1、第十一章第十一章 机械功与机械能机械功与机械能11.1 怎样才叫做功怎样才叫做功1课堂讲解课堂讲解2课时流程课时流程力学中的功力学中的功功的计算功的计算功的原理功的原理课后课后作业作业逐点逐点导讲练导讲练课堂课堂小结小结当堂当堂检测检测思考：思考：请说出下列词语中请说出下列词语中“功功”的含义：的含义：功劳功劳 立功立功 大功告成大功告成 事半功倍事半功倍在物理学中，什么是力学中在物理学中，什么是力学中“功功”的物理概念呢？的物理概念呢？贡献贡献成效成效知知1 1导导1知识点知识点力学中的功力学中的功搬而不动搬而不动拉而不动拉而不动F没有成效没有成效F知知1 1导导将货物提高将货物提高拉小车前
2、进拉小车前进汽车受阻力滑行汽车受阻力滑行FFf有成效有成效物理学中的物理学中的“功功”吸收了一种吸收了一种“贡献贡献”和和“成效成效”意意思在里面。思在里面。归归 纳纳如果如果一个力作用在物体上一个力作用在物体上，物体在这个，物体在这个力的方力的方 向上移动了一段距离向上移动了一段距离，这个力的作用就显示出，这个力的作用就显示出 成效，就说这个力对物体做了成效，就说这个力对物体做了功功。功用符号功用符号W表示。表示。知知1 1导导定义定义知知1 1讲讲起重机和直升飞机吊起重物都是做功的实例，你们知起重机和直升飞机吊起重物都是做功的实例，你们知道力为什么做功了吗？道力为什么做功了吗？有力作用在物
3、体上。有力作用在物体上。物体在力的方向上移动了一段距离。物体在力的方向上移动了一段距离。原因原因知知1 1讲讲谁能归纳出做功的两个必要因素是什么？谁能归纳出做功的两个必要因素是什么？(1)作用在物体上的力作用在物体上的力(2)物体在这个力的方向上移动的距离物体在这个力的方向上移动的距离这两个因素是严格的，缺一不可这两个因素是严格的，缺一不可做功实例做功实例知知1 1讲讲人用力推大石头而没推动人用力推大石头而没推动举重运动员在把举重运动员在把杠铃举起后在高杠铃举起后在高处停留处停留5秒过程秒过程中是否做功？中是否做功？分分 析析s0F0没有做功没有做功(劳而无功劳而无功)“两个必要因素两个必要因
4、素”的含义是指的含义是指“缺一不可缺一不可”知知1 1讲讲冰壶在平滑的冰面上滑行冰壶在平滑的冰面上滑行分分 析析s0F0没有做功没有做功(不劳无功不劳无功)“两个必要因素两个必要因素”的含义是指的含义是指“缺一不可缺一不可”知知1 1讲讲分分 析析s0F 0没有做功没有做功(劳而无功或劳而无功或垂直无功垂直无功)提箱子在水平路上走提箱子在水平路上走Fs“两个必要因素两个必要因素”的含义是指的含义是指“缺一不可缺一不可”知知1 1讲讲不做功的情况不做功的情况1.有力，但是在力的方向上通过的距离为零。有力，但是在力的方向上通过的距离为零。2.有距离，但是和距离同一方向上没有力的作用。有距离，但是和
5、距离同一方向上没有力的作用。3.有力，也有距离，但是力和距离方向是相互垂直的。有力，也有距离，但是力和距离方向是相互垂直的。知知1 1讲讲如图所示的四幅图是小新提包回家的情景，小新提如图所示的四幅图是小新提包回家的情景，小新提包的力不做功的是包的力不做功的是()（来自（来自点拨点拨）【例例1】B本题中表述的四种情景，既有力也有距离，但如果力本题中表述的四种情景，既有力也有距离，但如果力和运动的方向垂直，这种情况下力不做功。和运动的方向垂直，这种情况下力不做功。【导引导引】总总 结结知知1 1讲讲 力对物体做功，力对物体做功，一要有力，二要有距离，三是距一要有力，二要有距离，三是距离必须在力的方
