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第十一章 机械功与机械能
11.1 怎样才叫做功
第一课时
课堂引入
物理学中的“做功”与日常生活中所说的“做工”有着不同的含义。
人虽竭尽全力、大汗淋漓,但从物理学的角度看,人却没有做功!
怎样才叫做功呢?
课前导入
学习目标
学习目标
(1)知道功的概念;
(2)掌握做功的两个必要因素;
(3)理解功的计算。
活动1 找找共同点
图中两位同学正在做功。请仔细分析他们的活动,找出两者的共同点。
一、怎样才叫做功
新知探究
S
F
F
S
F、S
①这两幅图中物体在“运动和静止”方面有什么共同特点?
------物体都移动了一段距离
②物体为什么会移动一段距离?
------都受到了力的作用
③移动的距离和力的方向之间有什么关系?
-----是在力的作用下,沿力的方向上移动的距离
共同点
一、怎样才叫做功
新知探究
一个力作用在物体上,使这个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功。
怎样才叫做功?
一、怎样才叫做功
新知探究
做功的两个必要因素
(作用在物体上的__ )
(物体在力的方向上移动的_________)
F
S
必要因素
距离
力
一、怎样才叫做功
新知探究
做功实例
一、怎样才叫做功
新知探究
扔铅球的瞬间,人对铅球做的功
做功实例
一、怎样才叫做功
新知探究
新知探究
不做功实例
人用力推打石头而没推动
s=0
F≠0
没有做功(劳而无功)
一、怎样才叫做功
新知探究
没有做功(不劳无功)
s ≠ 0
F = 0
冰壶在平滑的冰面上滑行
不做功实例
一、怎样才叫做功
新知探究
没有做功(劳而无功)
提箱子在水平路上走
F≠ 0
s≠ 0
力的方向与运动方向垂直
不做功实例
一、怎样才叫做功
新知探究
不做功的三种典型情况
(1)有力,但是在力的方向上通过的距离为零。
(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。
一、怎样才叫做功
活动2 力对物体做了功吗
图中的示例,哪种情况力做了功?哪种情况力没有做功?为什么?
一、怎样才叫做功
小鸟将虫子从地里叼起来
人将油桶推到仓库中
举重运动员举着杠铃不动
新知探究
①小鸟将虫子从地里叼起来的过程中小鸟对虫子施加了力,虫子从地里被叼起来的距离和该力的作用方向一致,所以小鸟对虫子做了功。
一、怎样才叫做功
新知探究
②人将油桶沿斜面向上推,人对油桶持续用力,力的方向沿斜面向上,油桶在上升的过程中沿斜面移动的距离和该力的作用方向一致,因此人对油桶做了功。
一、怎样才叫做功
新知探究
③杠铃被举在高处静止不动,尽管运动员对杠铃用了力,但杠铃没有移动距离,所以运动员对杠铃没有做功。
一、怎样才叫做功
新知探究
1.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。
2. W=Fs
单位:焦耳,简称为焦.
符号:J 1J=1Nm
二、怎样测算功
新知探究
4. 1J的功有多大
从地上捡起一个鸡蛋并举过头顶所做的功大约是1 J
二、怎样测算功
新知探究
活动3 怎样正确地计算功
判断:人拉着重为2000 N的车子沿水平方向前进了5 m。有同学认为,在这个过程中,人做的功是W=Fs=2000 N x 5 m=10000 J。他的算法对吗?如果不对,错在哪里?
在这个例子中,要计算出人拉车的力所做的功,还必须知道什么条件?为什么?
二、怎样测算功
新知探究
分析:
2000N的重力并没有对车做功。因为重力的方向是竖直向下的,而车子是在水平方向上移动。
要计算人拉车的力所做的功,就要用拉力的大小乘车子在拉力的方向上通过的距离。已知车子沿拉力的水平方向前进了5m,所以还需要知道拉力的大小。
二、怎样测算功
新知探究
功=力×距离
W = Fs
1、公 式
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
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
二、怎样测算功
新知探究
二、怎样测算功
例题:某人用F=100 N的力把木箱从斜面底端沿斜面推到2 m高处。斜面长4 m,如图所示,这个人做了多少功?
分析:题目中标示出了两个距离,哪一个是求人做的功必须的距离S呢?根据规定,功等于力与物体沿力的方向通过的距离的乘积。这个人的推力是沿斜面向上的,因此距离应取斜面的长度。
已知:F=100 N,S=4 m
求:W=?
解:W=FS
=100 N × 4 m
=400 J
答:这个人做了400 J的功。
新知探究
通过这节课的学习,你有什么收获?
本课小结
本课小结
一、功
二、怎样才算做功
物理学中把力和物体在力的方向上移动的距离的乘积叫做机械功,简称功。
三、怎样计算功
满足两个必要因素:
功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积,即
功=力×距离(公式:W=Fs)
(1)有力作用在物体上
(2)物体在力的方向上移动距离
随堂练习
随堂练习
1、某足球运动员在水平方向用25 N的力,将10 N的球沿水平地面踢出,踢出后球在地面上滚了30 m才停下来。在球滚动过程中,脚对球所做的功为( )。
A.750 J B.300 J
C.450 J D.0
D
2、人抱着厚厚的一摞书,从走廊这头走到另一头,累的满身大汗,人对球做功了吗?
随堂练习
随堂练习
3、起重机将2×104 kg的货物从地上吊起3 m高后,又在水平方向上移动5 m,求起重机做了多少功?
解:
起重机的拉力等于货物的重力,在水平方向移动,拉力不做功,所以,起重机做的功为:
W=Fs=Gh=mgh
=2×104 kg×10 N/kg×3 m=6×105 J
水平向前推时,箱子的重力做功了吗?
随堂练习
随堂练习
4、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?
解:W1= Fs =50 N×10 m=500 J
W2= F’s ’=Gh=100 N×1.5 m=150 J
答:他推箱子做功500 J,举箱子做功150 J
50 N
100 N
10 m