初中第一节 机械功示范课ppt课件

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在生产生活中，人们常需要将物体从一个位置移到另一个位置，这个过程往往需要通过力的作用来完成。例如，重物通过吊车钢索拉力的作用上升一段距离；汽车通过牵引力的作用移动一段距离 (图 10-1)。你能发现这类现象的共同点吗？本节我们将学习与此相关的内容。
1.知道机械功，能用生活实例说明机械功的含义。2.从生活实例中认识做功的两个必要因素，会判断力有没有做功。3.知道功的计算公式W=Fs，并能进行有关计算。知道功的单位是焦耳(J)。4.能了解身边的一些力做功的估计值，将机械功与日常生活结合起来。
上述现象的共同点是物体在力的方向上移动了距离。物理学中把力和物体在力的方向上移动距离的乘积叫做机械功（mechanical wrk），简称功（wrk）。 如果一个力作用在物体上，物体在这个力的方向上移动了一段距离，就说这个力对物体做了功。图 10-1 中，吊车钢索的拉力对重物做了功，汽车的牵引力对汽车也做了功。
物体做功需满足两个条件：有作用在物体上的力；物体在这个力的方向上移动一段距离。上述两种情况中，物体在受力方向上移动的距离为零，所以拉力和推力做功都为零。
在生产生活中，人们通常不仅要判断力对物体是否做功，还希望了解做了多少功。 物理学中规定，力对物体所做的功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积，即
在国际单位制中，力的单位是 N，距离的单位是 m。为了纪念英国物理学家焦耳，人们用他的名字作为功的单位，即焦耳，简称焦，用符号 J 表示，1 J = 1 N·m。
叉车常用于大件货物转运。如图 10-3 所示，一辆叉车将质量为 300 kg 的货物缓慢举高 3 m。求货物在被举高的过程中，叉车对货物的支持力做了多少功？（g 取 10 N/kg）
货物在被叉车缓慢举高的过程中，叉车对货物的支持力的做功过程如图 10-4 所示。货物缓慢上升，可视为处于平衡状态。由二力平衡条件可求出支持力，再由功的计算公式，求出支持力所做的功。
由题意，货物质量 m = 300 kg，货物在支持力的方向移动的距离 s = 3 m。 在货物缓慢上升过程中，由二力平衡条件，叉车对货物的支持力大小为 F = G = mg = 300 kg×10 N/kg = 3 000 N 叉车对货物做功为 W=Fs=3 000N×3m=9 000J 所以，叉车对货物的支持力做了 9 000 J 功。
上述问题中，若叉车先将货物缓慢举高后，又在水平方向匀速移动一段距离，将货物放到货架上。在这个过程中，叉车对货物的支持力是否一直在做功？为什么？
在日常生活中，我们可估计一些力做功的大概值。例如，将两个鸡蛋举高 1 m，做功约 1 J；将一瓶 500 mL 的矿泉水从地上拿起并举过头顶，做功约10 J；将一袋 10 kg 的大米从地面扛到肩上，做功约 150 J。
1. 2022 年 12 月 7 日，在举重世锦赛女子 49 公斤级比赛的争夺中，中国选手包揽了抓举、挺举、总成绩三枚金牌。运动员举起杠铃站立静止不动时对杠铃做功了吗？为什么？
不做功。因为运动员举起杠铃站立静止不动时，虽然对杠铃有举力作用，但是没有沿力的方向移动距离，所以不做功。
2. 雪橇是雪地常见的交通工具（图 10-6）。狗拉着雪橇以 15 km/h 的速度沿直线匀速行进了 2 min，雪橇所受的水平拉力为200 N，求此过程中水平拉力所做的功。
3. 在水平地面上，用 60 N 的水平拉力拉重 100 N 的木箱，使木箱沿拉力方向缓慢前进5 m，此过程中拉力所做的功是_______J，重力所做的功是_________J。
4. 小兰在海洋公园里搭乘自动扶梯（图10-7）。若小兰的质量为 40 kg，随扶梯上升高度约为 112 m，求扶梯对小兰至少做了多少功。（g 取 10 N/kg）
扶梯对小兰至少做的工为克服小兰重力做的功，小兰重力G = mg = 40kg×10N/kg = 400N，至少做功W = Gh = 400N×112m = 4.48×104J
5.* 2021 年 5 月 15 日，“祝融号”火星车在火星上留下了属于中国的第一道印记，如图 10-8 (a)所示。若发射前火星车在水平地面上进行测试时，受到的阻力为 200 N，其速度 v 与时间 t 的关系图像如图 10-8 (b)所示。那么根据此假设，在火星车做匀速直线运动的过程中，牵引力做的功是多少呢？
由图像可知，火星在第10s至第40s做匀速直线运动，t = 40 s －10 s = 30 s；s = vt = 20 cm/s×30 s = 600 cm = 6 m,F = f = 200N，W = Fs = 200 N×6 m = 1.2×103J。