资源简介

(共37张PPT)
第十一章 功和机械能
第1节 功
R·八年级物理下册
你知道过山车的速度为什么有那么多的变化吗？你知道过山车为什么能够到达大回环的高处吗？
问题缘起
情境导入
请说出下列词语中“功”的含义：
功劳
立功
大功告成
事半功倍
——贡献
——成效
哪个力的作用对小车有了“成效”？有了“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
F 对小车做了功
F
F支
G
F阻
如图所示，叉车要把货物从地面搬到车上。在这个过程中，叉车除了要对货物施加托力，还需要怎样做才能完成这个任务？
探究新知
使货物在这个力的方向
上移动一段距离
移动一段距离
F
s
在叉车举高货物的过程中，货物受到一个向上的力 F 的作用，并且在这个力的作用下，向上移动了一段距离 s，力 F 作用的成效体现在货物被举高了。
物理学中就说，叉车托起货物的力做了功。
通常而言，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，就说这个力对物体做了功。
人推小车
推力对小车做了功
起重机吊货物
拉力对货物做了功
知识点1 力学中的功
1. 功
力学中，功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积。
即：功=力×距离
W=Fs
如果用 F 表示力、s 表示沿力的方向上移动距离、W 表示功，则功的表达式为
W=Fs
牛（N）
米 （m）
焦耳（J）
即：1 J＝1 N · m
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。
2. 做功的两个必要因素
——有作用在物体上的力
——物体在这个力的方向上移动
一段距离
F
二者缺一不可
必要因素
s
s
F
F
F
s
F
如图(a)所示，一个人搬石头时，搬而未起，人对石头的力是否做功？如图 (b)所示，一个人推车在水平方向上前行，人对车的推力是否做功？
（a）
（b）
有力无距离（劳而无功）
（a）
人用力搬石头没搬动
s___0
F___0
≠
=
（b）
人用力将车向前推了一段距离
有力有距离，做功
s___0
F___0
≠
≠
有时为了叙述方便，某个力做功往往也说成施力的物体做了功。如人推车，推力做了功，也常说人做了功。
想一想：学生背着书包上学，在水平行走的过程中对书包做功吗？
有力有距离，但力的方向与移动方向垂直
（垂直无功）
s ≠ 0
F ≠ 0
力的方向与运动方向垂直
想一想：
冰壶在平滑的冰面上滑行，人对冰壶的推力做功吗？
无力有距离（不劳无功）
2. 克服摩擦力做功的计算公式：W = fs
s ≠ 0
F = 0
1.当力的方向与物体移动方向相反时，我们说物体克服这个力做功。
拓展
练习
下列情景中，重力对物体做功的是（ ）
灯静止悬挂在天花板上
小车在水平面上做匀速运动
足球在水平地面上滚动
篮球由高处落下
D
重力做功的标志是物体所处的高度发生了变化
例题 目前，我国正在大力推广装配式建筑。这种建筑方式不仅施工效率高，还能大幅降低能耗，避免现场粉尘、泥浆等的污染，实现绿色施工。
知识点2 功的计算
g取10 N/kg。
（1）把质量为 1.5 t 的构件匀速提升到 30 m 高的楼顶，竖直向上的拉力做了多少功？
（2）依据需要，又将这个构件沿水平方向匀速移动了 3 m。在水平运动阶段，竖直向上的拉力又做了多少功？
解：（1）构件在竖直方向上做匀速直线运动，构件所受的拉力与重力大小相等，即
F = G = mg = 1.5×103kg×10N/kg =1.5×104 N
构件在竖直方向上移动的距离 s = 30 m
所以，拉力做的功
W = Fs = 1.5×104 N×30 m = 4.5×105 J。
（2）拉力的方向竖直向上，构件在水平方向上移动了 3m，但在竖直方向上没有移动距离，即 s' = 0 。所以，拉力做的功 W' = Fs' = 0
