今天我们就来一起学习初中物理第十一章第三课时《功》:
我们注意到:利用动滑轮提升重物可以省力,但手拉绳移动的距离比重物上升的距离长;用扫帚扫地,虽然费力,但手只需运动很小的距离,就可以使扫帚在地上扫过一大片,这说明,省力的机械费距离,省距离的机械费力。
在物理学中,研究力与物体在力的方向上通过的距离的乘积,是一个有物理意义的量。
功
功的定义
在物理学中,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,就说这个力做了功,通常我们称力与物体在力的方向上通过的距离的乘积为机械功,简称功。
做功的条件
①物体要受到力的作用;
②物体要在力的方向上通过一定的距离。
未做功的三种情况
未作功的三种情况
①有力有距离,但力的方向与距离的方向垂直。如图甲,小明提着两个重物在水平路面上匀速前行,提重物的力和重物受到的重力没有做功。
②有力无距离。如图乙,小芳用力推桌子而没有推动,桌子虽然受到了推力,但未移动距离,所以小华没有做功。
③无力有距离。如图丙,小华踢足球,足球离开脚之后,不再受到脚的作用力,因惯性向前运动,此过程小华没有做功。
典型例题:在篮球比赛中,运动员对篮球没有做功的过程是( )
A.运球 B.扣篮 C.擦板 D.跳投
【分析】做功需要两个必要因素:有力作用在物体上;物体在力的方向上移动一段距离。
【解答】解:擦板是运动员将篮球投出后,利用篮板改变篮球的运动方向;在擦板时,球已经离开了手,运动员对篮球没有力的作用,所以运动员对篮球没有做功;而运球、扣篮、跳投时,运动员对篮球均有力的作用,且篮球沿力的方向移动了距离,运动员都对篮球做了功,故C符合题意,ABD不符合题意;故选:C。
功的计算
描述
在物理学中,功等于力与物体在力的方向上通过的距离的乘积。
公式
W=Fs
W表示功,F表示力,s表示沿力的方向移动的距离
单位
牛米,符号N•m,在物理学中,单位N•m有一个专门的名称---焦耳,简称焦,符号J表示,这个单位是为了纪念英国物理学家焦耳对科学的贡献而命名的。
1J=1N•m
1J的功有多大呢?你若从地上拿起一只约50g的鸡蛋,并把它缓缓举过头顶,在这个过程中你对鸡蛋所做的功约为1J。
典型例题:小明将掉在地面上的物理书捡起来放在课桌上,他对课本所做功最接近于( )
A.0.02J B.0.2J C.2J D.20J
【分析】首先估测物理课本的质量,然后计算它的重力,然后再估测课桌的高度,最后根据功的公式计算即可。
【解答】解:一本物理课本的质量m=200g=0.2kg,
G=mg=0.2kg×10N/kg=2N,
课桌高度约为1m,
人对课本做的功:W=Gh=2N×1m=2J。
故选:C。
考题再现
习题1:一位质量约50kg的同学从一楼走到五楼,他上楼过程中克服重力所做的功可能为( )
A.60J B.600J C.6000J D.0000J
习题2:某物体在力F的作用下分别在光滑水平面,粗糙水平面和斜面上沿力的方向移动了距离S(如图),做功分别是W1、W2、W3,则它们之间的关系是( )
习题3:下列有关力做功的说法中,正确的是( )
A.把水桶从一楼提到二楼,提水桶的力对水桶没有做功
B.提着水桶站在水平路面上,提水桶的力对水桶做了功
C.推着自行车沿水平方向前进,推车的力对车做了功
D.投出去的篮球在空中飞行的过程中,手的推力对篮球做了功
习题4:一个重为20N的物体在水平地面上受水平拉力作用时恰能以50cm/s的速度匀速运动,若物体运动了5m,拉力的功率为3W,则拉力做功 J,重力做功 J。
习题5:如图甲所示,张华用水平推力F推置于水平地面上的木箱,在此过程中,推力F的大小随时间t变化的情况如图乙所示,木箱运动速度v的大小随时间t变化的情况如图丙所示,则1﹣3s木箱做 (选填“匀速”或“变速”)运动;3~5s推力对木箱做的功是 J.