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1、年级 下第十章 机 械 名联欣赏 和顺一门有百福 平安二字值千金 横批 万象更新 第三节 做 功 了 吗 学 习 目 标 导 航 说出机械功的概念 能用生活 生产中的实例解释机械功的含义 学习从物理现象中归纳简单的规律 说出做功的两个必要因素 理解功的计算公式 能进行相关计算 教 材 知 识 详 析 要点 功 定义 物理学中把力和物体在力的方向上移动的距离的乘积叫机械功 简 称功 用W表示 功的两个要素 一个是作用在物体上的力 另一个是物体在力的方向上移 动的距离 下列三种情况 力对物体没有做功 力对物体没有做功的三种情况 不劳无功 F 不动无功 s 劳而无功 诠释 物体 没 有 受 到 力
2、的 作用 但因为惯性通 过一段距离 没有力 做功 物体受到力的作用 但静止不动 没有移 动距离 力对物体不 做功 物体 受 到 了 力 的 作 用 同时也运动了一 段路程 但力与通过 的距离始终垂直 在 力的 方 向 上 没 有 通 过距离 这个力也没 有对物体做功 举例 踢出 去 的 足 球 靠 惯 性在空中飞行时 脚 对球没有做功 人用力搬石头 但没 有搬动 人对石头没 有做功 人背着书包 在水平 地面 上 行 走 了 一 段 距离 人对书包没有 做功 第三节 做 功 了 吗 人无志 非人也 嵇康 名言大观 图示 拓展反思 物理学中的 功 与生活中所谓的 功 含义有所不同 生活中的 功 有
3、 贡献 的意思 如功劳 立功 还有 成效 的意思 如成功 事半功倍等 而物 理学中的 功 只有 成效 的含义 如力学中的功就是力的作用成效 有力作用在物体上 这个力不一定做功 物体移动了距离 也不一定有力对 它做功 但在做功过程中 一定有力的作用 而且物体在力的方向上通过了距离 例 下列说法中正确的是 A 运动员将标枪投出去 运动员对标枪没有做功 B 降落伞竖直下落 重力做了功 C 人提着重物在水平方向通过一段距离 人的提力对重物做了功 D 小球在光滑的桌面上滚过一段距离 桌面对小球的支持力做了功 精析 判断一个力对物体是否做功 要看物体沿力的方向上是否通过一段距 离 运动员将标枪投出去的过程
4、中 标枪沿运动员推力方向通过了一段距离 运动 员对标枪做了功 降落伞竖直下落过程中 降落伞沿重力方向通过了一段距离 重 力对降落伞做了功 人提着重物在水平方向上行走的过程中 人对重物有竖直向上 的拉力 重物沿水平方向运动 重物沿拉力方向没有运动 拉力对重物没有做功 小 球在桌面上滚动 桌面对小球的支持力方向与小球运动方向垂直 小球沿支持力的 方向没有通过一段距离 支持力对小球也没有做功 解答 B 判断一个物体是否做了功 必须同时满足功的两个必要因素 缺一不 可 否则力就没有做功 常见的没有做功的情况有以下几种 物体由于惯性运 动 在运动方向上没有受到力的作用 因此不能说做了功 这叫 不劳无功
5、有 力作用在物体上 但物体没有移动距离或通过的距离与力的方向垂直 这叫 劳而 无功 要点 功的计算 功的计算 物理学中规定 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 用W表示功 F表示力 s表示距离 那么功的计算公式为W F s 年级 下第十章 机 械 名联欣赏 喜居宝地千年旺 福照家门万事兴 横批 喜迎新春 功的单位 在国际单位制中 力的单位是N 距离的单位是m 功的单位是 N m 它有一个专用名称叫做焦耳 简称焦 用符号J表示 J N m 一些力做功的估计值 将两个鸡蛋举高 m 做功约 J 将一袋 k g 的大米从地面扛到肩上 做功约 J 体重为 N的某学生从一楼走到
