第3节能量转化的量度（第一课时）

1、第一课时第一课时 做功的含义及功的计算做功的含义及功的计算举重运动员举起杠铃时，能量形式是如何转化的举重运动员举起杠铃时，能量形式是如何转化的？运动员体内的化学能运动员体内的化学能 杠铃的势能杠铃的势能起重机提升重物时起重机提升重物时能量又是如何转化的？能量又是如何转化的？电电 能能重物的动能和势能重物的动能和势能在上述例子中，有多少能量转化了？在上述例子中，有多少能量转化了？为了度量能量转化的多少，我们引入新的为了度量能量转化的多少，我们引入新的物理量物理量 功（功（W）一、一、 做功的含义做功的含义当运动员举着杠铃不动时，运动员对杠铃当运动员举着杠铃不动时，运动员对杠铃做功吗？做功吗？尽管

2、用很大的力，尽管用很大的力，但此时运动员并没但此时运动员并没有对杠铃做功。有对杠铃做功。做功需要什么条件？做功需要什么条件？1. 下列图示是物体在力的作用下做功的实例。下列图示是物体在力的作用下做功的实例。 想一想，在这两个实例中有什么共同特点？想一想，在这两个实例中有什么共同特点？叉车把货物从地面叉车把货物从地面抬升到一定高度抬升到一定高度人推小车在水平路人推小车在水平路面上通过一段路程面上通过一段路程FSFS共同的共同的特特 点：点：货物和小车都受到了力的作用货物和小车都受到了力的作用都在力的方向上运动了一段距离。都在力的方向上运动了一段距离。2. 下列图示是下列图示是物体在力的作用下没有

3、做功的物体在力的作用下没有做功的 实例。想一想，有什么共同特点？实例。想一想，有什么共同特点？人用力搬石头，人用力搬石头，石头没有搬动石头没有搬动人提书包在水平路面上人提书包在水平路面上匀速通过一段距离匀速通过一段距离FFS都都没有没有在力的方向上运动了一段距离。在力的方向上运动了一段距离。共同的共同的特特 点：点：石头和书包都石头和书包都受到了力的作用受到了力的作用在科学上，如果物体受到力的作用，并且在科学上，如果物体受到力的作用，并且在这个力的方向上通过了一段距离，我们在这个力的方向上通过了一段距离，我们就说这个力对物体做了功。就说这个力对物体做了功。1、 功功2、 做功的两个必要因素做功

4、的两个必要因素一是作用在物体上的力，一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上通过一段距离。二是物体在力的方向上通过一段距离。FS做功跟我们日常所说的做功跟我们日常所说的“做工做工”或或“ 工作工作”一样吗？一样吗？不一样。不一样。 “做工做工”更多是指从事体力劳动。更多是指从事体力劳动。体力劳动中，人可能做功，也可能没有做功。体力劳动中，人可能做功，也可能没有做功。如建筑工人搬运重物在水平路面行走，是在如建筑工人搬运重物在水平路面行走，是在“做工做工”，但没有做功。，但没有做功。“工作工作”可以指体力劳动，也可以是脑力劳动，可以指体力劳动，也可以是脑力劳动，脑力劳动没有做功。脑力劳动没有做功

5、。塔式起重机下挂着重物塔式起重机下挂着重物 ，在重物静止不动、，在重物静止不动、匀速向上运动、沿水平方向匀速移动三种情匀速向上运动、沿水平方向匀速移动三种情形中，钢索的拉力是否都对重物做了功？形中，钢索的拉力是否都对重物做了功？重物静止不动重物静止不动时，时，钢索的拉力对重钢索的拉力对重物物不做功不做功。匀速向上运动时，匀速向上运动时，钢索的拉力对重钢索的拉力对重物物做功做功。沿水平方向匀速移动时，钢索的拉力对重物沿水平方向匀速移动时，钢索的拉力对重物不做功不做功。3、不做功的三种情况不做功的三种情况：（1）有力缺距离）有力缺距离（2）缺力缺力有距离有距离（3）有力有距离，但距离与力方向垂直。

6、）有力有距离，但距离与力方向垂直。FS那么那么功的大小功的大小和做功两个和做功两个必要因素有何关系必要因素有何关系呢呢？叉车抬起的货物越重，作用叉车抬起的货物越重，作用的的力越大力越大，它做的，它做的功就越多功就越多；叉车把货物从地面上抬升的叉车把货物从地面上抬升的高度越高高度越高，它做的，它做的功也越多功也越多。1牛牛 米（米（ N m ）二、二、 功的计算功的计算1、 功的定义功的定义科学上规定：功等于力跟物体在科学上规定：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。力的方向上通过的距离的乘积。2、 定义公式定义公式W = F S3、功的单位功的单位力的单位是：力的单位是： N（牛）（牛）

