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初中物理解题技巧——怎样解简单机械问题——功的基本概念与计算

初中物理解题技巧——怎样解简单机械问题——功的基本概念与计算

基础篇

功的基本概念与计算

前言

在使用杠杆、滑轮等简单机械时,我们施加外力移动物体,就涉及到做功。功是力学板块的基础物理量,是衔接简单机械与能量计算的桥梁,

做功的两个必要条件

力作用在物体上,物体在力的方向上移动了一段距离,这个力就对物体做了功。

三种不做功的情况

① 有力没距离:比如推墙,墙纹丝不动,你对墙没做功; 

② 有距离没力:比如冰块在光滑冰面上匀速滑,没有力推着它,没力做功;

③ 力和距离垂直:比如提着水桶水平走,提桶的力竖直向上,移动距离水平向前,力和距离垂直,提力不做功。

功的计算

W=Fs

  • F 是作用在物体上的力,单位 N;

  • s 是物体在力的方向上移动的距离,单位 m;

  • 功的单位是焦耳(J),1 J=1 N·m

功的物理意义

功是能量转化的量度。力对物体做了多少功,就对应有多少能量发生了转移或转化。做功的过程,就是能量从一种形式转化为另一种形式的过程。

常见的三类做功模型

① 水平拉力做功:拉力沿水平方向,物体水平移动距离s,W=Fs

② 竖直提升做功:匀速提升时拉力等于重力,物体竖直上升高度h,W=Gh

③ 克服摩擦力做功:物体克服滑动摩擦力f运动距离s,W=fs

常见误区

误区 1:只要有力有距离,就一定做功。 

正解:力和移动距离必须在同一个方向上才做功,垂直的时候不做功。

误区 2:人提着水桶水平走路,人对水桶做了功。 

正解:提力竖直向上,移动距离水平,力和距离垂直,提力不做功。

误区 3:有力作用在物体上,物体移动了距离,功就等于力乘所有距离。 

正解:只能乘力的方向上的距离,其他方向的距离不算。

误区 4:力越大,做的功一定越多。 

正解:功由力的大小和沿力方向的移动距离共同决定。如果力很大但移动距离为 0,做功也为 0。

口诀

做功要有俩条件,有力有距方向同; 

推墙不动没做功,提桶水平力空功; 

W 等于 F 乘 s,单位焦耳别放松。

学以致用

1、下列情况中人对物体做了功的是( ) 

A. 举着杠铃不动 

B. 提着水桶水平走 10m 

C. 把书包从地上捡起来 

D. 冰块在光滑冰面上匀速滑动

【解析】

对照做功的两个必要条件判断。

A 有力没距离,不做功; 

B 提力竖直,距离水平,垂直不做功; 

C 捡书包,提力向上,书包向上移动了距离,做功; 

D 冰面光滑,没有力推冰块,不做功

【答案】

C

2、用 20N 的水平推力,把箱子沿水平地面推动了 5m,求推力做的功

【解析】

直接代入W=Fs

【答案】

解:F=20 N,s=5 m

W=Fs=20 N×5 m=100 J

答:推力做的功为100 J

3、把重 100N 的箱子,从地面搬到 1.5m 高的桌子上,求搬箱子的力做了多少功。

【解析】

搬箱子的力等于箱子重力,距离是竖直高度

【答案】

解:搬箱子的力F=G=100 N,竖直移动距离h=1.5 m

W=Gh=100 N×1.5 m=150 J

答:搬箱子的力做了150 J

4、用 100N 的水平拉力拉箱子沿水平地面前进 5m,箱子受到的滑动摩擦力为 80N,求拉力做的功和克服摩擦力做的功。

【解析】

拉力做功直接用拉力乘以沿拉力方向的距离;克服摩擦力做功用摩擦力乘以运动距离。

【答案】

解:拉力做功:W拉=Fs=100 N×5 m=500 J

克服摩擦力做功:W摩=fs=80 N×5 m=400 J

答:拉力做功 500J,克服摩擦力做功 400J

下篇预告

功率的概念与计算

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