初中物理：11.1 功 电子书

        以下是一位一线物理教师精心整理的电子书，在此认真地分享。

        在此温馨提醒一下：教材是需要精读的学习资料，精读是一种好习惯，读懂是高境界。

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第1节  功

       用叉车搬运货物时，叉车把货物从地面提升到一定高度。叉车托起货物，使货物在托力的方向上发生了位置的移动。我们看到了叉车工作的成效。

力学中的功

       在叉车举高货物的过程中，货物受到一个力F的作用，并且在这个力的作用下，向上移动了一段距离s(图11.1-1)，力F作用的成效体现在物体被举高了。对于这种情况，物理学中就说叉车托起货物的力做了功(work)。

        通常而言，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11.1-1  货物在力F的方向移动距离s

想想议议              

        图11.1-2是力对物体做功的两个实例。想一想，这些做功的实例有什么共同点?

图11.1-2  力做功的实例

       图11.1-3是力没有做功的两个实例。想一想，力为什么没有做功?

图11.1-3  力不做功的实例

       在图11.1-2甲中，小车在推力的作用下前进，在推力的方向上移动了距离，推力做了功；在图11.1-2乙中，物体在绳子拉力的作用下被提升，在拉力的方向上移动了距离，拉力做了功。力学里所说的做功，包含两个必要因素：一个是作用在物体上的力；另-个是物体在这个力的方向上移动的距离。

        在图11.1-3甲中，人提着滑板在路上行走，手对滑板车的力是向上的，而滑板只在水平方向上移动，没有在提滑板的力的方向上移动，人提滑板的力没有做功。如图11.1-3乙，用力搬一块大石头而没有搬动，石头在力的方向上没有移动，人对石头的作用力就没有做功。

        有时为了叙述方便，某个力做功往往也说成施力的物体做了功。如人推小车，推力做了功，也常说人做了功。

功的计算

       作用在物体上的力越大，物体在力的方向上移动的距离越大，力所做的功也就越多。力学中，功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积。

        如果用F表示力，s表示沿力的方向移动的距离，W表示功，则功的表达式为

W=Fs

        在国际单位制中，力的单位是牛，距离的单位是米，则功的单位是牛·米，它有一个专门的名称叫做焦耳(joule),简称焦，符号是J。

        例题    质量为50 kg的雪橇上装载了350 kg的原木，一匹马拉着雪橇沿着平直的路面匀速前行，将原木运到了3 000 m外的货场。如果雪橇行进中受到的摩擦力是800 N，求马的水平拉力做的功。

       解：雪橇在平直路面上做匀速直线运动，马的水平拉力F与摩擦力F_摩大小相等，即

F=F_摩= 800 N

       雪橇沿水平拉力的方向移动的距离

s=3000m

       所以，马的水平拉力做的功

W= Fs= 800Nx3000m=2.4x10⁶J

       马的水平拉力做的功是2.4x 10⁶ J。

   动手动脑学物理   

       1.在水平地面上，用50N的拉力沿水平方向拉重为100N的小车前进5m，拉力做的功等于_______ J，重力做的功等于_______ J。

       小车在拉力的方向上移动的距离为5m，小车在重力的方向上移动的距离为0m。

       答案：250J    0J

       2.马拉着质量是2 000kg的车在水平路上前进400 m，马的水平拉力做了3x 10⁵J的功，马的水平拉力是多大?

       由  W= Fs  可得力的表达式为  F=W/s  ，然后代入数值进行计算。这道题中车的质量是一个暂时用不上的已知条件。

       答案：马的水平拉力是750N。

       3.2008年8月11日在北京奥运会上，中国选手张湘祥在男子举重62 kg级的决赛中摘得金牌(图11.1-4)，挺举成绩是176kg。估算一下，他在挺举过程中对杠铃大约做了多少功?

图11.1-4举重

       选手对杠铃施加的力等于杠铃所受重力——1760N，估计杠铃被举起后距离地面2m，然后利用功的表达式进行计算。

       答案：3520J。

         4.小华的家住在五楼。一天，他把装有30个鸡蛋的塑料袋从一楼提到家里，提鸡蛋的力大约做了多少功?

        托起两个鸡蛋的力约1N，所以小华用力15N，从一楼到五楼是4层楼的高度，约12m，然后利用功的表达式进行计算。

       答案：180J。

64    物理    八年级下册

化老师说：

        自古以来，就有很多人认为：物体的运动需要力来维持。

        伽利略认为：物体的运动不需要力来维持，运动的物体之所以停下来，是因为受到了阻力的作用。

        牛顿第一定律：一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。

        自此，人们知道了力和运动的关系：客观世界中，物体常常受到不止一个力，这些力如果平衡，相当于不受力物体会因自身惯性而保持原来的运动状态；如果这些力不平衡，则所有力的合力会使物体的运动状态发生改变。

        然而，自古以来人类大脑中的一个直觉——“力让物体运动起来”始终挥之不去，但在逻辑上却不成立。

        为了弥补这个逻辑上的缺憾，一些聪明的大脑提出功的概念来描述力的“成效”。

        没想到，功这个概念引领我们进入能量的世界，我们解释各种现象又多了一个角度。

        应该说，像游戏通关一项，这是人类思维的一次升级——“力可以改变物体的运动状态”是非常精美的理论陈述，然而事实证明，有了能量这个角度，人类对客观现象的认识距离真相更近了一些。

        在历史上，应该有很多人因为想明白了这些进入心流状态。

        那些温润的多巴胺！