7、m（米）（米）J（焦（焦耳耳）功的单位是：功的单位是：距离的单位是：距离的单位是：1 焦焦耳（耳（J）= 功功 =距离距离力力焦焦 耳耳焦耳（焦耳（18181889）是英国）是英国著名的实验物理学家。他从著名的实验物理学家。他从小就对实验着迷，在家里做小就对实验着迷，在家里做起了各种实验，后来成为一起了各种实验，后来成为一名业余科学家。名业余科学家。1840 年，焦耳通过对电流年，焦耳通过对电流的热效应的研究，得出了著的热效应的研究，得出了著名的焦耳定律。焦耳定律给名的焦耳定律。焦耳定律给出了电能向热能转化的定量出了电能向热能转化的定量关系（我们将在本章第关系（我们将在本章第6节节中学习该定律

8、）。中学习该定律）。焦焦 耳（耳（James Prescott Joule）焦耳特别热衷于热功当量的实验测量。焦耳特别热衷于热功当量的实验测量。1847 年，他完年，他完成了热功当量测量的经典实验：先是测量一桶水的温度，成了热功当量测量的经典实验：先是测量一桶水的温度，然后把铜制的翼轮放入水中，用下落的砝码带动翼轮转然后把铜制的翼轮放入水中，用下落的砝码带动翼轮转动来搅动水，使水的温度升高。焦耳测量了翼轮所做的动来搅动水，使水的温度升高。焦耳测量了翼轮所做的功和水温的升高，从而计算出多少机械能产生多少热，功和水温的升高，从而计算出多少机械能产生多少热，这个值被称为这个值被称为“ 热功当量热功当

9、量”。焦耳从焦耳从1843 年开始测量热功当量，直到年开始测量热功当量，直到1878 年最后一年最后一次发表实验结果，先后做实验不下四百余次，并且采用次发表实验结果，先后做实验不下四百余次，并且采用了原理不同的各种方法，测量了他能想到的各种过程所了原理不同的各种方法，测量了他能想到的各种过程所产生的热产生的热包括机械的、电的、磁的，获得了大量的包括机械的、电的、磁的，获得了大量的实验数据。他以极其精确的数据，为热和功的相当性提实验数据。他以极其精确的数据，为热和功的相当性提供了可靠的证据。人们为了表达对他的敬意，供了可靠的证据。人们为了表达对他的敬意，将功和能将功和能量的单位叫做焦耳。量的单位

10、叫做焦耳。1焦耳有多大呢？焦耳有多大呢？把把2只鸡蛋举高只鸡蛋举高1米，做的功大约是米，做的功大约是1 焦。焦。4、功的功的计算计算先审题，后公式，再计算先审题，后公式，再计算.物体受到几个力的作用？物体受到几个力的作用？.哪个力做了功？哪个力没有做功？哪个力做了功？哪个力没有做功？.物体朝哪个方向移动？移动距离多少？物体朝哪个方向移动？移动距离多少？.根据功的定义公式计算。先公式后代入。根据功的定义公式计算。先公式后代入。.注意各个物理量的单位。注意各个物理量的单位。【例题】：【例题】：有一物体重有一物体重100牛，把该物体从地面匀速提牛，把该物体从地面匀速提 到高为到高为1米的桌面上，需要

11、做多少功？米的桌面上，需要做多少功？ 如果将这个物如果将这个物 体用体用30牛的力沿水平地面拖动牛的力沿水平地面拖动10 米，需要做多少功？米，需要做多少功？ 解：解：匀速提升物体所用的向上的力：匀速提升物体所用的向上的力：F1= G = 100 牛牛物体在力的方向上通过的距离：物体在力的方向上通过的距离：S1= 1米米所以，力所以，力 F1 所做的功为：所做的功为：W1=F1S1100 牛牛1米米= 100 焦焦拖动的水平拉力：拖动的水平拉力：F2= 30 牛牛距离：距离：S2= 10米米W2=F2S230 牛牛10米米= 300 焦焦答：举高物体做功答：举高物体做功100 焦；拖动物体做功

