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(共34张PPT)
第十一章 功和机械能
第1节 功
学习目标
功的概念
功的计算
理解使用机械不省功的实质
新课引入
思考火箭是如何冉冉升起于碧空之中的呢？是什么起了关键性的作用呢？
功的概念
如图所示，叉车搬运货物时，叉车把货物从地面提升到一定高度。叉车托起货物，使货物在托力的方向上发生了位置的移动。我们看到了机械工作的成效。在物理上同时也叫作叉车的托力做了功。
功的概念
力学中功的含义：
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。
功的概念
思考探究一：
观察在利用动滑轮将物体提起时物体的动能和势能发生了怎样的变化？力做功了吗？
功的概念
思考探究二：
观察感受将黑板擦举高再让其自由下落的过程中，黑板擦的动能和势能发生了怎样的变化呢？什么力在作用？这个力做功了吗？
功的概念
小结：
探究一中物体在手的拉力的作用下，物体被提高了，物体的重力势能发生变化（增大）。拉力做了功。
探究二中黑板擦重力的作用下从高处自由往下落的过程中，重力势能减小，动能增大。重力做了功。
功的概念
思考：只有动能和势能发生变化，力才做功吗？
如图所示，在力F 作用下，匀速拉动木块前进，这个力做功了吗？
【解析】
在拉力F 的作用下木块匀速移动，虽然没有动能和势能的变化，但有摩擦生热，引起了热能的变化，物体在拉力F的方向上移动了距离，拉力F 仍然做了功。做功的实质是能量转化的过程。
功的概念
想一想：甲、乙两图在力的作用下做功下，有哪些能量的转化，有什么共同点？
功的概念
【解析】
在甲图中，人给小车的推力使小车向前运动，是推力给了小车动力使小车向前运动，在推力的作用下移动了一段距离。
在乙图中，物体在拉力的作用下升高，拉力的动力转化为物体的重力势能，物体的重力势能增大。
共同点：甲、乙两图物体都在力的作用下进行了能量转化；在力的作用下移动了距离，推力和拉力都做了功。
功的概念
力做功的两个必要因素：
作用在物体上的力。
物体在力的方向上通过一段距离。
功的概念
判断：下面甲、乙两幅图中的力做功了吗？
功的概念
【解析】
在甲图中，提着滑板在水平路上前行，滑板没有在提滑板的力的方向上移动，人提滑板的力也没有做功。图乙，用力搬一块大石头而没有搬动，石头在力的方向上没有移动，人对石头的作用力就没有做功。
功的概念
判断：下列情形里，力对物体是否都做了功？为什么？
举重运动员举着杠铃在空中不动。
肩扛一袋米在水平马路上行走。
功的概念
【解析】
举重运动员将杠铃举在空中时，向上举的力并没有做功，举力作用在杠铃上没有能量转化，在力的方向没有移动距离。即：此时举力没有做功。
抗米在平行路面上行走，肩对米的支撑力没有做功，支撑力作用在大米上没有能量转化，在支撑力的方向上没有移动距离。即：支撑力没有做功。
功的计算
既然做功需具备两个必要因素，那么功的大小必然与力的大小和移动距离的长短有关。在物理上，把力和在力的方向上移动的距离的乘积叫做功。
功的计算
计算功的公式：
符号的意义及单位：
——功——焦耳（）
——力——牛顿（）
——距离——米（）
功的计算
做功的多少就表示物体动能、势能增加（或减少）的多少，所以功的单位与能的单位一样，都是焦耳，简称焦，符号是。
功的计算
思考：（1）用细绳把一个重100N的物体提高50cm，需要对它做多少J的功？
（2）大家知道，使用动滑轮可以省力，若用动滑轮提高这个物体，可不可以用少于50J的功完成这个任务？
功的计算
【解析】
（1）应用功的公式计算，得到做功为50J。
（2）运用前面知识分析。使用动滑轮，拉绳子的力只有物重的一半，但拉绳子走过的距离为重物上升高度的二倍。使用动滑轮做的功和直接提高物体做的功一样。
功的计算
想一想：除了动滑轮，使用杠杆、斜面等机械又可不可以省功呢？
综上，使用机械不省功。
功
