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1、第三节做 功 了 吗体验体验 怎样才算做功怎样才算做功活动活动1:1:用力推桌子用力推桌子, ,没有推动。没有推动。活动活动2:2:拉着铅笔盒在水平桌面上运动一段距离。拉着铅笔盒在水平桌面上运动一段距离。活动活动3:3:将铅笔盒举高一定高度。将铅笔盒举高一定高度。(1)(1)活活动动1 1中中, ,人是施力物体人是施力物体, ,是受力物体是受力物体, ,桌子在力的桌子在力的方向上方向上( (选选填填“移移动动”或或“没移没移动动”) )一段距离。一段距离。(2)(2)活活动动2 2、3 3中中, ,手是施力物体手是施力物体, ,铅铅笔盒是笔盒是, ,铅铅笔盒笔盒在力的方向上在力的方向上( (选
2、选填填“移移动动”或或“没移没移动动”) )一段距离。一段距离。提示提示: :(1)(1)桌子没移动桌子没移动(2)(2)受力物体移动受力物体移动1.1.什么是机械功什么是机械功? ?2.2.做功的必要条件是什么做功的必要条件是什么? ?3.3.如何计算功如何计算功? ?功的计算公式是怎样的功的计算公式是怎样的? ?功的单位是什么功的单位是什么? ?探究探究 1 1 机械功机械功活动活动: :两个同学相互配合两个同学相互配合, ,用动滑轮提升不同的重物用动滑轮提升不同的重物, ,并用弹簧并用弹簧测力计测出物重测力计测出物重G G和绳子自由端的拉力和绳子自由端的拉力F,F,用刻度尺分别量出重用刻
3、度尺分别量出重物和绳子自由端上升的距离物和绳子自由端上升的距离h h和和s s。比较。比较FsFs与与GhGh的大小关系。的大小关系。结合上面活动思考以下问题结合上面活动思考以下问题: :1.(1)1.(1)使用动滑轮可以省力使用动滑轮可以省力, ,但是但是距离距离, ,无论重无论重物的重力怎样变化物的重力怎样变化,Fs,Fs与与GhGh总存在一定的关系。总存在一定的关系。(2)(2)结合前面所学结合前面所学“简单机械简单机械”的知识的知识, ,这是否告诉我们这是否告诉我们: :力力可以省可以省, ,距离也可以省距离也可以省; ;但是力和距离的乘积但是力和距离的乘积( (选选填填“可以可以”或
4、或“不可以不可以”) )省。省。(3)(3)由此我们感受到由此我们感受到可能是一个有可能是一个有意义的物理量。意义的物理量。提示提示: :根据前面简单机械的分类及作用特点可知根据前面简单机械的分类及作用特点可知: :省力的机械费省力的机械费距离距离, ,省距离的机械费力。因为总有省距离的机械费力。因为总有FsGh,FsGh,所以力和距离的乘所以力和距离的乘积不能省。积不能省。参考答案参考答案: :(1)(1)费费(2)(2)不可以不可以(3)(3)力和距离的乘积力和距离的乘积2.2.什么叫机械功什么叫机械功? ?参考答案参考答案: :物理学中把力和物体在力的方向上移动的距离的乘物理学中把力和物
5、体在力的方向上移动的距离的乘积叫作机械功积叫作机械功, ,简称功。简称功。探究探究 2 2 怎样才算做功怎样才算做功结合结合“体验体验”, ,思考以下问题思考以下问题: :1.1.活动活动1 1中中, ,人没有做功人没有做功, ,活动活动2 2、3 3中人做了功中人做了功, ,对比三次活动对比三次活动, ,分析它们的特点。分析它们的特点。人做功的特点是人做功的特点是_, ,人没有做功的特点是人没有做功的特点是_。提示提示: :在活动在活动1 1中中, ,桌子虽然受到推力桌子虽然受到推力, ,但是在力的方向上没有移但是在力的方向上没有移动距离。在活动动距离。在活动2 2中中, ,铅笔盒在拉力铅笔
