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第11章 机械与功
3 功 功率
新课引入
新课讲授
随堂练习
课堂小结
用叉车把机器、材料和产品从一个地方运送到另一个地方，挑山工从山下将重物搬运到山上……这些过程需要推、拉、搬、提等，要耗费一定的力气。在物理学中如何来描述这个过程呢？
新课引入
1.做功：物理学中规定，如果力作用在物体上，并使物体沿力的方向移动一段距离，就说力对物体做了功。
做功
知识点1
新课讲授
F
F
s
观察：他们的效果相同吗
用力将箱子拉走
费力推箱子，但箱子没有移动
不相同。用力拉动箱子，对箱子做了功；费力推箱子但箱子没有移动，没有对箱子做功。
网球在光滑地面上滚动
有力对网球做功吗？
水平方向上移动了距离，但水平方向上没有受力，所以没有做功。
1.作用在物体上的力 F
2.物体在这个力的方向上移动的距离 s
必要因素
二者缺一不可
怎样才算做功？
3.力对物体不做功的三种情况
（1）有距离无力：物体不受力，因惯性而动。
例如，足球离开脚后在水平地面上滚动了一段距离，人对足球没有做功。
（2）有力无距离：物体受平衡力，静止。
例如，人用力搬石头，但未搬动，人对石头没有做功。
（3）力与距离垂直：有力有距离，但力的方向与运动的方向垂直。
例如，人提水桶，水桶水平移动了一段距离，竖直方向的力不做功。
功的计算
知识点2
1.功的大小：功等于力与物体沿力的方向移动距离的乘积。
2.功的计算公式：W=Fs。其中 F 表示力，单位为牛（N）；s 表示物体在力的方向上移动的距离，单位为米（m）；W 表示力做的功，单位为焦耳（J），简称焦，1 J=1 N·m。
3.应用功的计算公式时，必须注意以下三点
（1）F 与 s 具有同时性：即在受力的同时移动了距离，移动距离的同时受了力。要明确是哪个力对物体做功，或者是哪个施力物体对哪个受力物体做功。
（2）F 与 s 具有同向性：公式 W=Fs 中的 F 是作用在物体上的力，s 是物体在力 F 的方向上通过的距离。
（3）F 与 s 具有同体性：即 F 与 s 对应同一个研究对象。
点拨
力对物体做功的多少，只与作用在物体上的力 F 和物体在力的方向上通过的距离 s 有关，与物体的质量、速度、运动情况（如匀速、变速）、是否受到摩擦力等无关。
典例
1 m
用手匀速托着两个鸡蛋升高1 m，手对鸡蛋做的功大约是多少焦？
一个鸡蛋的质量大约为50 g，则两个鸡蛋的重力约为1 N，匀速升高1 m，则手对鸡蛋做的功约为
W=Fs=Gs=1 N×1 m=1 J
人拉着重为2000 N的车子沿水平方向前进了5 m。有同学认为，在这个过程中，人做的功是W=Fs=2000 N×
5 m=10000 J。他的算法对吗？如果不对，错在哪里？
典例
错误。车子在水平方向前进，没有在重力的方向上移动距离。要计算出人拉车的力所做的功，必须知道人拉车时所施加的水平拉力的大小。
G
G
5 m
4.功的原理
使用任何机械时，人对机械所做的功，都不会少于不用机械而直接用手所做的功。也就是说，使用任何机械都不省功。这个结论叫“功的原理”。
例如，人们在使用简单机械时，省力的机械不省距离，省距离的机械不省力，同时省力、省距离的机械是不存在的！
建筑工地上要把几百块砖送到楼顶，无论是人工搬运还是用起重机搬运，我们对砖块做的功是相同的。然而，人工搬运需要几个小时，如果用起重机搬运，几分钟就可以完成。这说明了什么？
怎样比较做功的快慢？
功率
知识点3
1.比较做功快慢的两种方法
（1）若做功相同，可以比较做功时间的长短，所用时间越短，做功越快；所用时间越长，做功越慢。
（2）若做功时间相同，可以比较做功的多少，做功越多，做功越快；做功越少，做功越慢。
2.功率的概念：功与完成这些功所用时间之比叫功率。它在数值上等于力在单位时间内所做的功。
3.物理意义：功率表示做功的快慢。
4.公式：如果用 P 表示功率，W 表示功，t 表示时间，则 P= 。
5.单位：瓦特，简称瓦，用符号W表示，1 W=1 J/s。在工程技术上，常用千瓦（kW）、兆瓦（MW）作为功率的单位，1 kW=103 W，1 MW=106 W。
6.对功率的理解：功率表示做功的快慢，不表示做功的多少，一个力做功的多少由功率和时间两个因素决定。功率大的机械，做功不一定多；做功多的机械，功率也不一定大。
W甲P乙
拓展：计算功率的另一个公式
F
s
1.推导公式
如图所示，小车在力 F 的作用下，做匀速直线运动，速度大小为 v，分析力 F 的功率。
2.理解
（1）由 P=Fv 知，功率一定时，机器的牵引力 F 和速度 v 成反比。
汽车行驶在平坦的柏油路面时，需要的牵引力 F 较小，而功率 P 一定，由 P=Fv 可知速度 v 就可大些；在不平坦的路面行驶或上坡时，需要的牵引力 F 大，应该改用低速行驶。
（2） 是功率的定义式，它表示在时间 t 内做功的平均功率，而不是某一时刻的瞬时功率。无论受力物体运动状态如何，该公式普遍适用。
（3）P=Fv 是功率的推导式，它是当物体在恒力 F 作用下，以速度 v 匀速运动时推导出来的。它可以表示在某一时刻的瞬时功率。
课堂小结
功
功率
功率
功与完成这些功所用时间之比
或 P=Fv
使用任何机械都不能省功
功的原理
功
力作用在物体上，并使物体沿力的方向移动一段距离
W=Fs
随堂练习1
B
随堂练习2
C
随堂练习3
A

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