6、向上离必须在力的方向上。知知1 1练练如图所示，一名妇女推着童车轻松地前行；一名如图所示，一名妇女推着童车轻松地前行；一名男士用很大的力推汽车，但汽车没有被推动。这男士用很大的力推汽车，但汽车没有被推动。这两人谁做的功多？为什么？两人谁做的功多？为什么？1（来自（来自教材教材）知知1 1练练（来自（来自典中点典中点）在台球比赛中，选手推动球杆撞击白球，白球发在台球比赛中，选手推动球杆撞击白球，白球发生运动后碰撞其他球。以下说法正确的是生运动后碰撞其他球。以下说法正确的是()A在水平桌面滚动的球受到了重力，重力对它在水平桌面滚动的球受到了重力，重力对它做了功做了功B手推动球杆前进时，手对球杆做了
7、功手推动球杆前进时，手对球杆做了功C桌面对球的支持力做了功桌面对球的支持力做了功D白球撞击黑球后没有静止，是因为人的手还白球撞击黑球后没有静止，是因为人的手还在对白球做功在对白球做功22知识点知识点功的计算功的计算功有大小，那么怎么来计算功呢？功有大小，那么怎么来计算功呢？功等于功等于力力与物体在力的方向上移动的与物体在力的方向上移动的距离距离的的乘积乘积计算公式：计算公式：W=Fs功的单位：功的单位：焦耳焦耳，简称，简称焦焦，符号，符号J1J=1 Nm知知2 2讲讲计算计算用用1N的力使物体沿着力的方向移动的力使物体沿着力的方向移动1m的距离，则该的距离，则该力对物体做了力对物体做了1J的功
8、。的功。知知2 2讲讲说明：说明：1.使用使用WFs 时，注意单位的统一。时，注意单位的统一。2.做功的多少只由做功的多少只由WFs决定，与物体的质量，速决定，与物体的质量，速 度，运动方向，是否有摩擦无关。度，运动方向，是否有摩擦无关。知知2 2讲讲公式公式WFs的运用的运用同体性同体性同时性同时性同向性同向性力和物体移动的力和物体移动的距离必须对应同距离必须对应同一物体。一物体。力和物体移动力和物体移动距离必须对应距离必须对应同段时间。同段时间。初中阶段力和物初中阶段力和物体移动距离在方体移动距离在方向上必须一致。向上必须一致。知知2 2讲讲（来自（来自点拨点拨）晓红的九年级物理课本掉到地
9、面上了，她要将该晓红的九年级物理课本掉到地面上了，她要将该课本从地面拿到课桌的桌面上，至少需要做的功课本从地面拿到课桌的桌面上，至少需要做的功为为()A0.1 JB2 JC10 JD30 J【例例2】B知知2 2讲讲由功的计算公式由功的计算公式WFs可知，要求功必须知道作用可知，要求功必须知道作用 在物体上的力在物体上的力F和物体沿力的方向通过的距离和物体沿力的方向通过的距离s。拿起物理课本所用的力至少等于物理课本的重力，拿起物理课本所用的力至少等于物理课本的重力，估计课本重估计课本重Gmg0.3 kg10 N/kg3 N；把物理课本从地面拿到桌面上，课本上升的高度约把物理课本从地面拿到桌面上
10、，课本上升的高度约 为为s0.7 m，则，则WFsGs3 N0.7 m2.1 J，故应选故应选B。【解析解析】总总 结结知知2 2讲讲 对于估算类问题，不要盲目看结果，要善于与相对于估算类问题，不要盲目看结果，要善于与相接近的问题对比，要重视过程的估算，对于力和距离接近的问题对比，要重视过程的估算，对于力和距离的估算，可以参考的估算，可以参考常见物体的一些物理量常见物体的一些物理量。如中学生。如中学生体重约为体重约为500 N、身高约为、身高约为1.6 m、一层楼高约为、一层楼高约为3 m等。等。知知2 2练练1一辆汽车在平直公一辆汽车在平直公 路上匀速行驶路上匀速行驶160 m。在此过程。在