6、盒在拉力F F的作用下的作用下, ,沿力的方向移动沿力的方向移动了一段距离了一段距离; ;在活动在活动3 3中中, ,铅笔盒在向上的力的作用下移动了一铅笔盒在向上的力的作用下移动了一段距离段距离, ,这两者的共同点是物体在作用力的方向上移动了一段这两者的共同点是物体在作用力的方向上移动了一段距离。距离。参考答案参考答案: :物体在作用力的方向上移动了一段距离物体在作物体在作用力的方向上移动了一段距离物体在作用力的方向上没有移动一段距离用力的方向上没有移动一段距离2.2.结合图片结合图片, ,分析做功的两个必要因素分析做功的两个必要因素(1)(1)甲甲图图中中, ,车车在推力方向上是否移在推力方
7、向上是否移动动了距离了距离? ?人人对车对车做功了做功了吗吗? ?(2)(2)乙乙图图中中, ,汽汽车车在在牵牵引力方向上是否移引力方向上是否移动动了距离了距离? ?牵牵引力引力对对汽汽车车做功了做功了吗吗? ?(3)(3)丙丙图图中中, ,货货物在拉力方向上是否移物在拉力方向上是否移动动了距离了距离? ?吊吊车对货车对货物做物做功了功了吗吗? ?参考答案参考答案: :(1)(1)没有没有没有没有(2)(2)是做了功是做了功(3)(3)是做了功是做了功3.3.通通过实过实例分析例分析: :一个物体一个物体对对另一个物体做功的必另一个物体做功的必备备条件是条件是(1)_;(1)_;(2)_(2)
8、_。提示提示: :通过以上实例的分析通过以上实例的分析, ,可知只有一个物体对另一个物体施可知只有一个物体对另一个物体施加了力的作用加了力的作用, ,并且另一个物体在力的方向上移动了一段距离并且另一个物体在力的方向上移动了一段距离时时, ,我们才说一个物体对另一个物体做了功。我们才说一个物体对另一个物体做了功。参考答案参考答案: :(1)(1)作用在物体上的力作用在物体上的力(2)(2)物体在力的方向上移动了一段距离物体在力的方向上移动了一段距离探究探究 3 3 怎样计算功怎样计算功1.1.物理学中规定物理学中规定, ,力对物体做的功等于力对物体做的功等于与物与物体在体在的乘积的乘积, ,公式
9、公式, ,用字母用字母表示表示_。参考答案参考答案: :力力的方向上移动的距离力力的方向上移动的距离功功= =力力距离距离W=FsW=Fs2.2.根据力和距离的根据力和距离的单单位位, ,推知功的推知功的单单位是位是, ,名称名称为为, ,简简称焦称焦, ,符号符号。1J=1J=。用手匀速托起两个。用手匀速托起两个鸡鸡蛋蛋, ,升高升高1m1m做的功大做的功大约约是是J J。提示提示: :在国际单位制中在国际单位制中, ,力的单位是牛力的单位是牛, ,距离的单位是米距离的单位是米, ,物理学物理学中单位和数一样参与计算中单位和数一样参与计算, ,因为功因为功= =力力距离距离, ,所以功的单位
10、是所以功的单位是力的单位与距离的单位相乘力的单位与距离的单位相乘,1N,1N1m=1N1m=1Nm m。为了纪念英国物。为了纪念英国物理学家焦耳的贡献便以他的名字作为功的单位理学家焦耳的贡献便以他的名字作为功的单位, ,简称焦简称焦, ,符号符号J,J,即即1J=1N1J=1Nm m。参考答案参考答案: :牛牛米焦耳米焦耳J J1N1Nm m1 13.3.如何估算小明从一楼匀速上到三楼做的功如何估算小明从一楼匀速上到三楼做的功?(g=10N/kg)?(g=10N/kg)提示提示: :小明匀速上楼小明匀速上楼, ,必须要施以等大的力克服自己的重力才行。必须要施以等大的力克服自己的重力才行。这种情
