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11.3 功
第十一章 简单机械和功
1. 知道力对物体做功的条件
2. 知道功的物理意义、公式和单位
3. 理解功的计算公式，会解题
4. 能用生活中的实例解释功的含义
力与物体在力的方向上通过的距离的乘积
什么是“功”
=
单位： N·m → 焦耳
W
F
S
即 功 = 力 × 距离
×
1J = 1 N·m
W = 0.5牛顿×2米 = 1焦耳
1J = 1 N·m
物理意义： 1N 的力作用在物体上,物体在力的方向上通过1m的距离,力所做的功为1J .
1焦的功有多大?
例.下列说法正确的是（ ）
A、将重为1N的物体移动1m所做的功为1J
B、质量为1kg的物体移动1m所做的功为1J
C、在1N的力的作用下，将物体移动1m所做的功为1J
D、在1N的力作用下，将物体在力的方向上移动1m所做的功为1J
D
做功的两个必要条件
（1）对物体要有力的作用
（2）物体要在力的方向上通过一定的距离
力与物体在力的方向上通过的距离的乘积
（一）用力推，没有推动
①有力作用在物体上
②在力的方向没有移动
→ 力不做功
力对物体是不是一定做了功？
（二）球与手分离，球在运动
①球在运动
②人对球就不再有力的作用
→ 人对球并没有做功
力对物体是不是一定做了功？
（二）木箱拉到了空中,水平移动一段距离
①木箱在运动
②力与距离相互垂直
→ 力对物体不做功
S
F
下列情景中,人对物体做功吗
a. 女孩搬起一箱报刊
分析：
Ｓ≠０
Ｆ≠０
人对物体做功
b.学生背着书包在水平路面上匀速前进
学生对书包做功了吗？
分析：
Ｆ≠０
Ｓ≠０
Ｆ⊥Ｓ
没有做功
力与距离垂直
分析：
Ｓ=０
Ｆ≠０
没有做功
有力无距离
c.司机费了九牛二虎之力，汽车还是纹丝不动
人累吗？人做功了吗?
d．运动员用脚踢出足球，球在地面上滚动，滚动过程中，人对球做功了吗？
分析：
Ｓ≠０
Ｆ＝０
没有做功
有距离无力
功的概念
人做了功
有力无距离
有距离没有力
力和通过的距离方向相垂直
不做功的三种情况
① 物体受到力，但没有移动距离，力没有做功；
② 物体不受力，由于惯性物体运动一段距离， 没有力对物体做功；
③ 物体受力方向和运动方向垂直，力没有对物体做功。
“做功”和“做工”的区别
物理学中的“做功” 是指产生一定功效的物理过程
生活中的“做工”、“工作”是指付出一定体力和脑力的劳动，两者有着本质上的区别。
功的计算---注意!
① 力与距离在方向上的一致性；
② 公式中各物理量的单位要统一用国际单位
③ 功的大小只跟力的大小和物体在这个力的方向上通过的距离有关，而与物体质量、运动时间、运动方式及是否有其它力的作用等因素均无关。
W = Fs
例.如图所示，用F＝100 N的水平拉力，通过一个动滑轮，使重为400 N的物体A水平向右匀速移动了2 m，在这个过程中 (　　)
A. 拉力F 做了200 J的功 　
B. 拉力F 做了400 J的功
C. 重力做了800 J的功　
D. 重力做了1 000 J的功
B
例.中国选手张湘祥在奥运会上获得男子举重62 kg级冠军，挺举成绩是176 kg，如图为他比赛时的照片．他在挺举过程中对杠铃做的功最接近(　　)
A. 600 J
B. 1 200 J
C. 1 800 J D. 3 400 J
D
举起杠铃后，静止时，对杠铃做功是多少？
计算：一工人用滑轮组提升重500 N的物体，所用的拉力F为200 N，物体以0.2 m/s的速度匀速上升了10 s．(不计绳重、绳与滑轮间的摩擦)
(1) 求物体上升的高度．
(2) 求拉力所做的功．
(1) h＝vt＝0.2 m/s×10 s＝2 m
(2) s＝3h＝3×2 m＝6 m ，
W＝Fs＝200 N×6 m＝ 1200 J
计算：一工人用滑轮组提升重500 N的物体，所用的拉力F为200 N，物体以0.2 m/s的速度匀速上升了10 s．(不计绳重、绳与滑轮间的摩擦)
(3) 若物重为800 N时，拉力所做的功又是多少？
(3) 由F＝13(G＋G动)可得，
G动＝3F－G＝3×200 N－500 N＝100 N，
若物重为800 N 时，
F′＝13?(G′＋G动)＝13×(800 N＋100 N)＝300 N，W′＝F′s＝300 N×6 m＝1800 J
?
