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物理 九年级上册 江苏科技版
第十一章 简单机械和功
三、功使用机械时,人们所做的功,都不会少于不用机械时所做的功。即使用任何机械都不能省功,这个结论叫功的原理。功的原理请说出下列词语中“功”的含义:贡献成效功劳 立功—
大功告成 事半功倍—什么是力学中的“功”呢?
下列图中力的作用取得了效果,那几个图中力的作用没有取得效果?GF小桶只受拉力和重力的作用,在竖直方向上没有移动距离,因此这两个力都没有成效。“功”的词义很多,力学中的“功”有“成效”的意思。物理学中,物体受到了力,并且在这个力的方向上运动了一段距离,那么这个力就对物体做了功。
力与物体在力的方向上通过距离的乘积叫机械功,简称功。为了了解物理学中的功,我们来分析几个实例,请看几个实例。功包含的两个必要因素:一:作用在物体上的力;
二:在力的方向上移动的距离。
做功了吗?让我们再来分析几个情景吧。唉!推不动,不做功。有力没有距离F=0,劳而无功。小铁球在力F的作用下沿光滑水平面滑动,至A点处撤去外力作用后又移动了一段距离s,小铁球在移动S这段距离的过程中,是否有功?水平方向没有力作用在物体上,所以没有力做功。
F=0,不劳无功。 学生背着书包在水平路面上匀速前进,对书包而言有力F,有距离s,但F、s的方向垂直(不做功)。
①物体受到力的作用,但物体静止不动,在力的方向上没有通过距离,这个力对物体没有做功。
F=0,不劳无功
②物体在运动方向上没有受到力的作用,由于惯性通过了一段距离,没有力对物体做功。
通常在下列三种情况下,对物体没有做功:s=0,劳而无功
③物体受到力的作用,物体也在运动,但运动方向与力的方向始终垂直,即物体在力的方向移动的距离为零,这个力对物体没有做功。
F⊥s,垂而无功作用在物体上的力越大,使物体移动的距离越大,这个力的成效越显著,说明这个力做的功越多。在物理学中,把力与在力的方向上移动的距离的乘积叫做功:
功=力×力的方向上移动的距离功的公式:
W = Fs
W— 功 — 焦耳(J)
F— 力 — 牛顿(N)
s—距离— 米( m) 功的单位是:“牛·米”专业名称为:“焦耳”1J=1N·m将两个鸡蛋举高1 m,做功约1 J。将一袋10 kg的大米从地面扛到肩上,做功约150 J将一瓶500 ml的矿泉水从地上拿起,做功约10 J例1:质量为50 Kg雪橇上装载了350 Kg的货物,一匹马拉着它匀速运到3 000 m外的货场。如果雪橇行进中受到的摩擦力是800 N,求马运货时做的功。解: 马拉车所用的力与摩擦力大小相等 F=f=800 N,
马移动的距离s=3 000 m,
所以马做的功是 W=Fs=800 N×3 000 m=2.4×106 J。例2:小刚提着重100 N的水桶,(1)匀速升高9 m,小刚对桶做了多少功?(2)接着水平移动3 m,做了多少功?W=Fs=Gh=100 N×9 m=900 J
G=100 N, h=9 m
已知:
求:
解:
答:小刚对桶做功W=?小刚对桶做了900 J功。使用杠杆、滑轮这些简单机械能够省力,是否在省力的同时也能省功?让我们通过实验来看一看吧思考h水桶重为G,使水桶升高h,W=Gh已知:使重为G的物体匀速升高h,不计机械自重和摩擦
W=GhW=Ghh2hW=Gh3h汽车在刹车阻力的作用下划行了一段距离拓展延伸s提箱子在水平路面上匀速前进,提箱子的力做功吗?s 典型例题:
例1 . 下列实际情况中,人对物体做功的是( C )
A. 人肩上扛着重物,在水平路上匀速前进了一段距离
B. 举重运动员将杠铃举在头顶稳稳地停留3 s的过程中
C.人手提着重物,在斜坡上匀速前进了一段距离
D. 人脚踢出的足球,在草地上滚动了10 m的过程中
例2. 如图所示,在平地上,用50 N的水平推力推动重100 N的箱子,前进了10 m,推箱子的小朋友做了多少功?如果把这个箱子匀速举高1.5 m,他做了多少功?
答案:500N 150N