第十一章 功和机械能
第1节 功
用叉车搬运货物时,叉车把货物从地面提升到一定的高度。
叉车用力托起货物,使货物在这个力的方向上发生了位置的移动。
我们看到了叉车工作的成效。
推土机推土,对土有力的作用,使土被推到远处,我们看到了
推土机工作的成效。
可见,机械在工作时可以产生相应的“成效”,那么在物理学
中,怎么描述这种成效呢?
1. 结合实例理解机械能和功的概念,理解做功的两
个必要因素;能用生活、生产中的实例,解释功的
含义;会利用W=Fs及其变形公式进行简单的计算。
2. 通过思考和讨论,判断在什么情况下力对物体
做了功,在什么情况下没有做功;学会从物理现
象中归纳简单的物理规律。
知识点 1 力学中的功
sF
在叉车举高货物的过程中,货物受到一个向上
的力F作用,
物理学中就说叉车托起货物的力做了功。 物体在力F的方
向上移动距离s
并且这个力的作用下,向上移动了
一段距离s,力F作用的成效体现在物体被举高了。
s
F
物体在力F的方
向上移动距离s
物体在水平拉力F的作用下沿水平桌面移动了一段
距离s,
物理学中就说拉动物体的力做了功。
力F作用的成效体现在物体被移动了。
通常而言,如果一个力作用在物体上,
物体在这个力的方向移动了一段距离,
我们就说这个力对物体做了功。
s
s
F
A
F
B
(作用在物体上的力)
(物体在力的方向上移动的距离)
F
二者缺一不可。
功的两个必要因素
s
s
s
F F
运动员对杠铃做了功
重力对运动员做了功 攀岩时,人克服自身重力做功
人对小车做了功
力做功的实例
不动——不做功 无力——不做功
足球离开脚后,虽然继续
滚动,但人不对它施加力
了,因此人对球不做功。
人推墙时,虽然有力作用在墙
上,但墙不动,因此人没有对
墙做功。
力不做功的实例
s
物体水平移动,但受
力竖直向上,即物体
在力的方向上没有移
动距离,因此拉力对
物体不做功。
——不做功
哪个力的作用对小车有“成效”?有“贡献”呢?
用力拉在水平桌面上的小车,小车前进,则小车受到几
个力的作用?
F
F支
G
F阻
s
不做功
不做功
做功
摩擦力的方向与物体的运动方向相反,物
理学中通常说物体克服摩擦力做了功。
物体沿斜面上升的过程中,
要克服重力和摩擦力做功。
f
F
G
N
不做功做功
不做功的情况有以下三种:
物体没有受到力的作用,由于惯性而通过一段距离。
即F=0,不劳无功
物体受到力的作用,但没有移动距离。
即s=0,劳而无功
物体受到某力的作用,但运动方向始终与该力方向垂直。
即F⊥s, 劳而无功
知识点 2 功的计算
作用在物体上的力越大、物体在力的方向上移动的距离越大,
力所做的功也就越多。
力学中,功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积。
功=力×距离 公 式
牛(N) 米(m)焦耳
(J)即:1 J=1 N · m
W = F s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。
例题 在平地上,用50 N的水平推力推动重100 N的车子,前进
了10 m,推车子的小朋友做了多少功?如果把这个车子匀速举
高1.5 m,他做了多少功?
解:推车子做功W1= Fs =50 N×10 m=500 J
举车子做功W2= F's'=Gh=100 N×1.5 m=150 J
s'F'
s=10m
F=50N
G
例1(2018•长沙)下列关于功的说法正确的是( )
A.小明用力推发生故障的汽车而未推动时,推力对汽车做了功
B.吊车吊着重物沿水平方向匀速运动一段距离时,吊车的拉力对
重物做了功
C.足球在水平地面上滚动一段距离时,重力对足球做了功
D.举重运动员从地面将杠铃举起的过程中,举重运动员对杠铃做
了功
D
力与移动方向垂直,不做功
杠铃在力的方向上移动了距离,运动员做了功
不动不做功
连 接 中 考
例2(德州中考)用弹簧测力计沿水平方向两次拉着同一物体在
同一水平面上运动,两次运动的s-t图象分别如图中的①②所示。
其对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2,相同时间内所做的功分
别为W1、W2,则它们的关系正确的是 ( )
A. F1>F2 W1>W2
B. F1=F2 W1>W2
C. F1=F2 W1