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第十章 功与机械能
机械功
第1节
01
能结合实例认识机械功。
02
通过实例归纳出做功的两个必要条件，能判断日常生活中物体是否做功。
03
知道功的计算公式和单位，会进行简单的计算，了解身边一些力做功的大小。
场景一：叉车搬运货物
1.叉车把货物举高，货物受哪些力？
2.哪个力的作用对货物有了成效？
有了贡献呢？
思考：
G
F
F
叉车对货物施加的向上的力F
成 效
货物被举高
场景二
1.行李车在牵引车的作用下前进，行李车受到几个力的作用？
2.哪个力的作用对行李车有了成效？有了贡献呢？
行李车受到的拉力F拉
行李车前进了
成
效
G
F支
F拉
F阻
F拉
一、做功了吗
叉车举高货物
牵引车拉着行李车前进
F
F拉
s
s
1.物理学中把___和物体_____________________的乘积叫做机械功，简称___。
2.如果一个___作用在物体上，物体在这个___________移动了一段距离，就说这个力对物体做了功。
力
在力的方向上移动距离
功
力
力的方向上
小车在推力的作用下向前运动了一段距离
布袋在绳子的拉力作用下升高
做功
F
移动方向
F
移
动
方
向
在图中标注人对物体施加力的方向和物体移动的方向
做功
小明提水在水平路面匀速平稳前行
人用力推车，但车未动
在图中标注人对物体施加力的方向和物体移动的方向
移动方向
F
未做功
没有移动
未做功
F
思考：用什么标准来判断力是否对物体做功？
力做功的两个必要因素
作用在物体上的力F
物体在这个力的方向上移动的距离s
注意
判断有没有“做功”的方法：看是否同时满足做功的两个必要因素，同时满足两个因素就叫“做功”，缺少任何一个，都不算“做功”。
判断
标准
下列情境中，人对物体做了功的是（　　）
A．足球被踢出后，在草坪上滚动的过程
B．小红背着书包匀速走在水平路面上
C．用力推车往前走
D．人推一块大石头没推动
C
判断力是否做功
有力无距离
不做功（劳而无功）
×
F ≠ 0
s = 0
1.当举重运动员举着杠铃不动时，感觉很累，那么人对杠铃做功了吗？
2.冰壶离开运动员，在冰面上自由滑行时，人对冰壶做功了吗？
有距离无力
s ≠ 0
F = 0
不做功（不劳无功）
×
3.背着书包匀速走在水平路面上，人对书包做功了吗？
有距离有力，但力与距离的方向垂直
s ≠ 0
F ≠ 0
不做功（垂直无功）
×
F
移动方向
物体做功需满足两个条件：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。
力对物体不做功的三种情况：
①有力无距离，有力作用在物体上，但物体没动，力对物体不做功。
②有距离无力，物体没有受到力的作用，但由于惯性通过了一段距离。
③力与距离垂直，物体受到力的作用，移动一段距离，但移动的距离与力的方向垂直，力对物体不做功。
1. 物理学中规定：力对物体所做的功等于力与物体在力的方向移动的距离的乘积。　
牛(N)
米 (m)
焦耳(J)
W =Fs
2. 公式：
3. 单位：
詹姆斯·普雷斯科特·焦耳
(1818－1889)
英国物理学家
二、做了多少功
思考：用手将两个鸡蛋匀速举高1 m，手对鸡蛋做的功大约是多少？
答案　两个鸡蛋的重力约1 N，将两个鸡蛋匀速举高，由二力平衡条件，手的托力为F＝G＝1 N，鸡蛋在力的作用下移动的距离 s＝1 m，则手对鸡蛋做的功为W＝Fs＝1 N×1 m＝1 J。
用手将两个鸡蛋匀速举高1m，手对鸡蛋做的功大约是1 J。
1J＝1N . m
用手将一瓶500mL的矿泉水从地上匀速拿起并举过头顶，手所做的功10J。
1.(2024·龙岩上杭县期末)在水平地面上，用60 N水平拉力拉重100 N的木箱，使木箱沿拉力方向前进500 cm，拉力所做的功等于____ J，重力所做的功等于____ J。
300
0
2.(教材例题)叉车常用于大件货物转运。如图所示，一辆叉车将质量为300 kg的货物缓慢举高3 m。求货物在被举高的过程中，叉车对货物的支持力做了多少功？(g取10 N/kg)
解：由题意，货物质量m＝300 kg，货物在支持力的方向移动的距离 s＝3 m。
在货物缓慢上升过程中，由二力平衡条件，叉车对货物的支持力大小为
F＝G＝mg＝300 kg×10 N/kg＝3 000 N
叉车对货物做功为
W＝Fs＝3 000 N×3 m＝9 000 J
所以，叉车对货物的支持力做了9 000 J功。
拓展　上述问题中，若叉车先将货物缓慢举高后，又在水平方向匀速移动一段距离，将货物放到货架上。在这个过程中，叉车对货物的支持力是否一直在做功？为什么？
答案　不是一直做功，水平方向匀速运动时，支持力没有做功，因为货物在支持力的方向上没有移动距离。
计算做功的多少时，需要注意的几个问题：
计算做功多少时，需要注意的问题：
1.明确求哪个力做的功。
2.判断物体在该力的方向上移动的距离是多少。
3.运用公式W＝Fs求解时，统一使用国际单位制中的单位。
功的计算公式： 功=
功的单位：
功
①作用在物体上的 .
