初级中学学历白手创建广告公司

#/4第十四章功功功的原理【教学结构】“功”是物理学中的一个重要的基本概念，是本章的重点。对于“功”的理解要注意以下几点。一：要正确理解力学“功”的物理意义日常生活中所说的“工作”或“做功”与力学里所说的“做功”即有区别又有联系。平常人们所说的工作内容是多样，含义广泛，其中有一类这样的工作，人推车向前运动；人用力将东西搬上楼等等都是对物体用了力，并且使物体沿力的方向上移动了一段距离。物理学中把这一类的工作，叫做“做功”。但如果人提着水桶不动、人推东西没有推动等等，在力学里就不叫做“做功”，它与日常所说的“工作”的含义要狭窄的多，并且具有严格的规定和确切的含义，必须是两个因素同时存在的物理过程。二：怎样判断力对物体作了功力学里所说的功包括两个必要的因素：一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上通过的距离。这两个因素缺一不可，缺少任何一个因素，都不叫力学中所说的“做功”。所以，我们可以归纳以下三种情况力对物体没有做功。1、物体移动了一段距离，但没有受到力的作用。例如：物体在光滑水平面上做匀速直线运动时，在水平方向上即没有受到阻力，也没有受到动力，物体由于惯性而运动，因而没有力对物体做功。2、物体受到力的作用，但没有沿力的方向通过距离。例如用竖直方向重力提着物体不动；或者用力拉物体，物体仍静止不动，虽然有力，但沿力的方向无距离，力对物体不做功。3、物体受到了力的作用，也通过了距离，但物体通过的距离跟物体受到力的方向垂直，例如：沿水平方向运动的物体，重力和支持力都不做功；提着物体在水平方向运动，则拉力对物体不做功。总而言之，判断力对物体是否做功，一定要两个因素必须同时存在，有力并且物体在这个力的方向上有距离，才能说，力对物体做了功。三：功的大小：物理学中规定功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积，功=力*距离，即：W=FS。在国际单位制中，功的单位是“焦耳”，1焦=1牛・米。四：功的原理在人们使用简单机械时，人们发现使用这些机械能够省力，但是否在省力的同时也能否省距离呢？即省力又省功的机械是否存在？通过人们长时间的研究，发现使用任何机械都不能省功。例如，用图（1）所示的滑轮组提起重物G上升h,则人们利用机械F做的功是多少？由公式W=FS和F=G、S=nh实验表可以求出机提升，高人们所功是相等于不用机械篇直接大手所做的功，也就是使用任何机械都不省功。这个结论叫做功的原理。功的原理告诉人们，省力又省距离的机械是不存在的。即然如此，人们为什么还要用机械呢？这是因为使用机械可以在省力、改变动力的方向或移动的距离上得到好处，给人们带来方便；做到方便快捷等；使用机械有这么多的好处，这正是人们使用机械的目的。功的原理适用于任何机械。【解题点要】例1：关于力对物体做功，下列说法正确的是（）A.悬挂着的电灯，电线的拉力对电灯做了功B.起重机将重物提起，起重机对重物做了功C.小球沿水平而向前滚动，重力对小球做了功D.人提水桶，使水桶沿水平方向移动距离，手对水桶竖直向上的拉力对水桶做了功。分析与解：力对物体是否做功，关键看是否满足做功的两个必要因素。选项A中有力对物体的作用，但物体没有移动距离，所以力对物体没有做功。选项C中，小球受到的重力是竖直向下，但它确是在水平方向上移动的距离，因而重力对小球也没有做功。选项D中，水桶受到的拉力竖直向，而桶确是在水平方向上通过的距离，因而拉力也没做功。只有选项B中，重物在被提升的过程中，重物在拉力的方向上通过了距离，因而拉力对重物做了功，正确答案是“B”。例2：起重机将重5x103牛的物体竖直向上匀速提高6米后，又使物体沿水平方向运动了4米，在这一过程中，钢丝绳向上的拉力对物体做的功是（）A.5x104焦B.3x104焦C.2x104焦D.104焦分析与解：根据功的大小的计算式W=FS，功的大小等于力的大小跟物体在力的方向上所通过距离的乘积。