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5.3.2.能量转化的量度-功(第1-2课时)

发布时间:2013-12-11 09:27:07  

运动员的化学能→杠铃的势能
化 学 能 势 能 能量如何转化?

判断发生了哪些能的转化?

机械能→电能

内能→机械能

化学能→动能和热能

能 量 如 何 转 化 ?

举重运动员将杠铃举高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1课时
浙江华维外国语学校ZGS

读图并思考:从力和运动角度分析,举重运动员向上 举起杠铃和马向前拉车两种情景有什么共同的特点?

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。

一、做功的涵义
--------物体在力的作用下,沿力的方向 通过了一段距离,我们就说这个力对物 体做了功。

如果物体移动的方向与力的方向 相反,则称物体克服该力做功。
二、做功的两个必要因素: ① 作用在物体上的力. ② 物体在力的方向上通过 一段距离.
做功时, 两个必要 因素缺一 不可。

不做功

F 做功

不做功 F
S

F

S

S=0 静 止 空 中

S与F同方向 匀 速 向 上 提

S⊥F
水 平 向 右 移 动

手对车 做功

静止 手对书 不做功

推车未动
人对车 不做功

搬运工在平地上行 走,他对货物向上的支 持力对货物做功吗?

拉而不动

你领悟了吗?

有力无距离不做功
冰柱在光滑的冰面上滑动

有力无距离不做功

没有力对它做功

力和物体运动方 向垂直时力不做功

讨论:
做功跟我们日常所说的“做工”或工作 一样吗?它需要哪两个必要的因素?

科学上的“做功”与生活中的“做 工”、“工作”、“功劳”等是不 一样的概念,我们可能经常劳而无 “功”。

三种情况下不做功

1、有力没有距离不做功。 如:拉而不动 2、有距离没有力不做功。

(如:物体在光滑水平面上靠惯性滑动)
3、通过的距离与力的方向垂直不做功。

下列情况中,人有没有对所带的皮箱做功:
(1)人用力提放在地上的皮箱,但没有提起 ×
(2)人再一次用力把箱子提起 √ (3)人用力提着皮箱在原地不动 × (4)人提着箱子在水平路面上走了50米 × (5)人提着箱子站在水平匀速行使的汽车上 × (6)人把箱子放在电梯上,电梯从1楼上升到10楼 × (7)人提着皮箱在电梯中上升 √

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 。 7、钢笔在纸面上写字中,纸面的摩擦力对钢笔 。

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,但是没 有力作用在球上,所以没 有力做功。

s

如果大力水手将重为500牛的物体举高 2.5米,而我们的奥运冠军唐功红将700 牛的杠铃举高2米,试比较他们所做的 功哪个大?

三、功的计算
1、功等于力和物体在力的方向上通过的距离 的乘积。 2、功的公式: 功=力×距离 W=F· S (注意S是指在 F的方向上移动的距离) (焦) 1焦耳=1牛顿· 3、功的单位:焦耳 米 (意义:1牛的力使物体在力的方向上,通 过1米的距离时所做的功为1焦。)

1、把两只鸡蛋举高1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

起重机按下图所示的三种方式三次将物体匀速吊起

思考:第二次与第一次吊绳对物体做的功比较 说明了什么? 在力一样大时,功的大小跟物体沿力的 方向移动的距离成正比.

思考:第三次与第一次吊绳对物体做的功相比 说明了什么? 在距离相同时,功的大小跟作用在物体 上的力成正比.

动一动:用100牛的水平力将某物体沿水平地面 拖动5米,需要做多少功? 解:∵F=100牛、s=5米 ∴W=Fs=100牛×5米=500焦

若该物体重为500牛,则这个过程中, 重力做多少功? 因为重力方向没有通过距离,所以重 力做功为0。

练一练: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:…..

举重运动员将60千克的杠 铃举高2米,运动员对杠 铃至少做多少功?(g取10 牛/千克) 解: G=mg=60千克×10牛/千克=600牛 W=Gh=600牛×2米=1200焦 答:运动员对杠铃至少做1200焦功

杠铃的势能增加1200焦。

做一做:已知马车重 3000牛,匀速行驶时, 受到的阻力为重力的 0.2倍,马拉着车匀速 行驶100米,拉力做 多少功?

已知:F=f=0.2G=0.2×3000牛=600牛, 求:W。 解: W=Fs=600牛×100米=6 × 104焦 答:…..
此时是否马车的动能增加6×104焦?

不是。因为马对车做功消耗的能量转化为马和 车的动能以及各种摩擦产生的热能。匀速行驶过 程中,消耗的能量转化为各种摩擦产生的热能。

功和能的关系
物体对外界做功时,要消耗其自身的能, 所以做功的实质是能量转化的过程。 ? 力对物体做了多少功,就有多少

能量发 生了转化。 ? 可以用功来量度能量转化的多少,能量 的单位与功的单位一样,也是焦耳。 ? 物体对外做功,说明物体具有能; ? 物体具有能并不一定对外做功.
?

案例:
大华是品学兼优的学生,经常干一些力 所能及的家务。一天,大华买了30斤大米背 回家,接着又去井边把已打好的一大桶水提 到家里,累得满头大汗。大华的爸爸是个科 学教师,他说:“孩子,好样的!”接着又话 锋一转,“但从力学的角度来看,你基本上 没有做功”。大华百思不得其解。那么怎样 才算“做功”?

问:现在你能帮故事中的大华解 释他爸爸的话吗?
?

大华不管是扛米还是提水对物体施加力都 是竖直向上的,而他通过的距离都是水平 的。当然当他把米从地上扛离,把水桶从 地上提起时做了功。

1、某同学在水平方向用25牛的力,将10牛的 物体沿水平推动,结果向前推动了20米。在推 物体的过程中,人对物体所做的功为( B ) A、200焦 B、500焦 C、250焦 D、0

2、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。则脚对球所做的功为 在球滚动过程中 ( C) A、750焦 C、无法计算 B、300焦 D、0焦

3.一名中学生回家上楼梯时,他从一楼上到四楼所 做的功约是( B ) A、400J B、4000J C、40000J D、0J

4、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?

起 重 机 把 8000N 的 重 物 竖 直 向上匀速提升5m后又沿水平 方向匀速移动了2m,在这一 过程中钢丝绳向上的拉力对物 体做功多少焦?


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