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A能量转化的量度——功

发布时间:2014-01-18 10:51:01  

能量转化的量度



判断发生了哪些能的转化?

判断发生了哪些能的转化?

能量如何转化?
运动员的化学能→ 杠铃的势能

能量如何转化?

马的化学能→ 马和车的动能 和由于摩擦所 产生的热能

举重运动员将60千克的杠 铃举高2米,有多少化学 能转化为杠铃的势能?

马拉着车行走100米, 需消耗多少化学能?

第二节

能量转化的量度

1.理解功的概念,知道做功的两个必要因素。

2.理解能的转化跟做功的关系。
3.知道功的计算公式,知道功的单位,初步 掌握功的计算方法。

思考:是什么物体用力,什么物体受力,在力的方向上 产生了什么效果?这两种不同现象有哪些共同特点?

F

S

F S

杠铃和马车都受到力的作用, 并且都在力的方向上发生了移动(即在力的 方向上移动了一段距离) 我们就说这个力做了功,常说物体做功。
如运动员作用在杠铃上的力对杠铃做功, 也可以说运动员做了功 思考:符合怎样的条件才算做了功呢?

一、做功(Work)的两个必要因素:
一是作用在物体上的力(F); 二是物体在力的方向上通过一段距离(S)。
注意:F和S同时、同方向。

手对车

做功

Oh my god!我终于举起

来了,但是还要停留几 秒真是累人啊!

推车未动

不做功

不做功
我往前走没错吧!

冰柱在光滑的冰面上滑动

没有力对 它做功
F

F

A

力对物体 做了功
B

思考:哪些情况下不做功?

下列情况不做功

1、有F,s=0 2、有F,有s,但F、s互相垂直, S⊥F
3、由于惯性运动的,有s,F=0
有力且有距离时,只有当力的方向 与物体运动方向垂直时,力不做功

科学上的“做功”与生活中的 “做工”、“工作” 一样吗?
“做工”或“工作”指一切消耗体力和脑力的工 作,即使运动员举着杠铃不动,他也在工作,但 没有做功。功是力学上一个专用名词,它的涵义 要狭窄和严格得多。

做功 S⊥F 水 平 移 动

做功时, 两个必要 因素缺一 不可。

静 S=0 止 空 不做功 中

竖 直 向 上 提

不做功

足球运动员用力踢球,足球离开脚后在场地 上滚动了50米,足球运动员对足球做功了吗?
在踢球的这一刻做功。 球离开脚以后,由于惯性 运动了一段距离,但是人 没有力作用在球上,所以 没有力做功。

s

判断下列各情况中,力对物体是否做功,如果没有 做功请说明原因: 1.在草地上滚动的足球,支持力对球 。 2.手提一桶水在水平面上运动一段距离,拉力对桶 。 3.一只苹果从树上落下过程中,重力对它 。 4、小球被踢出去后,由于惯性在光滑的水平面上滚动, 外力对球 。 5、悬挂着的电灯,电线拉力对电灯 。 6、举重运动员举起杠铃过程中

,举力对杠铃 。 下列哪种情况做了功 ( D ) A、依靠惯性在光滑水平面上运动的小车。 B、举重运动员举着杠铃静止不动。 C、某人提着水桶在水平路面上行走。 D、登山运动员登山。

下列各物体在竖直向上的拉力作用下匀速 上升一段距离,拉力所做的功谁大?

二、功的计算

1、规定:功等于力跟物体在力的方向上通过的 距离的乘积. 2、公式 功=力×距离 W = FS 注意:S---是F方向上的距离 3、功的单位:焦耳(J) 1焦耳=1牛· 米 4、1焦耳的意义:作用在物体上的力为1牛顿 , 物体在力的方向上通过的距离为1米,那么它 所做的功为1焦耳.

1、把一只鸡蛋举高2米所做的 功大约为 1焦耳 2、把一本<科学>书从地面捡起放 回桌面所做的功大约为 2焦耳

讨论:结合举重和马拉车等事例,谈谈能量的转 化与做功的关系?
功和能的关系 做功的过程实质上就是能量转化的过程, 功用来量度能量转化的多少,功的主体是 “力”,能量的主题是“物体”。物体能量有 了转化,才会做功,做了多少功就表示有多少 能量发生了转化。

一个人用 50N 的力沿水平方向匀速推一辆重 200N的车前进2m,求这个人对车做功多少? 重力对车做功多少?
已知: F ? 50 N G ? 200 N s ? 2m 求: W人 ? ?  W重=?

