5.以下事例中,重力做功的是( )
A.冰球在水平的冰面上滚动 B.皮划艇在平静水面快速滑行
C.跳水运动员下落 D.举重运动员把杠铃举起停在空中静止不动
4.如图所示,用水平力F拉着重为100N的物体在水平地面上向左匀速移动了5m,物体所受地面的摩擦力大小为20N,则( )
A.重力做的功是500J
B.拉力大小为100N
C.拉力大小为120N
D.拉力做的功为100J
3.如图所示,在拉力F作用下,重为120N的物体竖
直向上做匀速直线运动,物体上升的速度为0.4m/s,
则拉力F的大小为 N,在5s内拉力做功 J。
(不计动滑轮的重、绳子的重及各处的摩擦)
2.九年级(5)班的同学学习了功的知识后,他们讨论对物体做功的多少。李壮同学用10N的水平拉力将重300N的箱子沿水平地面移动了5m,张强同学将这个箱子匀速举高2m ,王明同学将这个箱子举起后在空中停留5s。李壮同学做功是 J,张强同学做功是 J,王明将箱子在空中停留5s过程中做功 J。
1.物理学中的做功包含两个必要的因素:(1) ,(2) 。功的计算公式是 ,国际单位制中功的单位是 。
3.功的单位是焦耳(J),1J表示1N的力使物体在这个力的方向上移动1m所做的功。焦耳是一个比较小的单位,将两个鸡蛋匀速举高1m做的功大约为1J
曲型范例
例1.下列四种情境中,人对物体做功的是
A提着水桶在水平地面上匀速前进
B举着杠铃原地不动
C用力搬石头但没有搬动
D推着小车前进
精析:判断一个力对物体是否做功,必须同时满足两个必要的因素,一是作用在物体上的力;二是物体在力的方向上通过的距离。
全解:A选项中提水桶施力的方向是竖直向上,水桶的移动的方向为水平方向,虽然水桶受力了,也移动了距离,但是没有在力的方向上移动一段距离,所以没有对水桶做功。B选项对杠铃施力了,但没有移动距离,所以没有对杠铃做功。C选项中对石头施力了,但没有移动距离,所以没有对石头做功。D选项推小车向前施力,且小车在向前的方向上移动一段距离,所以对小车做了功。答案为D。
点评:通过对这个问题的解析,学生能进一步理解做功的两个必要因素。
例2.一列火车以20m/s的速度在平直的轨道上匀速行驶,整列火车受的阻力是9×104N,问这列火车行驶1min火车做了多少功?
精析:解此题时,首先注意火车做匀速直线运动,因此火车的牵引力和阻力是一对平衡力,则F=f,另外距离可以利用S=vt来求,最后可用公式W=Fs求出火车在这段距离中所做的功。
全解:由V=S/t得,S=Vt=20m/s×60s=1200m
根据:W=FS得
W=FS=fs=9×104N×1200m=1.08×108J
点评:本题不仅训练了功的计算,而且训练了由物体的运动状态来确定物体受力情况的思维过程。
活动与探究
九年级(10)班位于教学楼的三楼,若一位中学生沿楼梯匀速爬上三楼,请你估测一下该学生在该过程中做功大约为多少。
思考与练习
2.功的大小。
功的大小等于力跟物体在该力方向上通过的距离的乘积。力对物体做功的多少只与这两个因素有关,与物体的运动状态(如竖直方向还是水平方向,匀速运动还是加速运动等)、物体的质量、支持面是否光滑无关。
1.做功的两个必要因素。
物理学中的“做功”与日常生活中的“做工”是不同的,物理学中的做功必须要满足两个必要条件:一是作用在物体上的力,二是物体在力的方向上通过一段距离。只有满足这两个条件,我们才说力对物体做了功。因此有三种情况物理学中是不承认做功的:(1)物体虽然受力,但未通过距离。例如人用力推墙壁,由于墙壁未移动,所以人未做功。(2)物体虽然移动了一段距离,但无外力作用。例如冰块在光滑的水平冰面上匀速滑动,虽然冰块在水平方向移动了一段距离,但水平方向上并无作用力,因此不做功。(3)力的方向与物体运动的方向垂直。例如人提水桶在水平方向上移动一段距离,由于人对水桶的作用力是竖直向上的,因而这个力也不做功。
6.了解科学家进行科学探究的历史,进一步增强物理学习的兴趣,逐步形成献身科学的意识。
学习指导
5.通过对实例的分析,体验并能知道做功是能量转化或转移的过程。知道使用任何机械都不能省功。
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