11、此过程中，汽车牵引力做功中，汽车牵引力做功 8.0 104 J。这辆汽车的牵引。这辆汽车的牵引力有多大？力有多大？（来自（来自典中点典中点）小明将放在水平桌面上的物理课本沿水平方向匀速小明将放在水平桌面上的物理课本沿水平方向匀速拉动拉动0.5 m，所用的水平拉力为，所用的水平拉力为1 N，则拉力做功为，则拉力做功为_J。2（来自（来自教材教材）知知3 3讲讲3知识点知识点功的原理功的原理研究表明：研究表明：省力的机械必然费距离；省距离的省力的机械必然费距离；省距离的机械则一定费力。机械则一定费力。而功等于力乘以距离，所以而功等于力乘以距离，所以既省力又省距离的机械是不存在的。既省力又省距离的机
12、械是不存在的。知知3 3讲讲使用任何机械都不省功，使用任何机械都不省功，这就是这就是功的原理功的原理。定义定义回顾与拓展回顾与拓展理解理解知知3 3讲讲 使用理想机械使用理想机械(忽略摩擦和机械本身的重力忽略摩擦和机械本身的重力)时，时，人们所做的人们所做的功功(Fs)等于直接用手对重物做的等于直接用手对重物做的功功(Gh)。使用机械可以给人们带来方便。使用机械可以给人们带来方便。例如：使用省力杠杆可以例如：使用省力杠杆可以省力省力；使用费力杠杆可以；使用费力杠杆可以省省距离距离；使用定滑轮；使用定滑轮可以改变用力的方向可以改变用力的方向等。等。不过，根据机械功原理：省力的机械一定费距离，省不
13、过，根据机械功原理：省力的机械一定费距离，省距离的则一定费力；既省力又省距离是不可能的。距离的则一定费力；既省力又省距离是不可能的。知知3 3讲讲如图所示，如图所示，ACAB，沿光滑斜面，沿光滑斜面AC和和AB分别将同分别将同一重物从底部匀速推到顶端，所用推力分别为一重物从底部匀速推到顶端，所用推力分别为F1和和F2，所做的功分别为，所做的功分别为W1和和W2，则，则()AF1F2，W1 W2BF1F2，W1W2CF1F2，W1W2 DF1F2，W1W2【例例3】（来自（来自点拨点拨）C知知3 3讲讲（来自（来自点拨点拨）根据机械功原理，在理想情况下，用机械与直接用手根据机械功原理，在理想情况
14、下，用机械与直接用手做的功相等，同一个物体沿不同斜面上升到同一高度，做的功相等，同一个物体沿不同斜面上升到同一高度，都是克服物体的重力做功的过程。重力相同，提升高都是克服物体的重力做功的过程。重力相同，提升高度相同，推力所做的功就相同，故度相同，推力所做的功就相同，故W1W2W。而推。而推力做功力做功WFs，当，当W一定时，一定时，s越长，所需要的推力越长，所需要的推力F就越小，故有就越小，故有F1F2。【解析解析】总总 结结知知3 3讲讲 在在不考虑摩擦及机械自重不考虑摩擦及机械自重时，可运用机械功原理时，可运用机械功原理进行力、距离的分析与计算。若考虑机械自重及摩擦，进行力、距离的分析与计
15、算。若考虑机械自重及摩擦，人们对机械所做的功人们对机械所做的功(W2)大于人直接对物体做的功大于人直接对物体做的功(W1)，即，即W2W1。知知3 3练练（来自（来自典中点典中点）1下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A省距离的机械可以省功，但一定费力省距离的机械可以省功，但一定费力B省力的机械可以省功，但一定费距离省力的机械可以省功，但一定费距离C省距离的机械可以省力，但不能省功省距离的机械可以省力，但不能省功D省力的机械一定费距离，但不省功省力的机械一定费距离，但不省功知知3 3练练2（来自（来自典中点典中点）骑自行车上坡的人常走骑自行车上坡的人常走“S”形路线，是为了形路线，是为了(