②物体在力的方向上移动的 .
①有力无
②有距离无
③力与距离
不做功的
三种情况
做功的两个
必要因素
力
距离
W = Fs
力×距离
焦耳（J）
1J＝
1N m
1.(2024·枣阳期末)如图所示，mA>mB>mC，三个物体在同样大小的力F的作用下，都沿着力F的方向移动距离s，比较F对三个物体所做的功，结论是(　　)
A.三次做功一样多 B.对A做的功多
C.对B做的功多 D.对C做的功多
A
2.(2024·广州越秀区开学考)一位重400 N的中学生向上提着一个重40 N的箱子沿教学大楼的楼梯从一楼匀速登上三楼，该过程中她向上提着箱子的力做功最接近的是(　　)
A.24 J B.240 J
C.2 400 J D.24 000 J
B
3.请在下列空格中选填“做功”或“不做功”，并说明理由。
(1)小明用力推发生故障的汽车而未推动时，推力对汽车_______，理由______________________________________________________________________。
(2)马拉车在水平路面上匀速前进，马的拉力对车_____，理由_________ ______________________________________________________________。
(3)踢出去的足球在水平地面上滚动过程中，重力对足球______，理由______________________________________________________________，脚对足球______，理由_______________________________。
不做功
小明用力推发生故障的汽车而未推动时，有力但没有在力的方向上移动距离
做功
马拉车在水平路面上匀速前进，马对车施加了力，并且在力的方向上移动了距离
不做功
踢出去的足球在水平地面上滚动过程中，没有在重力的方向上移动距离
不做功
脚离开了足球，不再对足球施加力
(4)举重运动员从地面将杠铃举起的过程中，对杠铃_____，理由_______ __________________________________________________________________________________；举着杠铃静止不动时，运动员对杠铃______，理由_____________________________；
(5)用手从地面竖直提起水桶，手的拉力对水桶_____，理由___________ ___________________________________________________________，提着水桶在水平路面上前行，手对水桶______，理由___________________ _________________________________________________________。
做功
举重运动员从地面将杠铃举起的过程中，对杠铃施加了向上的力，杠铃在力的方向上移动了距离
不做功
举着杠铃静止不动时有力没距离
做功
用手从地面竖直提起水桶，手给水桶向上的力，水桶在力的方向上移动了距离
不做功
提着水桶在水平路面上前行，拉力向上，水桶水平前进，没有在力的方向上移动距离

4.小兰在海洋公园里搭乘自动扶梯(如图)。若小兰质量为40 kg，随扶梯上升高度约为112 m，求扶梯对小兰至少做了多少功。(g取10 N/kg)
解：小兰的重力：G＝mg＝40 kg×10 N/kg＝400 N，
扶梯对小兰至少做的功：
W＝Gh＝400 N×112 m＝44 800 J。
解析　拉力做功：W＝Fs＝60 N×5 m＝300 J，因为木箱水平运动，在竖直方向通过的距离为零，所以重力做功为0。
解析　因为对三个物体的作用力都是大小相等的力F，三个物体在力F的方向上移动的距离都是s，根据功的计算公式W＝Fs可知，F对三个物体所做的功一样多，故选A。
解析　一层楼高3 m，一楼到三楼是两层楼高，即h＝3 m×2＝6 m，该过程中她向上提着箱子的力为：F＝G箱＝40 N，则此过程她向上提着箱子的力做的功为：W＝Fh＝40 N×6 m＝240 J，故选B。　

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