人体内力做功的事例分析

1 / 3 人体内力做功的事例分析 人体内力做功的事例分析湖南省株洲市三中吴德平联系电话 2605513 例题 1：人在水平地面上加速跑步时（不计空气阻力），人所受到的向前静摩擦力是否做功？是什么形式的能转化为人的动能？错解：人在运动过程中，受竖直方向的重力和支持力作用，互相抵消，同时受到向前静摩擦力，人在静摩擦力方向发生了位移，并且方向相同，故静摩擦力做正功。根据高一物理教材中描述的动能定理可知：静摩擦力所做的功等于物体动能的增量，根据功和能的关系，地面给人提供能量，使人的动能增加。分析：人在跑步过程中虽然受到竖直方向 的重力和支持力、水平方向向前的静摩擦力，并且静摩擦力方向与人的位移方向一致。从做功的角度来看，静摩擦力并不做功。因为脚与地面之间存在静摩擦力时，脚掌与地面之间并没有相对运动，作用在脚底的摩擦力并没有使脚发生位移，而脚腾空向前运动时，脚底与地面之间静摩擦力消失。到底是什么力做功使人的动能增加？要弄清这一问题，首先必须明确高中教材中描述的动能定理中只适用于一个可视为质点的物体，而人在运动过程中人的手、脚、躯干等部分通过肌肉收缩相互作用，人不能当作一个质点看待。从质点组的动能定理角度来看：人在运动过程中内力和外力 做功之和等到于人的动能的增量，而外力不做功，因此人在跑步时，内力做功等于人的动能的增量。从功和能的关2 / 3 系角度看，如果地面的摩擦力做功，则地面必然给人提供能量，事实上地面不可能给人提供能量 ,因此地面不可能对人做功。事实上是肌肉收缩做功，也就是人的内力做功 ,从而把人体内的化学能转化机械能和内能（人体五分之四的热能来自肌肉收缩），即人的动能是通过消耗人体的生物能来转化来的。例题 2：人由一楼匀速走到五楼，地面对人的支持力是否做功？是什么形式的能转化为人的重力势能？错解 ：人在登楼时受到竖直向上的支持力和竖直向下的重力，人的位移方向与支持力方向相同，故支持力做正功，重力做负功，地面提供能量转化为人的重力势能。分析：从做功的角度来看 ,人在登楼时，地面对脚底有支持力时，脚没有发生位移，脚腾空向上运动时，支持力消失，故支持力不做功。人在登楼时，不能把人看作一个质点处理，从质点组的动能定理角度来看，人所受外力和身体各部分之间内力做功之和等于人的动能增量，即内力做功与重力之和为零。这说明人的身体各部分之间的内力做正功，从功和能的关系角度 ,如果地面的支持力做功，则地面必然给人提供能量， 事实上地面不可能给人提供能量 ,因此地面不可能对人做功。事实上是肌肉收缩做功，也就是人的内力做功 ,从而把人体内的化学能转化机械能和内能（人体五分之四的热能来自肌肉收缩），即人的重力势能是通过消耗人体的生物能来转化来的。小结：（ 1 ） 用 功 的 公 式 求 功 时 ， 必 须 明 确 求 功 公 式3 / 3 W=FScon 中的 F、 S 的含义， F 表示作用在物体上的力， S 表示力作用在物体上那个点发生的位移，而不是物体所发生的位移。（ 2）用动能定律求功时，必须明确高中课本上的动能定理只适用于可视为质点的物体，人在跑步、上楼时，不能把人 看作质点，必须用的质点组动能定理求解，即系统所受外力和内力做功之和等于系统的动能增量。 人体对