11、况下这种情况下, ,我们说小明克服重力做功我们说小明克服重力做功, ,而克服重力通过的距离而克服重力通过的距离即上升的高度即上升的高度, ,然后需要估测重力和上升的高度然后需要估测重力和上升的高度, ,即可利用公式即可利用公式W=GhW=Gh计算做的功。但是直接估测重力不方便计算做的功。但是直接估测重力不方便, ,可以先估测质量可以先估测质量约为约为50kg,50kg,再根据再根据G=mgG=mg算出重力来算出重力来; ;估测高度时估测高度时, ,可以比较自己可以比较自己的身高来估测的身高来估测, ,一层楼的高度约为一层楼的高度约为3m,3m,小明上升的总高度约为小明上升的总高度约为6m,6m
12、,所以所以W=Gh=mgh=50kgW=Gh=mgh=50kg10N/kg10N/kg6m=3 000J6m=3 000J。参考答案参考答案: :估测质量估测质量m m和一层楼的高度和一层楼的高度, ,根据一层楼的高估算出根据一层楼的高估算出小明上升的总高度小明上升的总高度, ,则做的功大约为则做的功大约为W=Gh=mgh=50kgW=Gh=mgh=50kg10N/kg 10N/kg 6m=3 000J6m=3 000J。1.1.机械功机械功: :物理学中物理学中,_,_和和_的乘积的乘积, ,简称功。简称功。2.2.做功的两个必备条件做功的两个必备条件: :(1)(1)作用在物体上的作用在物
13、体上的_;_;(2)(2)物体在力的方向上物体在力的方向上_。3.3.功的计算功的计算:_:_。力力物体在力的方向上移动的距离物体在力的方向上移动的距离力力移动的距离移动的距离W=FsW=Fs【拓展延伸拓展延伸】(1)(1)做功的两种情况做功的两种情况: :力与物体移动的距离方向相同力与物体移动的距离方向相同, ,力做正功力做正功, ,简称做功简称做功; ;力与物体移动的距离方向相反力与物体移动的距离方向相反, ,叫力做负功或克服力做功。叫力做负功或克服力做功。例如例如, ,在竖直方向提升物体在竖直方向提升物体, ,叫克服重力做功叫克服重力做功; ;拉着物体在水平拉着物体在水平面上做匀速直线运
14、动面上做匀速直线运动, ,如图如图, ,物体运动方向与摩擦力物体运动方向与摩擦力f f方向相反方向相反, ,力对物体做的功力对物体做的功W=Fs,W=Fs,也叫克服摩擦力做的功也叫克服摩擦力做的功W=fs,W=fs,二者在数值二者在数值上是相等的上是相等的, ,即即W=Fs=fsW=Fs=fs。(2)(2)当力与物体移动的距离垂直时当力与物体移动的距离垂直时, ,力不做功。力不做功。考点考点 1 1 怎怎样样才算做功才算做功【典例典例1 1】(2013(2013福州中考福州中考) )如如图图所示的情景中所示的情景中, ,关于力关于力对对杯子杯子做功的描述正确的是做功的描述正确的是( () )【
15、思路导引思路导引】解题的两个关键点解题的两个关键点: :(1)(1)物体是否受到力的作用物体是否受到力的作用; ;(2)(2)物体在这个力的方向上是否移动了一段距离。物体在这个力的方向上是否移动了一段距离。【精讲精析精讲精析】选选D D。本题考查功的相关知识。功包含两个必要。本题考查功的相关知识。功包含两个必要因素因素: :作用在物体上的力和物体在力的方向上移动的距离。公作用在物体上的力和物体在力的方向上移动的距离。公式为式为W=FsW=Fs。以下是不做功的三种情况。以下是不做功的三种情况: :一、力不等于零一、力不等于零, ,距离等距离等于零于零, ,比如搬而未起、举而未动等比如搬而未起、举