6、二楼 做功约 J 将一瓶 m L的矿泉水从地上拿起 做功约为 J 应用功的公式计算时须注意以下几个问题 明确是哪个力对哪个物体做功 或者是哪个施力物体对哪个物体做功 也 就是说要弄清是求哪个力做的功 公式中的F是作用在物体上的力 公式中的s是物体在力的方向上通过的 距离 W F s中的F 是使物体沿着F方向移动s距离过程中 始终作用在物体 上的力 其大小和方向是不变的 功的原理 使用任何机械都不省功 功的原理还可表述为 利用机械所做的功 等于不用机械直接用手做的功 功的原理使用条件 不考虑简单机械自重及摩擦 功的原理是一切机械适用的普遍原理 使用简单机械不省功 使用复杂机 械也不省功 关键提醒
7、 在计算功的时候 要明确是什么力做功 在力的方向上通过了多 少距离 而不能简单地 有了力有了距离就把它们相乘得到功 在学习杠杆平衡条件时 力与力臂乘积的单位是牛顿 米 但这个单位绝 不能写成焦耳 功和力与力臂的乘积是两个不同的物理量 具有完全不同的物理 意义 例 如图所示 某同学正在进行手抛鸡蛋表演 由图可估算出鸡蛋从最高 点落到手中的过程中 鸡蛋重力做的功最接近于 A JB JC JD J 精析 个鸡蛋大约 斤 一个鸡蛋的质量约为 k g 鸡蛋移动的距离为 m 则做的功大约为W m g h J J 最接近于 J 所以B正确 解答 B 第三节 做 功 了 吗 信仰可以创造奇迹 列夫 托尔斯泰
8、名言大观 点拨 我们知道托起两个鸡蛋用的力为 N 一个鸡蛋的重力为 N 估测 移动的距离 利用功的公式求重力做功 例 某人用 N的力 将重 N的铅球抛到 m远处 则人对铅球做的功 为 A JB JC D 无法计算 精析 铅球的运动可以分为两个阶段 第一阶段是人推铅球 第二阶段是铅球 在空中飞行 在第一阶段人用力推动铅球 对铅球做功 在第二阶段 铅球离开了 人 人也不再推铅球做功 在人推力的作用下 铅球移动了一段距离 但这个距离不 是 m 用人的推力 N乘 m得 J或用重力 N乘 m得 J均不正确 选项A B错误 人推球 使铅球的运动状态由静止变为运动 并且以一定速度飞出 铅球受人 的推力 也沿
9、推力的方向运动了一段距离 人对铅球做了功 选项C也不正确 解答 D 利用功的公式进行计算时 应注意以下两点 要明确哪个力对哪个 物体做功 或者哪个施力物体对哪个受力物体做功 将力F和距离s代入功的 计算公式进行计算时 要使力和物体在这个力的方向上移动的距离相对应 切不 可张冠李戴 拉 分 典 例 探 究 综合应用 例 要点 功的计算 一个重 N的物体在水平拉力作用下匀速前进 了 m 拉力撤销后 物体由于惯性又前进了 m 若拉力做的功为 J 则拉力 的大小为 N 精析 做功有两个因素 一是有力 二是在力的方向上有距离 判断是否对物体 做功 就要看是否同时满足这两个因素 物体在水平面的运动分为两个
10、阶段 运 动距离为 m的过程中 拉力对物体不做功为 J 由于惯性前进 m过程 中 拉力对物体不做功 由W F s得F W s J m N 解答 分析 对比 解这类题应注意 做功的两个要素 即力和距离是同时的 而且距 离应该是沿力的方向的 本题不要误认为由于惯性前进 m过程中 拉力也对物 体做功 例 要点 功 一个人先后用同样大小的力F将不同质量的物体分别在 光滑水平面 粗糙水平面和粗糙斜面上沿力的方向移动相同的距离s 如图所示 该力在这三个过程中所做功分别为W W W 关于它们之间的大小关系说法正 确的是 年级 下第十章 机 械 春雨金语 做对的事情比把事情做对重要 A W W W B W W
11、 W C W W W D W W W 精析 一个人先后用同样大小的力F使物体沿力的方向移动相同的距离s 该力在这三个过程中所做的功分别为W W W 三个功的大小都等于W F s 即W W W 故C正确 A B D错误 故选C 解答 C 点拨 物理上 功的大小等于力与在力的方向上通过的距离的乘积 即W F s 例 要点 功 如图甲 是小球从某高度处由静止下落h过程的路程与 时间关系图 图乙中 描述重力对该球做功大小与时间关系正确的图线是 a b 精析 由h t图像可知 单位时间内物体下落的高度越来越大 根据W G h可 知 单位时间内重力对该球做功也越来越多 因物体的重力不变 所以重力做功的 变