计算功的大小，首先应确定力的大小和物体在力的方向上所通过的距离。本题中，由于物体沿竖直方向做匀速直线运动，拉力跟重力是一对平衡力，拉力的大小等于重力，即F=G=5x103牛，再确定物体在力的方向上所通过的距离，即S=6米。所以W=FS=5x103牛x6米=3x104焦。正确答案是B。例3：一个工人用动滑轮提升物体，他作用在绳上的拉力是.250牛，如果把物体升高12米，这个工人要做多少功？分析与解：要求工人所做的功，必须要弄清两点：第一：工人使用动滑轮提升重物时，拉力移动距离与重物上升距离的关系；第二：工人做的功大小，必须是工人对绳子拉力乘以拉力移动距离。因为拉力移动距离S=2h=2x12米=24米，所以，拉力做的功为W=F-S=250牛x24米=6000焦。正确答案是B。例4：某同学用100牛的力推一重500牛的小车，关于他做功的情况，下列说法中正确的是A.只要他用了力，他就做了功B.他推小车前进了1米，他做的功是600焦C.他推小车前进了1米，他做的功是100焦D.他推小车前进1米后松手，小车由于惯性又前进了2米，则他做的功就是300焦分析与解：根据做功的两个必要因素，可知A是错误的。他用100牛的力推小车前进1米，他做的功应是100焦，因此选项B是错误的，只有选项C才是正确的。他推小车前进1米后松手，无论小车运动多远，由于未受该同学的推力，因此他对小车不再做功，所做功也只能是100焦。由以上分析可知，选项D也是错误的。正确答案是C。例5：如图2所示，物体A重600牛顿，当它沿水平路面做匀速直线运动时，所受到的阻力是物重的0.2倍，若不计滑轮重和滑轮与绳间的磨擦，使物体A以1米/秒的速度匀速前进5秒钟。求：（1）拉力F的大小？（2）拉力F所做的功？分析与解：解本题的关键必须要弄清两点：第一：A物体匀速直线运动是在拉力F和磨擦力f的作用下，即F=£=0.26；第二：动力F的运动速度是A物体运动速度的3倍，Vf=3Va。（因为动滑轮有3股绳子）解：•・•物体匀速直线运动，，F=f=0.2G=0.2x600牛=120牛F=:n=3・•・F==40牛WF=F-S=F-Vt=40牛x3x1米/秒x=600焦答：拉力的大小为120牛，拉力所做的功为600焦。例6：用图3的滑轮组来提高重1500牛顿的物体，应用功的原理求在绳端需要加多大的拉力？（动滑轮重不计）分配与解：要用功的原理来计算，需要先假定重物被提高了h米，当重物被提高h时，动滑轮和定滑轮之间的五段绳子都要缩短h，也就是拉力F必须使绳端移动5h的距离。直接用手提高重物时做的功W1=Gh，利用滑轮组提高重物时做的功W2=Fx5h，根据功的原理W1=W2所以Gh=Fx5h答：在绳端需加300牛顿的拉力。【课余思考】一物质质量为200克，在一个长5米，高1米的斜面上受一沿斜而向上的，牛顿的拉力匀速上升，如图4所示，求物体所受的磨擦力。【同步练习】.一个人把5牛顿的砖头沿冰面水平抛出，砖头在冰面上滑行20米停下来，则砖头在滑行的过程中（）A.人对砖头做功100焦耳B.惯性做功100焦耳C.重力做功100焦耳D.以上均不正确.一枪筒长0.8米，火药爆发时，高压气体对子弹的平均推力为2x103牛顿，子弹离开枪口后，在空中飞行500米后落地，高压气体对子弹所做的功（）A.105焦耳B.1.6x103焦耳C.4x103焦耳D.1.01x103焦耳.如图5所示，每个钩码的质量为50克，质量为0.5千克的物体A在水平桌面做匀速直线运动，钩码重力做功为0.0098焦耳时，物体A移动的距离为多少米？物体A受到桌面阻力的方向及大小是多少？.使重4x104牛顿的车子沿水平路面匀速行驶50米，需要做3x105焦耳的功，求车受到的阻力是多少牛顿？.如图6所示甲、