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功
学习目标
学习目标
知道功的概念,理解做功的两个必要因素;
能够判断力在什么情况下做功及不做功;
掌握功的定义、单位;能够用功的定义式进行计算
做功的两个必要因素;
功的原理;
0
02
预习导学
一、功
功和力对物体做功的两个必要因素:把力与沿力的方向移动的距离的乘积称为机械功。
公式:W=Fs; 1J=1N?m
力对物体不做功的三种情况:
有距离无力。如足球离开脚后在水平面上滚动了一段距离,人对足球没有做功;
有力无距离。如两名同学没有搬起石头,所以对石头没有做功;
力与距离垂直。如搬着水桶水平移动一段距离,此情况叫“垂直无功”。
功的原理:研究表明,使用简单机械可以省力但要费距离,或者可以省距离但要费力,即使用简单机械不能省功。
*功是一个过程量,做功的过程是能量转化的过程。功是能量转化的量度。
二、斜面
斜面:当斜面高度一定时,斜面越长,越省力。
斜面是一种可以省力的简单机械,但却费距离。
6.当斜面高度h一定时,斜面L越长,越省力(即F越小);当斜面长L相同时,斜面高h越小,越省力(即F越小);当斜面L越长,斜面高h越小时,越省力(即F越小)。
斜面应用:盘山公路、引桥等。
0
03
探究提升
知识点一:功的特点
一是作用在物体上的力;二是物体在力的方向上通过了距离,二者缺一不可。
理解判断的依据:
依据:做功的两个必要因素。
重点:抓住力作用在物体上是否有“成效”。
常见的几种看似做功而实际没有做功的情况:(不劳无功,劳而无功)
物体依靠惯性通过了一段距离,如推出去的铅球,投掷出去的标枪。
有力作用在物体上,物体没有移动距离,如推而不动,搬而未起。
有力作用在物体上,物体也移动了一段距离,但力的方向与移动方向垂直或指向反方向。如:用手提着水桶水平运动,关闭发动机的汽车慢慢停下来。
【探究重点】
一是作用在物体上的力,二是物体在力的方向上通过的距离。判断一个力是否做了功,必须同时满足功的两个必要的条件,缺一不可,否则就没有做功。
不做功的三种情况:有力无距离(如图(1)静止在桌面上的茶杯,受到重力和桌面对它的支持力的作用);有距离无力(如图(2),小球在光滑的桌面上运动,小球不受力的作用力)、力和距离垂直(如图(3)小球在光滑桌面上匀速运动,重力和支持力与运动方向垂直)。
【例题精讲】
(2023·北京朝阳二模)如图所示的实例中,力对物体做功的是()
A.人推小车在地面上匀速前进
B.举重运动员举着杠铃静止不动
C.人搬石头没有搬动
D.叉车托着货物在水平面上匀速移动
【答案】A
【解析】
A.人推小车在地面上匀速前进,小车在推力的方向上通过一定的距离,推力对小车做功,故A符合题意;
B.举重运动员举着杠铃静止不动,人对杠铃有力的作用,但在力的方向上没有移动距离,所以人对杠铃没有做功,故B不符合题意;
C.搬石头但没有搬动,只有力没有在力的方向上通过一定的距离,所以人对石头没有做功,故C不符合题意;
D.叉车托着货物在水平面上匀速移动,力的方向竖直向上,距离的方向水平向前,叉车没有对货物做功,故D不符合题意。
故选A。
【巩固训练】
(2022·江苏无锡河埒中学二模)为了记录运动会中精彩的瞬间,学校邀请摄影师携带无人机来进行航拍。如图所示,当无人机悬停在空中时,升力______(选填“大于”“等于”或“小于”)无人机的重力;当无人机水平飞行时,升力对无人机______。(选填“做功”或“不做功”)
【答案】等于不做功
【解析】
当无人机悬停在空中时,竖直方向上处于平衡状态,所以无人机所受升力和重力是一对平衡力。由平衡力的特点知,升力等于无人机的重力。
升力的方向竖直向上,当无人机水平飞行时,无人机在升力的方向上没有移动距离,根据做功的两个必要因素知,升力对无人机不做功。
知识点二:功的计算
【探究重点】
应用功的计算公式W=Fs进行计算时,必须注意以下几点:
要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受力物体做功。
公式中的F是作用在物体上的力,公式中的s是物体在力的作用下“在力的方向上通过的距离”,即注意“F”和“s”的同体性和同向性,否则在计算功时容易出现错误。
W=Fs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。
什么叫物体克服阻力做功:若物体在运动方向上受到一个与此方向相反的力F的作用,我们通常说物体克服阻力F做了功。比如:在竖直向上,物体克服重力做功,功的大小为W=Gh;在水平方向上,物体克服摩擦力做功,功的大小为W=fs。
【例题精讲】
(2023·天津红桥二模)如图所示,水平地面上有一重为20N的物块,在水平拉力F=5N
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