12、化与高度的变化是相同的 结合选项可知C符合 A B D不符合 故选C 解答 C 技法 规律 先根据图像中得出单位时间内物体下落高度的变化 再根据W 第三节 做 功 了 吗 思想脆弱的人缺少固定的信仰 司汤达 名言大观 G h即可判断小球重力做功与时间关系的图像 例 要点 功的计算 一支步枪长 m 火药爆炸时高压气体对子弹的 平均推力是 N 子弹在离开枪口后又在空中飞行了 m 高压气体对子弹做 功多少 精析 如图所示 子弹在高压气体推力 F N 的作用下 由A运动到D 的过程中 若研究推力F所做的功 子弹在推力F的作用下移动的距离不能认为 是从A到D的距离 因为子弹在推力F的作用下移动的距离是由
13、A到B的距离 s m 而由B到D的过程中 推力是不作用在子弹上的 子弹飞行s m是由于惯性 故高压气体不再做功 所以在研究推力F做功时 把物体在推力 作用下移动的距离定为s m 解答 高压气体对子弹做功W F s N m J 归纳 演绎 解物理过程复杂的物理题时常将复杂的物理过程看成一个个简 单的物理过程的组合 本题将子弹的运动过程看成子弹在枪膛内推力推子弹做功 的过程和子弹离开枪口后子弹靠惯性运动 没有推力对子弹做功的过程 例 要点 功的计算 大伟同学用一个距离手 m高的定滑轮拉住重 N的物体 从滑轮正下方沿水平方向移动 m 如左下图所示 若不计绳重和摩 擦 他至少做功 A JB JC JD
14、 J 精析 人站在M处时 手距定滑轮的A点 m高 即绳A B长 m 当人走到N 点时 在右上图中 A C长即是此时的绳长 据勾股定理可知 A C m 也就是说 人从M点走到N点绳拉下的长度为A C A B m 也就是意味着物体上升的高 度h m 大伟对绳做功至少是克服物重G做的功 即W G h N m J 解答 A 年级 下第十章 机 械 春雨金语 行动是治愈恐惧的良药 而犹豫 拖延将不断滋养恐惧 探索 发现 在探究此题时 如果从人对绳的拉力和拉力方向移动距离的乘积 来计算功 会由于拉力的方向时刻改变而无从确定拉力的距离 而人对绳做的功 其实就是在物体匀速上升时 提升重物做的功 所以 只要确定
15、绳对重物的拉力F 和重物上升的距离 就可算出人至少所需做的功 误 区 警 醒 误区一 不理解做功的条件 例 一个同学用 N的力把一个重 N的足球踢到 米远的球门 他踢 球做的功是 A 做了 J的功B 做了 J的功 C 没有做功D 做了功 但缺少条件 无法计算 错解 本题容易出现的错误 一种是认为在球前进 米的路程中 N的力 始终作用在足球上 另一种是认为重力做功使球移动 米 解这类题应注意 做功 的两要素力和距离是同时的 而且距离应该是沿力的方向的 正解 脚踢球的瞬间 脚给球施加力 但球被踢出以后 并不继续受脚的力的作 用 球由于惯性向前运动 根据做功的两个必要因素 这 米不是运动员对球做功
16、的距离 球未离脚时 脚给球施加力 但这一小段球移动的距离未知 因此脚对球做 了功 但无法计算 故本题答案选D 警醒 注意踢出去的物体和扔出去的物体 对物体都是瞬间作用了力 都无法 精确计算做功的多少 误区二 不理解做功的计算 例 起重机将重为 N的重物匀速竖直提升了 m后 又把重物水平移 动了 m 则起重机对重物做了多少功 错解 本题包括两个过程 一是起重机将 N的一重物匀速提升 则起重机 的钢绳对重物的拉力等于 N 重物在拉力的方向上移动了 m的距离 二是起 重机的钢绳拉着重物沿水平方向移动了 m 拉力和重物的移动方向垂直 所以这 里的 m并不是在力的方向上移动的距离 事实上 因不满足做功的第二个必要因 素 因此第二过程起重机对重物不做功 功的计算是中考的重要考点之一 学生在 解答此类问题时往往由于对功的概念理解不透而出错 本题容易发生的错解为 W F s N m m J这是由于不理解距离s而选成的误解 面对 这种多阶段做功的问题 应把它分阶段逐一分析 计算 正解 W F s N m J 警醒 要求学生能够准确的理解做功的两个必要因素 一是作用在物体上的 力 另一个是物体在这个力的方
