初二物理(第37周).doc

初 二 物 理（第37周） 【教学内容】 初中物理 第一册 第十四章 功 内容包括： 第一节：功 第二节：功的原理 【教学目标】 1、理解做功的两个必要因素。能识别在什么情况下做功，在什么情况下不做功。 2、理解功的计算公式W=FS，知道功的单位，能利用功的公式进行简单的计算。 3、理解功的原理。 【知识讲解】 1、功 力学里的功是指物体在力的作用下，并且物体在这个力的方向上通过了一段距离，这就是功的两个必要因素。从功的两个必要因素可知，有力才有可能有功，但有了力的作用又不一定做功，还必须看物体在力的方向上是否移动距离，两者缺一不可。例如，运动员把杠铃举在头顶上不动时，杠铃虽然受到运动员对它向上的举力，但杠铃并没有沿这个力的方向移动一段距离，所以运动员的举力对它没有做功。又如物体在光滑的水平面上依靠惯性做匀速直线运动时，物体在水平方向虽然移动了一段距离，但在水平方向上并没有力对它作用，所以谈不上谁对它做功。再如运动员举着杠铃在水平地面上走动，虽然杠铃移动了一段距离，但由于它移动的距离不是在举力的方向上，因此 ，他的举力没有做功。 如果有力作用在物体上，物体移动的方向与力的方向成一角度（直角除外），受力物体虽不直接沿力的方向移动（如图），但在力的方向上是通过距离的，所以此力是做功的。只有当物体移动方向垂直于力的方向时，才能说这个力对物体没有做功。可见，物理学中的“功”的含义是很严格的，同日常生活中所说的“做工”或“工作”的含义不同。 功的计算公式是：W=FS，其中F为作用在物体上的力，S为物体在力F方向上通过的距离，W表示F所做的功，即功等于作用在物体上的力和物体在力的方向上通过的距离的乘积。在国际单位制中，力的单位是“牛顿”，距离的单位是“米”，则功的单位就是1牛顿·米，又叫“焦耳”，简称“焦”。即1焦=1牛·米。 计算功时，必须明确哪一个力做功。当物体同时受到几个力作用而移动一段距离时，很可能几个力同时对物体做功，并且各个力在同一过程中所做的功也可能各不相同，因此强调哪一个做功就更有必要了。例如，某人提着50牛的一桶水在水平路面上走了10米，问该人做了多少功？这个问题就不好回答了。如果问他的手的拉力做了多少功？则拉力做功为0焦，如果问他克服水桶的重力做了多少功？也为0焦，如果问他的牵引力做了多少功？则回答条件不足无法计算。因为该人前进时是有牵引力的，但其大小题目没有给出，因此准确答案为：牵引力做了功，但由于条件不足无法计算其大小。 从功的计算公式W=FS可知，力对物体做功的多少只与作用在物体上力的大小和物体在力的方向上通过的距离大小有关，而与物体的运动状态、物体的质量、支承面是否有摩擦无关。 2、功的原理 从简单机械一章的学习可知，人们在使用杠杆、滑轮、轮轴这些简单的机械时，如果要省力就要多移动距离，如果费力就省距离。通过大量实验和实践表明：使用任何机械时，人们所做的功都等于不用机械而直接用手所做的功。也就是使用任何机械都不省功。这个结论叫做功的原理。要完整地理解功的原理的含义，只有在不考虑机械本身的自重和摩擦时，使用机械做的功才等于不用机械直接用手所做的功。因此功的原理的第一种表述是对理想机械而言的。而实际应用时，不可能没有摩擦，机械本身的重量不可能不考虑，因此在使用机械时人们所做功总要大于人直接用手所做的功。所以功的原理的第二种表述，“使用任何机械都不省功”就更具有普遍、实际意义了。 功的原理可用公式W动=W阻来表示，式中W动表示动力对机械做的功，W动=FS，W阻表示机械克服阻力所做的功W阻=Gh（对理想机械也就等于直接用手所做的功），如用机械拉着物体在水平地面上做功时W阻=fs，f表示地面对物体的摩擦力，S为物体在地面上移动的距离。 斜面也是一种简单机械，通常用直角三角形来表示斜面，设斜面长L，高为h，物体重为G，F为沿斜面把物体匀速上拉上去的拉力，在不计摩擦时，据功的原理FL=Gh，即F=·G，或=。 由上可知，使用斜面能省力，且斜面长是高的几倍，沿斜面所用的拉力（或推力）就是物重的几分之一。可见使物体升高相同高度时，斜面越长就越省力。 例1、在光滑的水平面上用40牛的水平推力推动重200牛的箱子前进了2米；在粗糙的水平面上用40牛的水平推力推重150牛的箱子，也前进了2米，两次水平推力各做了多少功？重力对箱子有没有做功？ 分析：水平推力做的功，应等于水平推力和在水平推力方向上通过的距离的乘积，两次水平推箱子的力和箱子在力的方向上通过的距离都相等，所以两次水平推力做的功也相等。与箱子的重力大小以及平面是否光滑无关。题中给了两只箱子的重力200牛、150牛。由于重力方向竖直向下，与箱子前进的距离垂直，所以重力对箱子没有做功。 已知F