解: W人 ? F ? s ? 50 N ? 2m ? 100 J

WG ? G ? s ? 200N ? 0m ? 0J
答 :人对车做功100J,重力对车没有做功.

例2:有一物体重100牛,把该物体从地面匀速提 到高为1米的桌面上,需要做多少功?如果将这 个物体用50牛的力沿水平地面拖动10米,需要做 多少功?

解:∵匀速提升 ∴F1=G=100牛
又∵s1=1米 ∴W1=F1s1=100牛×1米=100焦 ∵F2=50牛 s2=10米 ∴ W2=F2s2=50牛×10米=500焦 答:….. 注意:提升物体所做的功常直接用W=Gh计算
常称为:克服重力做功。

如图所示,用大小相等的拉力F1、F2、F3使同一 物体分别沿着水平面、斜面和竖直方向移动相同 的距离S,拉力F1、F2、F3所做的功分别是W1、 W2、W3。下列判断正确的是( D ) A.W1>W2>W3 B.W1<W2<W3 C.W1=W2<W3 D.W1=W2=W3

1、如右图,人提着重

100N的桶,沿楼梯从一
楼上到三楼,人对桶做

了多少功?

一建筑工人用50N的水平推力推小车,使小车 在水平地面上匀速前进了15m,小车受到的阻 力为 50N N.撤去推力,小车仍然能继续 向前运动0.5m,这是由于小车具 有 惯性 .在上述小车前进15.5m的过程中, 建筑工人对小车做的功为 750 J.

如图所示,重力80N的物体在大小为20N,方向水平 向右的拉力F1作用下,在水平面上以2m/s的速度做匀 速直线运动。当撤去拉力F1,物体静止后,改用方向 水平向左,大小为30N的拉力F2使物体

向左运动10m, 在力F2作用过程中,下列说法正确的是( C ) A.物体与地面之间的摩擦力大小为30N B.物体运动的速度大小仍为2m/s C.拉力F2做的功为300J D.重力做的功为800J

4、某足球运动员在水平方向用25牛的力,将

10牛的球沿水平地面踢出,踢出后球在地面上
滚了30米才停下来。在球滚动过程中,脚对球

所做的功为( D)
A、750焦 C、450焦 B、300焦 D 、0

(一)怎样才算做功(做功的两个必要因素) ? 1、物体要受力的作用 ? 2、物体要在这个力的方向上通过一定的距离

(二)怎样计算功
1、功的公式:功=力×距离 W=F· S

2、功的单位:焦耳(焦)1焦耳=1牛顿· 米

举重运动员将60千克的杠铃举高2米,运动 员对杠铃做了多少功?杠铃的势能增加了多少?
通过做功,我们让没有势能 的杠铃具有了一定的势能, 通过做功,让物体的能量发 生了转化.转化的量就是物 体做功的多少,因此我们把 物体具有做功的本领就说物 体具有能,而做功的实质也 就是能的转化的过程,因此 我们可以用做功的多少来度 量能转化的多少.

【例题】如图所示,一块高40厘米,宽30 厘米,厚10厘米,质量为1.5千克的砖,竖 直立在水平地面上.若要照图示方向推倒 它,推力至少要做多少功?(g=10N/kg)

? 工人师傅肩扛一袋500N的货物从A地运到H地,走的路 线如图所示: ? (1)从水平地段A到B地工人师傅对货物做了多少功? ? (2)上坡地段B地到C地工人师傅对货物做了多少功? ? (3)当工人师傅从水平地段C地到E地时,途中D处有 一块大石块,他放下货物用200N的力去推石块,石块 没动,他对石块做了多少功?

10m

10m
? (4)当工人师傅再次用400N的力去推石块时,石 块滚动起来,石块自己滚动2m后到达E处。此过程 ,工人对石块做了多少功? ? (5)石块从E滚到F时,速度越来越快,谁对石块做 了功,做了多少功(设石块重为500N)? ? (6)最终石块又在G处停了下来,为什么? ? (7)假如,工人在G处,用350N水平方向的拉力, 把石块匀速拉动了20m到H地,工人对石块又做了多 少功?

0J 5000J 0J 无法计算 重力 5000J 克服摩擦力做功 机械能转化为内能 7000J


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