第1节 机械功
【学习素养·明目标】 物理观念:1.初步认识做功与能量变化的关系.2.理解机械功的概念,知道做功的两个要素.3.明确功是标量,知道W=Fscos α的适用范围,会用功的公式进行计算.4.理解正功、负功的概念,会根据公式计算多个力的总功.
科学思维:初步理解化变力为恒力、处理变力做功的思想方法.
一、机械功的含义
1.功的含义
如果施力于某物体,并使该物体在力的方向上移动一段距离,则力对物体做了功.
2.做功的两个必要因素
(1)作用在物体上的力.
(2)物体在力的方向上发生位移.
3.功的公式:W=Fscos α.
(1)定义式中的F应为恒力.
(2)s表示物体沿力的方向运动的位移大小.
(3)α是力F与位移s方向之间的夹角.
4.功的单位
(1)功的国际单位是焦耳,简称焦,符号是J.
(2)1 J等于1 N的力使物体在力的方向上发生1 m的位移时所做的功.
二、机械功的计算
1.正功和负功
α的取值
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W的取值
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含义
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0≤α<
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W>0
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力F对物体做正功
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α=
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W=0
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力F不做功
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<α≤π
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W<0
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力F对物体做负功(或说成物体克服力F做功)
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2.总功的计算
(1)方法一:几个力对物体做的总功,等于各个力分别对物体做功的代数和,即
W总=W1+W2+W3+….
(2)方法二:求几个力的总功时,也可以先求这几个力的合力,再应用功的定义式求合力做的功,即W总=F合scos α.
1.思考判断(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)物体只要受力的作用,力对物体一定做功. (×)
(2)从水平地面上滚动的足球,重力对足球不做功. (√)
(3)只有在力和位移方向相同时,力才对物体做功. (×)
(4)功是标量,只有大小,没有方向. (√)
(5)力促使物体运动时做正功,阻碍物体运动时做负功. (√)
(6)合力做的总功一定比各个分力做的功大. (×)
2.下列选项所示的四幅图是小新提包回家的情景,小新对提包的拉力没有做功的是( )
B [据功的概念及做功的两个因素可知,只有同时满足力及在力的方向上有位移两个条件时,力对物体才做功,A、C、D做功,B没有做功,选B.]
3.下列选项所示,力F大小相等,物体沿水平面运动的位移s也相同,下列哪种情况F做功最少( )
A B
C D
D [四种情况下,F、s都相同,由公式W=Fscos α可知,cos α越小,力F做的功越少,D中cos α最小,故选D.]