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第十一章 机械功与机械能
第1节 怎样才叫做功
1.通过实例理解机械功的含义,知道做功的两个必要因素。
2.掌握功的计算公式,能够应用功的计算公式W=Fs 进行简单计算。
3.在推导的基础上理解掌握机械功的原理,知道使用任何机械都不省功,会用机械功原理进行简单的分析。
请说出下列词语中“功”的含义：
功劳 立功——
大功告成 事半功倍——
在物理学中，什么是力学中“功”的物理概念呢？
贡献
成效
思 考
一、怎样才叫做功
搬而不动
拉而不动
没有成效
将货物提高
拉小车前进
汽车受阻力滑行
有成效
物理学中的“功”吸收了一种“贡献”和“成效”意
思在里面。
作用在物体上的力，使物体在力的方向上移动一段距离，就说这个力对物体做了机械功，简称做了功。
功用符号W 表示。
起重机和直升飞机吊起重物都是做功的实例，你们知
道力为什么做功了吗？
有力作用在物体上。
物体在力的方向上移动了一段距离。
原因
谁能归纳出做功的两个必要因素是什么？
(1)作用在物体上的力
(2)物体在力的方向上通过的距离
两者具有同时性
做功实例
人用力推大石头而没推动
举重运动员在把杠铃举起后在高处停留5秒过程中是否做功？
分 析
s＝0
F≠0
没有做功(劳而无功)
“两个必要因素”的含义是指“缺一不可”
冰壶在平滑的冰面上滑行
分 析
s≠0
F＝0
没有做功(不劳无功)
“两个必要因素”的含义是指“缺一不可”
分 析
s≠0
F ≠ 0
没有做功(劳而无功或垂直无功)
提箱子在水平路上走
F⊥s
“两个必要因素”的含义是指“缺一不可”
不做功的三种类型
1. 有力，但是在力的方向上通过的距离为零。
2. 有距离，但是和距离同一方向上没有力的作用。
3. 有力，也有距离，但是力和距离方向是相互垂直的。
力对物体做功，一要有力，二要有距离，三是距
离必须在力的方向上。
总结
二、怎样测算功
功有大小，那么怎么来计算功呢？
力对物体做的功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积
计算公式：W = Fs
功的单位：焦耳，简称焦，符号J
1J = 1 N·m
计算
用1N的力使物体沿着力的方向移动1m的距离，则该
力对物体做了1J的功。
说明：
1. 使用W＝Fs 时，注意单位的统一。
2. 做功的多少只由W＝Fs决定，与物体的质量，速
度，运动方向，是否有摩擦无关。
公式W＝Fs 的运用
同体性
同时性
同向性
力和物体移动的距离必须对应同一物体。
力和物体移动距离必须对应同段时间。
初中阶段力和物体移动距离在方向上必须一致。
对于估算类问题，不要盲目看结果，要善于与相
接近的问题对比，要重视过程的估算，对于力和距离
的估算，可以参考常见物体的一些物理量。如中学生
体重约为500 N、身高约为1.6 m、一层楼高约为3 m等。
总结
三、机械功原理
研究表明：省力的机械必然费距离；省距离的机械则一定费力。而功等于力乘以距离，所以既省力又省距离的机械是不存在的。
使用任何机械都不省功，这就是机械功原理。
使用理想机械(忽略摩擦和机械本身的重力)时，
人们所做的功(Fs)等于直接用手对重物做的功(Gh)。
使用机械可以给人们带来方便。
例如：使用省力杠杆可以省力；使用费力杠杆可以省
距离；使用定滑轮可以改变用力的方向等。
不过，根据机械功原理：省力的机械一定费距离，省
距离的则一定费力；既省力又省距离是不可能的。
在不考虑摩擦及机械自重时，可运用机械功原理
进行力、距离的分析与计算。若考虑机械自重及摩擦，
人们对机械所做的功(W2)大于人直接对物体做的功
(W1)，即W2＞W1。
总结
1.在举重时，一运动员在第一阶段把150kg的杠铃很快举过头顶，第二阶段使杠铃在空中停留3s。关于运动员对杠铃做功的说法，正确的是（　　）
A.他在第一阶段内没做功
B.他在第二阶段内没做功
C.他在两个阶段内都没做功
D.他在两个阶段内都做了功
B
2.某人用F=100 N的力把木箱从斜面底端沿斜面推到2 m高处。斜面长4 m。这个人做了多少功？
已知：F=100 N、s=4 m。
求：W=
解：W=Fs
=100 N × 4 m
= 400 J
答：这个人做了了400 J的功。
焦耳是一位主要靠自学成才的科学家，他对物理学做出重要贡献的过程不是一帆风顺的。1843年8月，在考尔克的一次学术报告会中提出热量与机械功之间存在着恒定的比例关系，并测得热功当量的值。这一结论遭到当时许多物理学家的反对。为了证明这个发现是成功的，焦耳以极大的毅力，采用不同的方法，长时间进行反复地实验。直到1850年，焦耳的科学结论终于获得了科学界的公认。从1849到1878年，焦耳反复做了四百多次实验，结果都相差不多。
伟大的物理学家—焦耳
教材习题
1.如图所示，一名妇女推着童车轻松地前行，一名男士用很大的力推汽车，但汽车没有被推动。这两人谁做的功多 为什么
答案：妇女做的功多。妇女对童车施加了推力,并使童车在推力的方向上通过了距离,所以她对童车做了功;而男士虽然对汽车施加了很大的力,但汽车并没有在力的方向上移动距离,所以他对汽车没有做功。
教材习题
2.有一个装着矿石的矿斗，总质量是3.0x103 kg，把它从井底匀速提到地面上做了4.41x10 6J的功。试问:该矿井有多深
答案：150m
解析:根据W=Gh=mgh，得h=W/mg= =150 m。则此井深度为150 m。
3.一辆汽车在平直公路上匀速行驶160 m。在此过程中，汽车牵引力做功8.0x104 J。这辆汽车的牵引力有多大
教材习题
答案：500 N
解析:根据W =F·s,得F =W/s = =
500 N。汽车的牵引力为500 N。
4.图11-9是一张出租车的发票，从中你能获得哪些信息 假如这辆出租车是在平直公路上匀速行驶，它的牵引力为3x103N。试问:该车的牵引力做了多少功
教材习题
答案：从发票中获得与解题有关的信息是行车时间t=29min-23 min=6 min,行车路程s=4.05 km,则汽车的牵引力所做的功W =F·s =3x103 Nx
4.05x103 m≈l.22x107J。

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