12、焦；拖动物体做功300 焦。焦。先审题。先审题。已知什么？求什么？已知什么？求什么？在平地上，用在平地上，用50N的水平推力推动重的水平推力推动重100N的箱子，的箱子，前进了前进了10米，推箱子的小朋友做了多少功？如果米，推箱子的小朋友做了多少功？如果把这个箱子匀速举高把这个箱子匀速举高1.5m，他做了多少功？，他做了多少功？10m50N100N先审题。先审题。1.5m已知：已知：F = 50N， s = 10m， G = 100N， h = 1.5m求：求：W1 和和 W2解：解：W1 = Fs = 50N10m = 500J 答：他推箱子做功答：他推箱子做功500J，举箱子做功，举箱子做

13、功150J。= Gh = 100N1.5m = 150JW2 = F2 s2举重运动员将举重运动员将150千克的杠铃举高千克的杠铃举高1.8米，运动员对杠铃米，运动员对杠铃至少做多少功？（至少做多少功？（g取取10牛牛/千克）千克）答：运动员对杠铃至少做了答：运动员对杠铃至少做了2700焦的功。焦的功。解：解： F = G = mg = 150千克千克10牛牛/千克千克 =1500牛牛W = Fs = 1500牛牛1.8米米 = 2700焦焦此时杠铃的势能增加多少焦？此时杠铃的势能增加多少焦？杠铃的势能增加杠铃的势能增加2700焦。焦。结合举重等事例，谈谈能量的转化与做功的关系。结合举重等事例

14、，谈谈能量的转化与做功的关系。举重运动员举重运动员具有能量才能对杠铃做功，做功时消耗的具有能量才能对杠铃做功，做功时消耗的能量转化为杠铃的重力势能能量转化为杠铃的重力势能。做功的过程实质就是能量转化的过程做功的过程实质就是能量转化的过程。力对物体做多。力对物体做多少功，就有多少能量发生了转化。少功，就有多少能量发生了转化。5、功的功的实质实质物体具有物体具有做功做功的本领，是因为它的本领，是因为它具有能具有能。做功的实质是能量转化的过程做功的实质是能量转化的过程，力对物体做了，力对物体做了多少功，就有多少能量发生转化。多少功，就有多少能量发生转化。因此，可以用因此，可以用功来量度能量转化功来量

15、度能量转化的多少。的多少。能量的单位和功一样，也是焦耳。能量的单位和功一样，也是焦耳。我们可以把能比作一个人的能力，功比作一个人对社我们可以把能比作一个人的能力，功比作一个人对社会的贡献，一个人要为社会作贡献（功），必须具有会的贡献，一个人要为社会作贡献（功），必须具有一定的能力。有能才能做功。一定的能力。有能才能做功。一个人能力（能）高，不一定为社会做的贡献（功）一个人能力（能）高，不一定为社会做的贡献（功）大。人生价值在于奉献，有多大能力（能），就要大。人生价值在于奉献，有多大能力（能），就要尽力为社会多做贡献（功）。尽力为社会多做贡献（功）。一、一、 做功的含义做功的含义1、 做功的两个

16、必要因素做功的两个必要因素一是作用在物体上的力，一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上通过一段距离。二是物体在力的方向上通过一段距离。2、不做功的三种情况不做功的三种情况：（1）有力缺距离）有力缺距离（2）缺力缺力有距离有距离（3）有力有距离，但距离与力方向垂直。）有力有距离，但距离与力方向垂直。二、二、 功的计算功的计算1、 定义公式定义公式W = F S功功 =距离距离力力2、功的单位功的单位J（焦（焦耳耳） 1焦耳焦耳 = 1牛牛 米米2、在图的四种情境中，人对物体做功的是（）、在图的四种情境中，人对物体做功的是（）A提着水桶在水平地面上匀速前进提着水桶在水平地面上匀速前进 B扛着米袋慢慢爬上楼梯扛着米袋慢慢爬上楼梯 C用力推汽车，汽车没动用力推汽车，汽车没动 D举着杠铃原地不动举着杠铃原地不动B1、对物体做功的两个必要因素是：、对物体做功的两个必要因素是： 、 。一是作用在物体上的力一是作用在物体上的力二是物体在力的方向上通过一段距离二是物体在力的方向上通过一段距离3、小刚把重为、小刚把重为1000牛的箱子沿着水平地面拖动牛的箱子沿着水平地面拖动 1米，小刚对箱子做的功为米，小刚对箱子做的功为-（ ） （A）1000焦耳焦耳 （B）100焦耳焦耳 （C）0焦耳焦耳 （D）无法确定无法确定D