功的定义：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，这个力的作用就显示出成效，力学里就说这个力做了功。
力做功的两个必要因素：
（1）作用在物体上的力。
（2）物体在力的方向上通过一段距离。
知识点一：功
功
当我们把物体匀速提高时，就是克服重力做功，此时重力所做的功和拉力做的功大小相等。当我们水平方向匀速拉物体时，所做的功就是克服摩擦力做功，此时摩擦力所做的功和拉力做功大小相等。如果不是匀速运动的话，拉力和重力、摩擦力所做的功是不相等的。
做功与不做功的判断：
（1）有力无距离。
（2）有距离无力。
（3）力的方向和距离垂直。
注意：
功
功的计算：
（1）规定：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。公式：W=Fs。
（2）单位：功的单位是焦耳，符号为。。
（3）公式应用注意：分清哪个力对物体做功，计算时F就是这个力。公式中S一定是在力的方向上通过的距离，强调对应。
使用任何机械不省功。
知识点二：功的计算
知识小结
注意：
公式W=Fs中的距离s表示物体沿力的方向上运动的距离，在计算时也可以表示沿力的一个分量上的距离。
课堂练习
例题1：将你的文具盒或直尺的一端抬起形成一个斜面，把你的橡皮放在斜面的顶端如图所示，改变斜面的倾角，由静止释放后的橡皮沿斜面下滑，对应橡皮的下滑过程，下列说法正确的是（ ）
A. 橡皮所受支持力做了功
B. 橡皮的机械能增加了
C. 橡皮所受的重力做了功
D. 橡皮的动能不变
C
知识点1：做功的两个必要因素
课堂练习
【解析】
因为没有在支持力方向上移动距离，所以橡皮所受支持力没有做功，故A错误；运动中需要克服摩擦力做功，所以过程中机械能减小了，故B错误；重力始终作用在橡皮上，并且在重力方向上移动了一段距离，符合做功条件，故重力做功了，故C正确；橡皮质量不变，速度增大，动能增大，故D错误。
课堂练习
例题2：用100N的竖直向上的拉力，使放在水平地面上重为60N的物体竖直向上移动了3m，则拉力做功为（ ）
C
A. 120 B. 180
C. 300 D. 480
知识点2：功的计算
【解析】
物体受到竖直向上的拉力，竖直向下的重力，知道物体受到竖直向上的拉力和在拉力方向上移动的距离，利用。
实战演练
例1：以下说法正确的是（ ）
A
A. 做功的物体都受力的作用
B. 在光滑水平面上做匀速直线运动的物体都做功
C. 作用力越大，力做功越多
D. 力对做变速直线运动的物体要做功
实战演练
【解析】
A选项，说法正确，做功的物体一定受力的作用；B选项，说法错误，若在光滑水平面上做匀速直线运动的物体对外没有力的作用，则不做功；C选项，说法错误，若在力的方向上没有通过距离，则没有做功；D选项，说法错误，若物体在力的作用下，做了变运动后，又回到了原处，则没有做功。
实战演练
例2：一个重50N的木箱放在水平桌面上。某人用10N的水平拉力拉着木箱前进，人对木箱做的功为60J，则（ ）
B
A. 木箱受到的摩擦力一定为10N
B. 木箱前进的距离一定是6m
C. 木箱前进的距离是1.2m
D. 木箱受到的摩擦力是50N
【解析】
由于不确定木箱的运动状态，因此木箱受到的摩擦力不能确定，故AD错误；由可知，故B正确，C错误。
典型例题
某同学从洗脸间端着一盆重20N的水先在平地上走了20m，然后沿着4m长的楼梯走上2m高的楼上，求这个人对水一共做了多少功？
【解析】
端着水在平地上走的20m里力没有做功，不具备力做功的两个必要因素之一：没有在力的方向上有移动距离，第二个过程中洗脸盆在力的方向上有了移动距离，综上这个人只在端水上楼梯的过程中才对水做了功。
知识要点
做功是能量转化的过程。
做功的两个必要因素：
（1）物体必须受到力的作用。
（2）物体在力的方向上通过一段距离。
在物理学中，把力和在力的方向上移动的距离的乘积叫做功。
用公式表示就是W=Fs。
使用任何机械不省功。

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