多少
解:由题知,课桌在水平地面上运动,课桌在重力的方向上没有移动距离,所以重力不做功,即做功为0J;
小明对课桌做的功W=Fs=30N×1m=30J。
5.如图所示,小明在跑步机上锻炼身体。设他在跑步机上以5m/s的速度匀速跑动20min,跑动的总动力为50N。求:
(1)他在这段时间内相当于跑了多少路程?
(2)他在这段时间内做了多少功?
解:(1)小明这段时间跑的路程为s=vt=5m/s×20×60s=6000m;
(2)小明这段时间内做的功为W=Fs=50N×6000m=3×105J。
答:(1)小明这段时间跑动的路程为6000m;
(2)小明这段时间内做的功为3×105J