第十一章功和机械能教案

第十一章功和机械能

一、功

（一）力学中的功

1.功的定义：如果一个力作用在物体上，物体在这个力的方向上移动了一段距离，这个力的作用就显示出成效，力学里就说这个力做了功。

做功实例：

（甲）物体在绳子（乙）静止的小车在拉力的（丙）汽车在刹车阻力的作拉力的作用下升高作用下向前运动用下滑行了一段距离不做功实例：

（甲）搬而未起（乙）提着小桶在水平路上匀速前进，

提桶的力没有做功

2．做功的两个必要因素：（1）→F（2）→S

补充：不做功的三种情况：

①有力，没有移动距离，即F≠0

S=0

例：a.甲图中搬而未起；b.端一盆水站着不动；c.用力推讲台，讲台没有动。

②移动了距离，但是没有力，即F=0

S≠0

例：a.我将手中笔丢出，粉笔在空中飞行，飞行过程中我对笔没有做功。

b.把足球踢出，足球在地面上滚动。F≠0

③有力，有距离，但力的方向与运动方向垂直，即S≠0垂直无功

F⊥S

例：a.乙图中，人提一桶水沿水平方向前进，提桶的力没做功。

b.人推木箱前进，箱子的重力和支持力，没有做功。

【例1】下列情况中，人有没有对所带皮箱做功？

（1）人用力提放在地上的皮箱，但没有提起。

（2）人再一次把箱子提起。

（3）人用力提着皮箱在原地不动。

（4）人把箱子放在电梯上，一起随电梯上升。

（5）人提着箱子在水平路面上匀速前进了50m。

（6）人提着箱子上楼。

（二）功的计算

1.概念：物理学中，把叫做功。即： = ×

※2.公式：W=FS (此公式都用国际单位)

单位焦耳（J）

W:功−−−→

S:距离−−→米（m）

单位：牛⋅米（N⋅m）1N⋅m=1J 物理意义：1N的力使物体在力的方向上移动1m的距离，即做功1J。

3.注意：

（1）力的大小、方向不变时，才可用此公式计算功。

如：现用以总垂直于一均匀木棒方向的力将它抬起一头到竖直为止，至少要做多少功？

⇒F大小、方向在改变，不能用此公式。

（2）F、S必须具有同时性，即S必须是F一直参与下物体在力的方向上移动的距离。

如：一人用500N的力将球踢出20m，球在运动过程中，求人对球做多少功

（3）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。

【例2】质量为50㎏的雪橇上装载了350㎏的货物，一匹马拉着它将货物匀速运到了3000m外的货场。如果雪橇行进中受到的摩擦力是800N，求马运货时做的功。（g=10N/㎏）

【例3】在平地上用50N的水平推力推动重100N的箱子前进了10m，箱子的重力做了多少功？如果把这个箱子匀速举高15cm,他做了多少功？

二、功率

（一）比较做功的快慢

比较做功的快慢必须考虑的两个因素：做功的多少和做功的时间。

（二）功率

1．用比较法建立功率的概念

比较运动的快慢比较做功的快慢比较方法

通过相同的路程，比较运动时间完成相同的功，比较所用的时间

运动时间相同，比较路程在相同时间内，比较做功的多少

引入物理概念速度物理意义：表示物

体运动的快慢

功率

物理意义：表示物

体做功的快慢概念：物体通过的

路程与时间之比

概念：功与时间之

比

公式：v=s

t

公式：P=W

t

2．功率：在物理学中，功与做功所用时间之比叫功率。功率是表示物体做功快慢的物理量。

3．功率的符号是P，功率的单位是瓦特，简称瓦，符号W。

【例4】下列关于功率的说法正确的是（）

A．物体做功越多，功率越大B．物体做功时间越短，功率越大

C．物体做功越快，功率越大D．物体做功时间越长，功率越大

【例5】蚂蚁用10-3N的力拉着树叶，10s内沿拉力方向前进了10cm，则蚂蚁对树叶做功为J，此时的功率为W。

【练习1】下列哪种情况有力对物体做了功（）

A．小车在光滑水平面做匀速直线运动

B．举重运动员把杠铃举在头顶不动

C．物体沿斜面滑下

D．小民提着水桶在水平路面上行走

【练习2】如图所示，直径为d的圆筒上绕着绳子，某同学用恒力F拉着绳

子的自由端使圆筒在地上滚动，则他使圆筒滚动一周所做的功是( )

A．πdF B．2πdF C．4πdF D．0

【练习3】用大小不同的甲、乙两个力拉同一物体，两力所做的功W与这两个力的方向上移动的距离s的关系图像如图7，由图可知，甲乙两个力的大小关系是（）

A．F甲>F乙

B．F甲＜F乙

C ．F甲=F乙

D．条件不足，无法比较

【练习4】粗糙水平地面上有一个重为100N的物体。用20N的水平拉力使其在10s内匀速前进了10m，在此过程中（）

A．重力做功的功率为100W B．支持力做功的功率为100W

C．拉力做功的功率为200W D．拉力做功的功率为20W

【练习5】立定跳远项目中，体重为500N的某同学从最高点到落地点的过程中，重心下降的最大距离为0.3m，用时.5s。则此过程中重力做的功为J，重力的功率为W。

【练习6】汽车质量为1.8×103kg，车轮与地面的总接触面积为0.09m2，当汽车以90km/h的速度在平直路面上匀速行驶时，汽车发动机牵引力为1000N（g取10N/kg）。求：

（1）汽车静止时对路面的压强。

（2）汽车以90km/h的速度匀速行驶时，牵引力的功率。

（3）若汽车按照这种方式行驶，全程250km，牵引力做的功是多少？

三、动能和势能

（一）能量