在竖直上升阶段，拉力做的功为 4.5×105 J，在水平运动阶段，拉力做的功为0。
功的计算应注意
分过程计算：
应用 W = Fs 计算时，力的大小和方向应是不变的，若力的大小或方向是变化的，应分过程计算
单位统一：
利用公式进行计算时，必须全部使用国际单位制中的单位，F 使用 N，s 使用 m，W 使用 J
功的计算应注意
相关因素：
力对物体做功的多少，只与作用在物体上的力 F ，以及物体在力的方向上移动的距离 s 有关，与物体的质量 m、速度 v、运动状态（加速、减速或匀速）等因素无关
将两个鸡蛋举高1m，做功约1J
将一袋10kg的大米从地面扛到肩上，做功约150J
一些力做功的大概值
将一瓶500mL的矿泉水从地上拿起并举过头顶，做功约10J
练习
1. 如图是冰壶比赛场地的示意图。某次比赛中，运动员推着冰壶从 A 点运动 6 m 到达 B 点时轻轻松手，随后冰壶沿冰道运动 30 m 停在 O 点。若运动员对冰壶的水平推力为 9 N，冰壶运动中受到水平方向的阻力，大小恒定为 1.5 N。从 A 点到 O 点冰壶沿直线运动，此过程中（ ）
A. 推力对冰壶做功为 270 J B. 推力对冰壶做功为 324 J
C. 冰壶克服阻力做功为 54 J D. 冰壶克服阻力做功为 45 J
C
已知条件
W推 =____J
W阻 =____J
54
54
水平推力 F = 9 N
推力作用由A→B： sAB = 6 m
水平阻力 f = 1.5N
阻力作用由A→O： sAO=6m+30m=36m
W推 = FsAB
W阻 = fsAO
2. 现有甲、乙、丙三个质量不同的物体(m甲>m乙>m丙)，在相等的恒力F作用下，分别沿水平、斜面向上、竖直方向通过了相等的距离 s ，如图所示。F在三种情况下做的功分别为 W甲、W乙、W丙，三者大小判断正确的是（ ）
A. W甲>W乙>W丙
B. W甲C. W甲=W乙=W丙
D. W甲=W乙C
比较做功多少的方法
与接触面是否光滑、物体质量大小等因素无关
W = Fs
比较
做功的多少
定义式
相同的力比较距离
相同的距离比较力
应用公式进行计算，再比较做功多少
定性分析
定量计算
1. 图中是冰壶比赛场地的示意图。运动员从A点推动冰壶前进，到B点时松手，冰壶滑行到C点静止。在冰壶由A到B、由B到C的过程中，运动员对冰壶是否做功？为什么？
练习与应用
冰壶由 A 到 B 的过程中，运动员对冰壶做功；冰壶由 B 到 C 的过程中，运动员对冰壶不做功。这是因为在冰壶由 A 到 B 的过程中，运动员对冰壶施加了力的作用且冰壶在力的方向上移动了距离；在冰壶由 B 到 C 的过程中，运动员对冰壶没有施加力的作用。
2. 马拉着质量是 2 000 kg 的车在水平路面上前进 400 m，如果马的水平拉力做了 3×105 J 的功，那么马的水平拉力是多少？
解：由公式W = Fs 变形得，马的水平拉力
3. 叉车把质量为 200 kg 的货物缓慢举高 0.8 m，
然后又沿水平方向缓慢移动 2 m 到车厢旁。请分析整个过程中叉车对货物做功的情况并计算功的大小。g取10 N/kg。
解：货物被举高的过程中，叉车施加的力的方向与货物移动的方向相同，所以该阶段叉车对货物做功。叉车对货物做的功
W = Fs = Gh = mgh = 200kg×10N/kg×0.8m = 1600J
叉车沿水平方向移动时，对货物施加了竖直向上的力，货物在力的方向上没有移动距离，故该阶段叉车对货物没有做功。
4. 一枚鸡蛋从 2 m 高处落到地面，重力大约做了多少功？写出你是怎样估算的。
解：两枚鸡蛋所受的重力约为 1 N，则一枚鸡蛋所受的重力约为 0.5 N。一枚鸡蛋从 2 m 高处落到地面，重力做的功
W = Gh = 0.5 N×2 m = 1 J。
课堂小结
做功的两个必要因素
功的计算公式W = Fs
功的单位：焦耳
功
作用在物体上的力
物体沿力的方向移动一段距离
1 J＝1 N · m
s
F
F

展开更多......

收起↑