16、而未动等, ,也可称为也可称为“不动无功不动无功”; ;二、二、物体由于惯性而运动一段距离物体由于惯性而运动一段距离, ,比如踢出的足球在地面上向前比如踢出的足球在地面上向前运动一段距离运动一段距离, ,该过程中人没有对它做功该过程中人没有对它做功, ,因为人没有给它施力因为人没有给它施力( (该过程阻力做了功该过程阻力做了功),),也可称为也可称为“惯性无功惯性无功”; ;三、物体受到的三、物体受到的力的方向和运动的方向垂直力的方向和运动的方向垂直, ,比如提着水桶在水平方向运动一比如提着水桶在水平方向运动一段距离段距离, ,此过程提力不做功此过程提力不做功, ,也可称为也可称为“垂直无功垂
17、直无功”。A A、B B属于属于不动无功不动无功,C,C属于垂直无功属于垂直无功, ,选项选项D D正确。正确。【方法归纳方法归纳】判断物体是否做功的方法判断物体是否做功的方法(1)(1)判断力是否做功的依据判断力是否做功的依据: :做功的两个必要因素。做功的两个必要因素。(2)(2)不做功的三种情况不做功的三种情况: :三种三种情况情况使物体运动的使物体运动的力及力的方向力及力的方向物体移动距离物体移动距离的方向的方向实例实例不劳不劳无功无功在物体运动的在物体运动的方向上不受力方向上不受力由于惯性运动由于惯性运动踢足球时踢足球时, ,足球离脚足球离脚后后, ,人对足球不做功人对足球不做功劳而
18、劳而无功无功受力受力没有移动距离没有移动距离人推汽车而不动人推汽车而不动, ,推推力不做功力不做功垂直垂直无功无功受力受力移动距离与力移动距离与力的方向垂直的方向垂直手提水桶匀速水平运手提水桶匀速水平运动动, ,手提水桶的力对手提水桶的力对水桶不做功水桶不做功考点考点 2 2 功的功的计计算算【典例典例2 2】(2013(2013枣枣庄中考庄中考) )小波将放在水平桌面上重小波将放在水平桌面上重为为3 N3 N的的物理物理课课本本, ,水平匀速拉水平匀速拉动动0.5 m0.5 m。所用的水平拉力。所用的水平拉力为为1 N,1 N,则课则课本本重力做功重力做功J,J,水平拉力做功水平拉力做功J
19、J。【思路导引思路导引】解答本题的关键点解答本题的关键点: :(1)(1)判断力是否做了功。判断力是否做了功。(2)(2)根据功的计算公式根据功的计算公式W=FsW=Fs进行计算。进行计算。【精讲精析精讲精析】本题考查功的计算。做功的两个必要因素是作用本题考查功的计算。做功的两个必要因素是作用在物体上的力和物体在力的方向上通过的距离在物体上的力和物体在力的方向上通过的距离,W=Fs,W=Fs。重力在。重力在竖直方向上竖直方向上, ,移动距离为零移动距离为零, ,故重力做功为零。拉力做功故重力做功为零。拉力做功W=Fs=1NW=Fs=1N0.5m=0.5J0.5m=0.5J答案答案: :0 00
20、.50.5【方法归纳方法归纳】W=FsW=Fs公式的应用公式的应用(1)(1)注意距离与力的对应性注意距离与力的对应性,s,s必须是在力的方向上通过的距离必须是在力的方向上通过的距离, ,即力与距离的同体性、同时性和同向性。即力与距离的同体性、同时性和同向性。(2)(2)已知三个物理量中的任意两个已知三个物理量中的任意两个, ,可求第三个。可求第三个。求作用在物体上的力求作用在物体上的力:F= ;:F= ;求在力的方向上移动的距离求在力的方向上移动的距离:s= :s= 。(3)(3)常见的两种做功的计算常见的两种做功的计算: :计算重力所做的功或克服重力所做的功计算重力所做的功或克服重力所做的
