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功
同学们上课。大家啊能不能用“功”这个字进行组词呢?(功夫、功效、
成功、功绩)很好,在现代汉语中呢,“功”有多种含义,主要有“功效”
“贡献”的意思,那么在物理中,“功”又有什么特殊含义呢?下面我们就一
起来学习:功。
大家来看多媒体中的两幅动图。小明推着车向前运动了一段距离;物体在
绳子拉力的作用下升高一段距离。那么大家能对车和物体进行受力分析吗?
(小车受到推力、重力、支持力和摩擦力;物体受到拉力、重力)那么小明的
推力和绳子的拉力的成效体现在哪呢?(小明的推力的成效体现在小车向前运
动了一段距离;绳子拉力的成效体现在物体上升了一段距离。)对于这两种情
况,在物理学中,我们就可以说小明和绳子都对物体做了功。通常而言,如果
一个力作用在物体上,物体在这个力的方向上移动一段距离,我们就说这个力
对物体做了功。力学中所说的做功必须包含两个要素,一个是作用在物体上的
力,另一个是物体在这个力的方向上移动的距离。就比如小明推车,小车首先
受到小明施加的推力,然后小车在推力的方向上移动了一段距离,我们就说小
明对小车做了功。那么大家再来看多媒体的几幅图片。第一幅:小明在搬石头,
石头却纹丝不动。第二幅图:小明踢足球,足球在空中划过一道弧线。第三幅
图:小明提着一桶水在水平路面上行走一段距离。下面大家根据做功的两个要
素小组讨论一下,在这三幅图中,小明对各个物体施加的力有没有做功呢?给
大家五分钟时间,现在开始吧。
我看大家都已经讨论完了。首先第一幅图中,小明有没有对石头做功呢?
(小明没有做功,英文虽然小明对石头施加了力,但石头没有移动距离,)那
么这种就是不做功的一种情况,我们可以简称为“有力无距离”。第二幅图,
那么足球在空中的时候,小明有没有对足球做功呢?(也没有做功,虽然足球
移动了一段距离,但在这个过程中,小明没有对足球施加力的作用)这也是不
做功的一种情况,可以称为“有距离无力”。第三幅图片,小明的拉力有没有
对水桶做功呢?(没有做功。因为小明的拉力是竖直向上的,而水桶移动的方
向是水平向前的,所以这两个方向垂直,水桶没有在拉力的方向上移动距
离。)那么这就是不做功的第三种情况:拉力方向与运动方向垂直。
那么我们说力对物体做功,力到底做了多少功呢?功如何计算呢?刚才我
们讲到做功需要包含两个要素,一个是作用在物体上的力,一个是物体在这个
力的方向上移动的距离。那么作用在物体上的力越大,物体在力的方向上移动
的距离越大,力所做的功也就越大。因此在力学中,功等于力与物体在力的方
向上移动的距离的乘积。如果用F表示力,用S表示移动的距离,用W表示功
的话,功的表达式就是 。
在国际制单位中,力的单位是牛,距离的单位是米,因此功的单位是牛米,
它还有另外一个单位,叫做焦耳,简称焦,用符号 J表示,这两个单位的换算
关系是 ,因此1J的含义就是1N的力作用在物体上,物体在力的方向
上移动1米的距离,施力物体所做的功为1J
功
如果一个力作用在物体上,物体在这个力的方向上移动一段距离,这个力就
对物体做了功。
做功的两个要素:1.作用在物体上的力 2.物体在这个力的方向是移动的距离
不做功的情况:1.有力无距离 2.无力有距离 3.力的方向与运动方向垂直
功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积。