16、)A可以省力、省功可以省力、省功 B不能省力、省功不能省力、省功C不能省力，但可以省功不能省力，但可以省功 D能省力，但不能省功能省力，但不能省功 做功不可缺少的两个条件：做功不可缺少的两个条件：力和力的方向上的距离力和力的方向上的距离 功的计算：功的计算：WFs 功的原理：功的原理：使用任何机械都不省功使用任何机械都不省功功功1.功的计算：功的计算：(1)公式：公式：WFs。(2)注意：力与物体移动的距离注意：力与物体移动的距离在方向上在方向上必须一致、力与必须一致、力与 物体移动的距离必须对应于物体移动的距离必须对应于同一物体同一物体。2.不做功的三种情况：不做功的三种情况：(1)不劳无功
17、不劳无功：物体没有受到力的作：物体没有受到力的作 用，由于惯性通过一段距离。用，由于惯性通过一段距离。(2)劳而无功劳而无功：物体受到了力的作用，但保持静止状态。：物体受到了力的作用，但保持静止状态。(3)垂直无功垂直无功：物体受到了力的作用，也移动了距离，但：物体受到了力的作用，也移动了距离，但 运动方向与力的方向垂直。运动方向与力的方向垂直。（来自（来自典中点典中点）有一个装着矿石的矿斗，总质量是有一个装着矿石的矿斗，总质量是 3.0103 kg，把它从井底匀速提到地面上做了把它从井底匀速提到地面上做了4.41106 J的功。的功。试问：该试问：该 矿井有多深？矿井有多深？1（来自（来自教
18、材教材）2图是一张出租车的发票，从图是一张出租车的发票，从中你能获得哪些信息？假如中你能获得哪些信息？假如这辆出租车是在平直公路上这辆出租车是在平直公路上匀速行驶，它的牵引匀速行驶，它的牵引 力为力为3103 N。试问。试问:该车的牵该车的牵引力做了多少功？引力做了多少功？（来自（来自教材教材）如图所示，小白兔正在拔萝卜，但没有拔动，则小如图所示，小白兔正在拔萝卜，但没有拔动，则小白兔对萝卜白兔对萝卜_(填填“有有”或或“没有没有”)做功。做功。3（来自（来自典中点典中点）俗话说：人家坐轿我骑驴，回头看看推车汉俗话说：人家坐轿我骑驴，回头看看推车汉比上不足，比下有余。轿夫对人的力是向上的，比上
19、不足，比下有余。轿夫对人的力是向上的，驴对人的力也是向上的，推车汉推车的力是向前驴对人的力也是向上的，推车汉推车的力是向前的，当他们在水平地面上行走时，的，当他们在水平地面上行走时，_(填填“轿夫对人轿夫对人”“驴对人驴对人”或或“推车推车汉对车汉对车”)做了功。做了功。4（来自（来自典中点典中点）2016年年6月月28日，备受关注的南宁地铁日，备受关注的南宁地铁1号线东段进号线东段进入试运行阶段。若南湖站到金湖广场站的路程为入试运行阶段。若南湖站到金湖广场站的路程为380 m，地铁，地铁1号专用列车从南湖站到金湖广场站的号专用列车从南湖站到金湖广场站的运行时间约为运行时间约为40 s，列车的牵引力约为，列车的牵引力约为2104 N。求。求这段路程中：这段路程中：(1)列车行驶的平均速度；列车行驶的平均速度；(2)列车牵引力所做的功。列车牵引力所做的功。5（来自（来自典中点典中点）请完成请完成典中点典中点剩余部分习题。剩余部分习题。