21、功:W=Gh:W=Gh。计算克服摩擦力所做的功计算克服摩擦力所做的功:W=fs:W=fs。1.(20131.(2013临沂中考临沂中考) )下列过程中人对桶做功的是下列过程中人对桶做功的是( () )A.A.提着桶站立不动提着桶站立不动B.B.提着桶水平移动提着桶水平移动C.C.提着桶站在匀速向上运动的电梯内提着桶站在匀速向上运动的电梯内D.D.提着桶站在匀速水平运动的车厢内提着桶站在匀速水平运动的车厢内【解析解析】选选C C。本题考查做功的两个必要因素。做功的两个必。本题考查做功的两个必要因素。做功的两个必要因素是要因素是“作用在物体上的力作用在物体上的力”和和“物体在力的方向上移动的物体在
22、力的方向上移动的距离距离”。A A选项中桶没有移动距离选项中桶没有移动距离,B,B、D D选项中力的方向竖直向选项中力的方向竖直向上而桶沿水平方向移动上而桶沿水平方向移动, ,所以这三种情况人对桶都没有做功所以这三种情况人对桶都没有做功;C;C选项中人给桶的力方向竖直向上选项中人给桶的力方向竖直向上, ,而且桶在这个力的方向上移而且桶在这个力的方向上移动了距离动了距离, ,所以这种情况下人对桶做了功。所以这种情况下人对桶做了功。2.2.体育课上两位同学进行爬杆比赛体育课上两位同学进行爬杆比赛, ,假如他们先后从同一根杆假如他们先后从同一根杆的底端匀速爬到顶端。如果要粗略比较一下两人做功的大小的
23、底端匀速爬到顶端。如果要粗略比较一下两人做功的大小, ,需要知道的物理量是需要知道的物理量是( () )A.A.爬杆的速度爬杆的速度B.B.爬杆的时间爬杆的时间C.C.两人的体重两人的体重D.D.杆的具体高度杆的具体高度【解析解析】选选C C。本题考查功大小的估测。做功的两个必要条件。本题考查功大小的估测。做功的两个必要条件: :力和在力的方向上通过的距离。由力和在力的方向上通过的距离。由W=GhW=Gh可知做功的多少与他们可知做功的多少与他们的体重和爬杆的高度有关的体重和爬杆的高度有关, ,题中所给的条件是他们先后从同一题中所给的条件是他们先后从同一根杆的底端匀速爬到顶端根杆的底端匀速爬到顶
24、端, ,即他们爬杆的高度相等即他们爬杆的高度相等, ,那么需要知那么需要知道的物理量就是两人的体重道的物理量就是两人的体重, ,故选故选C C。3.20123.2012年年8 8月月2 2日日, ,吕小军获第吕小军获第3030届伦敦奥运会男子届伦敦奥运会男子7777公斤级举公斤级举重比赛金牌重比赛金牌( (如图所示如图所示) )。他在第一阶段把杠铃很快举过头顶。他在第一阶段把杠铃很快举过头顶, ,第二阶段使杠铃在空中停留第二阶段使杠铃在空中停留3s3s。下列关于运动员对杠铃做功的。下列关于运动员对杠铃做功的说法中正确的是说法中正确的是( () )A.A.他在第一阶段内没做功他在第一阶段内没做功
25、B.B.他在第二阶段内没做功他在第二阶段内没做功C.C.他在两个阶段内都没做功他在两个阶段内都没做功D.D.他在两个阶段内都做了功他在两个阶段内都做了功【解析解析】选选B B。本题考查做功的两个必要因素。依据做功的两。本题考查做功的两个必要因素。依据做功的两个必要因素分析可知物体是否做功。在第一阶段个必要因素分析可知物体是否做功。在第一阶段, ,对杠铃有向对杠铃有向上的力上的力, ,并且杠铃在该力的方向上通过了距离并且杠铃在该力的方向上通过了距离, ,所以做了功所以做了功; ;而而在第二阶段在第二阶段, ,杠铃在空中停留了杠铃在空中停留了3s,3s,杠铃只受力杠铃只受力, ,但没有移动距但没有
26、移动距离离, ,所以没做功。即他在第一阶段内做了功所以没做功。即他在第一阶段内做了功, ,在第二阶段内没做在第二阶段内没做功功, ,故选故选B B。4.(20134.(2013自自贡贡中考中考) )小明将掉在地面上的物理小明将掉在地面上的物理书捡书捡起来放在起来放在课课桌上桌上, ,他他对课对课本所做功最接近于本所做功最接近于( () )A.0.02JA.0.02JB.0.2JB.0.2JC.2JC.2JD.20JD.20J【解析解析】选选C C。本题考查物理常识。物理课本重约。本题考查物理常识。物理课本重约3N,3N,桌面高约桌面高约0.7m,W=Fs=3N0.7m,W=Fs=3N0.7m=
