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第十章 功与机械能
第一节 机械功
沪科·八年级物理下册
知道机械功，能用生活实例说明机械功的含义，能了解身边的一些力做功的估计值；能将机械功与日常生活结合起来。
本节要点
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
探究新知
你能找出它们的工作过程有什么共同特点吗？
对物体有力的作用；
使物体在力的方向上移动了一段距离。
定义：物理学中把力和物体在力的方向上移动距离的乘积叫做机械功，简称功，用字母W表示。
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 做功了吗
1. 机械功
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
F
s
F
s
F
F
如图(a)所示，小明提水在水平路面匀速平稳前行，小明对水桶的拉力做功了吗？为什么？如图 (b)所示，人用力推车，但车未动。推力做功了吗？为什么？请大家讨论交流以上问题。
s___0
F___0
≠
≠
有力有距离，但力的方向与移动方向垂直
——垂直无功
力的方向与运动方向垂直
F
F
s
有力无距离——劳而无功
s___0
F___0
≠
=
冰壶在平滑的冰面上滑行，人对冰壶做功吗？
无力有距离
——不劳无功
s ≠ 0
F = 0
[北京中考]如图所示的情境中，人对物体做功的是（ ）
A.用力搬石头没有搬动
B.将重物从地面拉到高处
C.推一块大石头没推动
D.使箱子沿水平方向做匀速
直线运动
符合做功的两个条件
B
练习
思考：做功的多少和什么因素有关系呢？
比较甲、乙，升高相同高度，_____图拉力做的功多，
比较甲、丙，相同的拉力， ______图拉力做的功多。
G
G
2G
2G
G
G
1m
1m
2m
F
2F
F
甲
乙
丙
乙
丙
根据以上分析说明做功多少与__________
______和__________
__________________有关。
作用在物体
上的力
物体在力
的方向移动的距离
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上移动的距离的乘积。
知识点2 做了多少功
功的计算
W=Fs
功
力
物体沿力的方向移动的距离
牛（N）
米（m）
焦耳
焦耳（J）
1J = 1N·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。
1J有多大？
1J有多大？
1J = 1N·m
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
大
米
10
kg
将一瓶500mL的矿泉水从地上拿起并举过头顶，做功约10J
[宜昌中考]小明同学用40N的水平推力推着重100N的书箱在水平地面上前进了2m，松开手后，书箱仍向前滑行了1m，整个过程中小明做功_____J，书箱的重力做功_____J。
分析是否做功：
①推动过程中，书箱在小明的推力方向上移动了距离，小明做功；
②滑行过程中，书箱向前移动了距离但不受小明的推力，小明不做功；
③书箱在重力方向上没有移动距离，重力不做功。
80
0
W=Fs=40N×2m=80J
练习
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300kg的货物缓慢举高3m。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)
分析：货物在被叉车缓慢举高的过程中，叉车对货物的支持力的做功过程如图所示。
货物缓慢上升
处于平衡状态
W = Fs
二力平衡
F = G
解
由题意，货物质量 m =300kg，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 000N×3m=9 000J
所以，叉车对货物的支持力做了 9000J 功。
F
F
F
讨论：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
叉车将货物缓慢举高时，力的方向与货物移动的方向相同，叉车对货物的支持力做了功；在水平方向匀速移动时，力的方向与货物移动的方向垂直，叉车对货物的支持力没有做功。
对 W = Fs 的理解：
1. 同体性：F 和 s 必须对应同一物体。
2. 单位一致：公式中 F 的单位必须是 N，s 的单位必须是 m，那么功的单位才是 J。
3. 同时性：力 F 在使物体沿着力的方向移动距离 s 的过程中，应始终作用在物体上。
4. 同向性：距离 s 必须是物体在力 F 的方向上移动的距离。
解决与做功有关的问题时，要明确做功的力和在这个力的方向上移动的距离，最后算出功的大小。
策略提炼
练习
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，分别在水平方向、沿斜面向上、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
应用公式计算，再比较做功多少
定性分析
定量计算
1. 2022年12月7日，在举重世锦赛女子49公斤级比赛的争夺中，中国选手包揽了抓举、挺举、总成绩三枚金牌。运动员举起杠铃站立静止不动时对杠铃做功了吗？为什么？
没有做功。因为杠铃静止不动，在受力方向上移动的距离为0，所以运动员对杠铃没有做功。
课堂练习
2. 雪橇是雪地常见的交通工具。狗拉着雪橇以15 km/h的速度沿直线匀速行进了2min，雪橇所受的水平拉力为200N，求此过程中水平拉力所做的功。
解：狗拉雪橇移动的距离
s = vt = m/s×2×60 s= 500 m
拉雪橇的水平拉力做的功
W = Fs = 200 N×500 m = 1×105 J
所以，此过程中水平拉力做了1×105 J功。
3. 在水平地面上，用60N的水平拉力拉重 100N 的木箱，使木箱沿拉力方向缓慢前进 5m，此过程中拉力所做的功是_______，重力所做的功是_______。
300 J
0
4. 小兰在海洋公园里搭乘自动扶梯。若小兰的质量为 40kg，随扶梯上升高度约为 112m，求扶梯对小兰至少做了多少功。(g取 10 N/kg)
解：扶梯对小兰竖直向上的力
F = G = mg =40 kg×10N/kg= 400 N
扶梯对小兰做的功
W = Fs = 400 N×112 m = 44800 J
所以，扶梯对小兰至少做了44800 J功。
5. *2021年5月15日，“祝融号”火星车在火星上留下了属于中国的第一道印记，如图 (a)所示。若发射前火星车在水平地面上进行测试时，受到的阻力为 200N，其速度 v 与时间 t 的关系图像如图 (b)所示。那么根据此假设，在火星车做匀速直线运动的过程中，牵引力做的功是多少呢？
解：由v-t图像可知，火星车在10~40 s 内做匀速直线运动，由二力平衡条件可知，牵引力与阻力平衡，即F = f =200 N
该过程中火星车在牵引力方向上移动的距离s = vt = 20 cm/s×(40-10) s
= 600 cm =6 m
牵引力做的功
W = Fs = 200 N×6 m = 1200 J
所以，在火星车做匀速直线运动的过程中，牵引力做的功为1200 J。
课堂小结
功
做功的两个必要因素
作用在物体上的力
物体在这个力的方向上移动的距离
不做功的三种情况
有力无距离
有距离无力
力与距离垂直
功的计算公式
W=Fs

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