第十章 功与机械能 第一节 机械功 教材任务驱动 任务一 认识机械功 1.机械功:力和物体在力的方向上移动距离的 乘积 ,简称功,用字母 W 表示。 2.判断力是否做功(分析以下情景) 情景 物体受力情况 物体在力的方向上是否移动了距离 所述力是否做功 1 人对车有 推力 否 否 2 发动机对汽车有 牵引力 是 是 3 钢索对货物有 拉力 是 是 4 手对水桶有 拉力 否 否 3.做功的两个必要因素 (1)有作用在物体上的 力 ; (2)物体在这个力的方向上移动了一段 距离 。 【走进生活】 如图所示为某学生背着书包上学的情景。 (1)在教学楼前水平路面上行走时,他对书包是否做功 (2)背着书包上楼梯时,他对书包是否做功 请说一说以上两种情景中,你的判断依据。 答:(1)在教学楼前行走时没有做功。人对书包的合力竖直向上,书包移动的距离在水平方向,力与距离垂直; (2)背着书包上楼时对书包做功。因为书包在力的方向上移动了距离。 任务二 计算功 1.公式: W=Fs 。其中W表示功,F表示力, s表示距离。 2.单位: (1) 焦耳 ,简称焦,用符号 J 表示; (2)换算关系:1 J= 1 N·m。 典题疑难突破 【考点一】判断力是否做功 【典题1】(2024·武汉期末)关于物体是否做功,下列说法不正确的是(A) A.图甲中,人提着滑板在水平路面上匀速前行,人对滑板做了功 B.图乙中,湍急的流水推动水车,流水对水车做了功 C.图丙中,重锤落下,把桩打入地里,重锤对桩做了功 D.图丁中,网球拍将网球弹出,网球拍对网球做了功 【技法点拨】 三种不做功的情况: 示意 图 有力无距离 有距离无力 力与距离垂直 说明 物体受力,但保持静止状态(s=0) 物体在水平方向上不受力,因惯性而动(F=0) 力的方向与运动方向垂直(F⊥s) 实例 用力搬石头,搬而未起 踢出去的足球在空中飞行 人提着水桶水平前进 【变式1】“智慧餐厅”顶部有透明的“空中云轨”,机器人利用“空中云轨”将厨房做好的饭菜水平运送至点餐者正上方,再下降到点餐者面前,如图是其示意图。小明认为运送同一盘菜,点餐者距离厨房越远,“空中云轨”水平运送中,重力做功越多。你 不赞同 (选填“赞同”或“不赞同”)小明的观点,理由是 重力做功多少与物体水平移动的距离无关 。 【考点二】功的相关计算 【典题2】(2024·内江中考改编)在某届机器人与人工智能国际会议中,图甲为某款静止在水平地面上的智能机器人,重力为400 N。它在某次引领接待工作中,沿水平直线匀速运动,受到的水平阻力为机器人自重的0.02倍,运动路程s随时间t变化的图像如图乙所示。则: (1)机器人水平直线匀速运动过程中,受到的动力为多少 (2)在0~4 s内,动力对机器人做的功为多少 解:(1)机器人匀速运动,所以受到的动力: F=f=0.02G=0.02×400 N=8 N; (2)由图像可知机器人沿动力方向运动的距离:s=2 m, 动力做功为W=Fs=8 N×2 m=16 J。 【技法点拨】 (1)计算的注意事项 ①同体性:F、s必须是同一物体的受力和移动的距离; ②同向性:s必须是物体沿F 的方向上移动的距离; ③统一性:各个量单位要统一, 即 W-J、F-N、s-m。 (2)两种功的计算: ①重力做功或克服重力做功:W=Gh; ②摩擦力做功或克服摩擦力做功:W=fs。 【变式2】(2024·成都中考改编) 2024年1月,“成都造”飞行汽车AE200在民航西南局的见证下首飞成功。此飞行汽车是全国首个获民航局适航审定批复的有人驾驶电动垂直起降飞行器,其最大航程可达300 km。若飞行汽车载着质量为70 kg的乘客竖直匀速上升500 m,g取10 N/kg,求: (1)乘客的重力为多少 (2)飞行汽车对该乘客做的功为多少 解:(1)乘客的重力: G=mg=70 kg×10 N/kg=700 N; (2)飞行汽车对乘客做的功: W=Fs=Gh=700 N×500 m=3.5×105 J。 【规避雷区】 易错点 误认为做功与接触面粗糙程度有关 【易错题】 ... ...
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