第3节 能量转化的量度(第一课时)

1焦耳有多大呢？
把2只鸡蛋举高1米，做的功大约是1 焦。
4、功的计算 先审题，后公式，再计算 ①.物体受到几个力的作用？ ②.物体朝哪个方向移动？移动距离多少？
③.哪个力做了功？哪个力没有做功？
⑤.注意各个物理量的单位。
④.根据功的定义公式计算。先公式后代入。
【例题】：有一物体重100牛，把该物体从地面匀速提 到高为1米的桌面上，需要做多少功？ 如果将这个物 体用30牛的力沿水平地面拖动10 米，需要做多少功？ 匀速提升物体所用的向上的力： 解： 先审题。已知什么？求什么？ F1 = G = 100 牛 物体在力的方向上通过的距离： S1 = 1米
F
S
做功跟我们日常所说的“做工”或 “ 工作”一样吗？ 不一样。 “做工”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。 如建筑工人搬运重物在水平路面行走，是在 “做工”，但没有做功。 “工作”可以指体力劳动，也可以是脑力劳动， 脑力劳动没有做功。
塔式起重机下挂着重物 ，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 形中，钢索的拉力是否都对重物做了功？ 重物静止不动时， 钢索的拉力对重 物不做功。 匀速向上运动时， 钢索的拉力对重 物做功。 沿水平方向匀速移动时，钢索的拉力对重物 不做功。
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 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 尽力为社会多做贡献（功）。
一、 做功的含义
1、 做功的两个必要因素 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。 2、不做功的三种情况： （1）有力缺距离 （2）缺力有距离 （3）有力有距离，但距离与力方向垂直。 二、 功的计算 1、 定义公式 功 = 力 × 距离 2、功的单位 W=F×S
3、不做功的三种情况：
（1）有力缺距离
（2）缺力有距离
（3）有力有距离，但距离与力方向垂直。 F
S
那么功的大小和做功两个必要因素有何关系呢？ 叉车抬起的货物越重，作用 的力越大，它做的功就越多； 叉车把货物从地面上抬升的 高度越高，它做的功也越多。
二、 功的计算
1、 功的定义 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。 2、 定义公式 功 = 力 × 距离
所以，力 F1 所做的功为：
W1 = F1 S1 = 100 牛 × 1米 = 100 焦 S2 = 10米 拖动的水平拉力：F2 = 30 牛 距离：
W2 = F2 S2 = 30 牛 × 10米 = 300 焦
答：举高物体做功100 焦；拖动物体做功300 焦。
在平地上，用50N的水平推力推动重100N的 箱子，前进了10米，推箱子的小朋友做了多 少功？如果把这个箱子匀速举高1.5m，他做 了多少功？ 先审题。
已知：F = 50N， s = 10m， G = 100N， h = 1.5m 求：W1 和 W2
解：W1 = Fs = 50N×10m = 500J W2 = F2 s2 = Gh = 100N×1.5m = 150J 答：他推箱子做功500J，举箱子做功150J。
1.5m 50N 100N
10m
举重运动员将150千克的杠铃举高1.8米， 运动员对杠铃至少做多少功？ （g取10牛/千克） 解： F = G = mg = 150千克×10牛/千克 =1500牛 W = Fs = 1500牛×1.8米 = 2700焦 答：运动员对杠铃至少做了2700焦的功。 此时杠铃的势能增加多少焦？ 杠铃的势能增加2700焦。
焦 耳（James Prescott Joule）
焦耳特别热衷于热功当量的实验测量。1847 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， 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 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“ 热功当量”。 焦耳从1843 年开始测量热功当量，直到1878 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 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——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 供了可靠的证据。人们为了表达对他的敬意，将功和能 量的单位叫做焦耳。
结合举重等事例，谈谈能量的转化与做 功的关系。
举重运动员具有能量才能对 杠铃做功，做功时消耗的能 量转化为杠铃的重力势能。
做功的过程实质就是能量转化的 过程。力对物体做多少功，就有 多少能量发生了转化。
5、功的实质 物体具有做功的本领，是因为它具有能。
做功的实质是能量转化的过程，力对物体做了 多少功，就有多少能量发生转化。 因此，可以用功来量度能量转化的多少。
1. 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？ F
F
S
S 叉车把货物从地面 抬升到一定高度 人推小车在水平路 面上通过一段路程
共同的 货物和小车都受到了力的作用 特 点： 都在力的方向上运动了一段距离。
2. 下列图示是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？
F F
S
人用力搬石头， 石头没有搬动
人提书包在水平路面上 匀速通过一段距离
共同的 石头和书包都受到了力的作用 特 点： 都没有在力的方向上运动了一段距离。
1、 功 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 就说这个力对物体做了功。 2、 做功的两个必要因素 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。
第一课时
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？
运动员体内的化学能
杠铃的势能
起重机提升重物时能量又是如何转化的？
电 能
重物的动能和势能
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 物理量 —— 功（W）
一、 做功的含义
当运动Leabharlann Baidu举着杠铃不动时，运动员对杠铃 做功吗？ 尽管用很大的力， 但此时运动员并没 有对杠铃做功。 做功需要什么条件？
J（焦耳） 1焦耳 = 1牛· 米
1、对物体做功的两个必要因素是： 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 。 2、在图的四种情境中，人对物体做功的是（ B ）
A．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 C．用力推汽车，汽车没动 D．举着杠铃原地不动
3、小刚把重为1000牛的箱子沿着水平地面拖动 1米，小刚对箱子做的功为---------------（ D ） （A）1000焦耳 （B）100焦耳 （C）0焦耳 （D）无法确定 4、某同学在水平方向用25牛的力，将100牛的 物体沿水平推动，结果向前推动了20米。在 推物体的过程中，人对物体所做的功为（ B ） A、750焦 B、500焦 C、250焦 D、0焦 5、运动员用50牛的力把重为6牛的足球踢出去 20米，运动员对球做的功为--------------（ ） D A、1000焦 B、880焦 C、1120焦 D、缺少条件，无法计算
W=F×S
3、功的单位 力的单位是： N（牛） m（米） 距离的单位是： 功的单位是： J（焦耳）
1 焦耳（J）= 1牛· 米（ N ·m ）
焦 耳 焦耳（1818~1889）是英国 著名的实验物理学家。他从 小就对实验着迷，在家里做 起了各种实验，后来成为一 名业余科学家。 1840 年，焦耳通过对电流 的热效应的研究，得出了著 名的焦耳定律。焦耳定律给 出了电能向热能转化的定量 关系（我们将在本章第6节 中学习该定律）。