直接将一个 500 N 的重物提升 2m 高；
用一个不计重量和摩擦的动滑轮将此物体提升 2m 高；
哪次做功多？
F
两次做的功一样多
即使用任何机械都不省功！
—— 功的原理
活动 11.3 测量提升物体所做的功
（1）完成该活动需要的测量工具？
（2）需要测量的物理量？
弹簧测力计、刻度尺
F
s
G
h
Fs 是利用斜面提升物体时，沿斜面作用在物体上的力与物体沿力的方向通过的距离的乘积.
Gh 是直接提升物体时，作用在物体上的力与物体在力的方向上通过的距离的乘积.
Fs 和 Gh 的意义
测量次数
F/N
s/m
G/N
h/m
F s
/(N·m)
Gh
/(N·m)
①
0.8
2
2
0.8
1.6
1.6
②
1.2
2
3
0.8
2.4
2.4
③
1.6
2
4
0.8
3.2
3.2
分析比较表中的数据，你有什么发现?
① F ＜ G
② s ＞ h
利用斜面省力，但必定费距离
实验表明： 既省力又省距离的机械是不存在的
利用斜面可以省力
思考：
测量次数
F/N
s/m
G/N
h/m
F s
/(N·m)
Gh
/(N·m)
①
0.8
2
2
0.8
1.6
1.6
②
1.2
2
3
0.8
2.4
2.4
③
1.6
2
4
0.8
3.2
3.2
Fs = Gh
实验表明：
使用斜面不能省功
斜面能够省力，但费距离
生活 物理 社会
使用斜面可以省力
斜面越平缓，越省力，但同时越费距离。
不能省功
例.在图中s＝60 cm，与之对应的h＝30 cm.现用弹簧测力计进行两次操作：① 沿竖直方向匀速提升小车；② 沿斜面方向匀速拉动小车．记录数据如下表．
(1) 分析表中的数据可知，斜面是一种________(省力/费力)的简单机械．
(2) 沿竖直方向匀速提升小车拉力所做的功是________J；
沿斜面方向匀速拉动 小车拉力所做的功是________J，由此实 验可推断，利用斜面提升物体时,________(能/不能)省功．
(3) 生活中常见的斜面有____________________．(写出一个)
数据
操作
测力计示数/N
移动距离/cm
竖直提升
10
30
沿斜面拉动
5.2
60
省力
3
3.12
不能
盘山公路
活动:估测人爬楼做的功
要测量的物理量:
器材:
表达式：
如何估测体育运动中做的功?
（1） 举重 （2）引体向上
注意：一个楼层的高度大约3米。
从一楼爬上三楼，上升的高度是6米。
磅秤（或体重计） 卷尺
W=Gh=mgh
人的重力G 楼的高度h
物理学中，把____与物体在_____________________的乘积称为 ________，简称________．
2. 功的公式为________，功的单位为________，简称________，单位符号为 ________．
3. 做功的两个必要条件：一是____________________，二是 ______________________________________．
4. 斜面是一种________(省力/省距离)的机械．
5. 使用简单机械可以省力但要________，或者可以省距离但要________，即使用任何机械都不省______．
力
力的方向上通过的距离
机械功
功
W＝Fs
焦耳
焦
J
对物体要有力的作用
物体在力的方向上通过一定的距离
省力
费距离
费力
功

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