27、2.1J,0.7m=2.1J,故故C C最符合题意。最符合题意。5.20135.2013年某市学业水平体育测试立定跳远项目中年某市学业水平体育测试立定跳远项目中, ,体重为体重为500N500N的某同学从最高点到落地点的过程中的某同学从最高点到落地点的过程中, ,重心下降的最大距离为重心下降的最大距离为0.3m,0.3m,轨迹如图所示。则此过程重力做的功为轨迹如图所示。则此过程重力做的功为J J。【解析解析】本题考查功的计算。某同学的重力是本题考查功的计算。某同学的重力是G=500N,G=500N,在重力在重力方向上经过的距离是方向上经过的距离是h=0.3m,h=0.3m,由功的公式由功的公式
28、W=Gh=500NW=Gh=500N0.3m 0.3m =150J=150J。答案答案: :1501506.6.为提高学生安全自救和使用灭火器的能力为提高学生安全自救和使用灭火器的能力, ,学校开展消防安学校开展消防安全演习。全演习。(1)(1)如图是一种泡沫灭火器局部示意图如图是一种泡沫灭火器局部示意图, ,当按压控制杆时当按压控制杆时, ,控制控制杆绕点杆绕点O O转动转动, ,可打开阀门。灭火器的控制杆相当于简单机械中可打开阀门。灭火器的控制杆相当于简单机械中的的。(2)(2)演习过程中演习过程中, ,小明用小明用60N60N竖直向上的力将灭火器从地面提高竖直向上的力将灭火器从地面提高0
29、.5m,0.5m,则小明对灭火器所做的功为则小明对灭火器所做的功为J J。【解析解析】本题考查杠杆的定义和功的计算。本题考查杠杆的定义和功的计算。(1)(1)从图中可以看出从图中可以看出, ,用手压控制杆时用手压控制杆时, ,杆以杆以O O点为支点转动点为支点转动, ,同同时打开阀门时打开阀门, ,故控制杆相当于杠杆。故控制杆相当于杠杆。(2)(2)小明用小明用F=60NF=60N的力竖直向上将灭火器从地面提高的力竖直向上将灭火器从地面提高s=0.5m,s=0.5m,小小明对灭火器所做的功明对灭火器所做的功W=Fs=60NW=Fs=60N0.5m=30J0.5m=30J。答案答案: :(1)(
30、1)杠杆杠杆(2)30(2)30 找找你容易错在哪里找找你容易错在哪里如图所示如图所示, ,有一重为有一重为10N10N的物体的物体, ,沿着长为沿着长为2m,2m,高为高为1m1m的光滑斜面的光滑斜面自顶端滑下自顶端滑下, ,重力做了多少焦耳的功重力做了多少焦耳的功? ?【学生自答学生自答】解解: :重力做的功重力做的功:W=Fs=10N:W=Fs=10N2m=20J2m=20J答案答案: :20J20J【教师点评教师点评】计算过程有必要的文字说明计算过程有必要的文字说明, ,会用基本公式会用基本公式, ,数字后有单位数字后有单位, ,很好。很好。错误之处错误之处: :计算重力做功时计算重力做功时, ,不能用重力与斜面的长度相乘不能用重力与斜面的长度相乘, ,因为重力的方向竖直向下因为重力的方向竖直向下, ,与斜面长度的方向不一致与斜面长度的方向不一致, ,应是重力应是重力乘以物体在重力方向上移动的距离乘以物体在重力方向上移动的距离, ,即乘以斜面的高。即乘以斜面的高。【正确答案正确答案】解解: :重力做的功重力做的功W=Fs=Gh=10NW=Fs=Gh=10N1m=10J1m=10J答案答案: :10J10J
