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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

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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