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第3节 功
第十一章 简单机械和功
苏科版（2024）九年级上册同步备课
【想一想】他们的工作成效一样吗？
甲、乙两和尚要把建筑材料提到屋顶上去，结果甲提上去了；乙虽然也用了力，但是没有提上去。
甲
乙
①事例一：请同学们观察下面的事例：
【想一想】他们的工作成效一样吗？怎样比较他们的工作成效？
乙把重为2000N的瓦片提到高6米的屋檐上
甲把重为5000N的石料提到高2米的墙顶上
②事例二：请同学们继续观察下面的事例：
1. 知道功的概念。
2. 掌握对物体做功的两个必要条件。
3. 学会利用功的公式进行计算。
分析：在叉车举高货物的过程中，货物受到一个向上的力 F 的作用，并且在这个力的作用下，货物在这个力的方向上，向上移动了一段距离 s ，我们看到了叉车工作的成效：
力 F 作用的成效体现在货物被举高了.对于这种情况，物理学中就说叉车托起货物的力做功。
物理学中的功主要是作出了“贡献”的意思。如果某个力对物体的移动做出了“贡献”，取得了成效，就说这个力对物体做功。
知识点一：什么是功
物理学中，把力与物体在力的方向上通过的距离的乘积称为机械功 ，简称功。
1.功的概念：
2.功的两个必要因素：
根据功的定义可知，对物体做功有两个必要条件：
一是对物体有力的作用；二是物体在力的方向上通过一定的距离。
这两个因素中，缺少任何一个都不能说力对物体做了功。
物体在力的方向上移动的距离
G
G
s
G
G
s
s
F
F
跳水
推小车
攀岩
做功分析
h
G
F
当你举高物体时，你通过消耗储存于身体内的化学能，使物体的位置升高了，我们就说你对物体做了功。
①举起的高度相同时，物体所受的重力越大，举起它所需的力越大，力做的功就越多；②对于同样重的物体，举起的高度越高，力做的功也就越多。
即：①h相同时，G越大，所需F越大，力做的功就越多，人消耗的化学能越多；②G相同时，h越大，力做的功就越多，人消耗的化学能越多。
做功了吗
（a）用力推汽车但没有推动
（b）冰壶离开手后滑行
图(a)-(d)所示的四种情境中，人是否做了功？为什么？
否；在这个力的方向上没有移动距离。
否；没有人的力作用在物体上。
实例分析—做功了吗
（c）背着重物沿
水平路面匀速行走
（d）把一箱物品搬起来
否；有力，有距离，没有在这个力的方向上。
是；人作用在物体上的力，且在这个力的方向上移动了距离。
人用力搬着书不动
F≠0
s＝0
没有做功（①有力没有距离）
冰壶在平滑的冰面上滑行
F＝0
s≠0
没有做功（②有距离没有力）
不做功的三种情况
s
F≠0
s≠0
力的方向与运动方向垂直
没有做功
（③力与距离垂直）
不做功的三种典型情况
F≠0,s＝0 有力无距离（劳而无功）
F＝0,s≠0 无力有距离（不劳无功）
F≠0,s≠0 有力有距离，但力和距离垂直（垂直无功）
牛（N）
米 （m）
焦耳（J）
W =Fs
公式：
单位：
1J＝1N . m
詹姆斯·普雷斯科特·焦耳:(1818－1889)英国物理学家
在国际单位制中，力的单位是牛(N)，距离的单位是米(m), 则功的单位就是牛·米(N·m) 。为了纪念焦耳对科学的贡献，人们将功的单位命名为焦耳，简称焦，用字母 J 表示。
根据前面所学功的定义，若用W表示功、F 表示力、s 表示物体在力的方向上通过的距离，则功的公式为
知识点二：功的计算
(1) 使用W＝Fs 时，统一使用国际单位制中的单位。
(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。
(3)利用公式进行计算时，力的大小和方向是不变的，若力的大小和方向是变化的，应分过程计算。
(4)公式W＝Fs 的运用:
①同体性：力和物体移动的距离必须对应同一物体。
②同时性：力和物体移动距离必须对应同段时间。
③同向性：公式中的F与s必须在同一直线上;
运用公式时必须注意的几个问题：
1J 的功有多大呢
1J 的功有多大
如图所示，从地上捡起一个约50g 的鸡蛋，并把它缓缓举过头顶， 在此过程中，人对鸡蛋做的功大约为1J。
思考
例题 小明将质量为10kg 的水桶从距井口3m 深处匀速提至井口，如图所示。在这一过程中，小明对水桶做了多少功
分析 求小明对水桶所做的功，需要知道小明对水桶拉力的大小和水桶被提升的高度。水桶匀速上升，根据二力平衡条件可知，小明对水桶的拉力与水桶所受的重力大小相等。
解答 小明对水桶的拉力
F=G=mg
=10kg×9.8N/kg
=98N
水桶在拉力方向上移动的距离s=3m。
根据功的公式，小明对水桶做的功
W=Fs=98N×3m =294J
反思 以不同的速度匀速提起水桶，小明对水桶所做的功是否相同
相同。
做功的两个必要条件
功
对物体有力的作用
在力的方向上通过一定距离
有力无距离
无力无距离
有力有距离，但力和距离垂直
功的计算
公式—— W=FS
单位及其换算
功
不做功的三种情况
分析人对物体做了功
功(机械功的概念)
1. 下列情况下，小明对物理课本做了功的是（ ）
A. 阅读静止在桌面上的物理课本
B. 水平推物理课本，但未推动
C. 物理课本自由下落的过程
D. 将物理课本从地面捡起的过程
D　
2. 如图所示，小明同学的质量约50 kg，从一楼走到三楼，他上楼过程中克服重力所做的功可能为（　 　）
A. 30 J B. 300 J
C. 3 000 J D. 10 000 J
C
3.如图所示，甲、乙两同学各用水平推力推一相同的木箱，甲推的木箱下面有轮子，乙推的木箱直接放在同样的水平地面上，若甲、乙都把木箱匀速向前推了1米的距离，则甲、乙两同学做的功 （ ）
A．甲做的功多。 B．乙做的功多。
C．甲、乙做的功一样多。 D．无法确定。
甲 乙
B　
4. 质量是20 g的子弹从枪膛中水平射出，子弹在枪膛中受火药爆炸后产生气体的平均作用力是700 N，枪膛长50 cm，子弹从枪膛射出后飞行1 000 m，气体对子弹做的功为多少J？
【解析】子弹在枪膛中受火药爆炸后产生气体的作用力而运动的距离为枪膛长度，即s=50 cm=0.5 m，子弹离开枪膛后就不再受火药爆炸产生的气体推力，气体推力不再做功。
所以气体对子弹做功:
W=Fs=700 N×0.5 m=350 J。

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