第十一章

功和機械能第1節

功1.知道力學中做功的含義以及做功包含的兩個

必要因素學習目標3.能應用公式W=Fs進行簡單的計算2.知道計算功的大小的表達式課堂導入你知道過山車的速度為什么有那么多的變化嗎?你知道過山車為什么能夠到達大回環的最高處嗎?課堂導入

如圖所示，叉車要把貨物從地面搬到車上。在這個過程中，叉車除了要對貨物施加力，還需要怎樣做才能完成這個任務?視頻新知探究FFs知識點1力學中的功

在叉車舉高貨物的過程中，貨物受到一個向上的力F的作用，并且在這個力的作用下，向上移動了一段距離s，力F作用的成效體現在貨物被舉高了。那么在物理學中，怎么描述這種成效呢？新知探究知識點1力學中的功

功

如果一個力作用在物體上，物體在這個力的方向上移動了一段距離，就說這個力對物體做了功。s拉力對車做了功F

馬拉車前進

如圖11.1─3所示，一個人搬石頭時，搬而未起，人對石頭的力是否做功

？

如圖11.1─4所示，一個人推車在水平方向上前行，人對車的推力是否做功?新知探究知識點1力學中的功想想議議圖11.1─3

搬而未起圖11.1─4推車前行沒有做功做了功FF重力G對人做功討論：下列情境中，力F對物體是否做功？跳水過程中電梯上行過程中力F對杠鈴做功支持力F支對人做功舉起杠鈴的過程中GF支F新知探究知識點1力學中的功學生背著書包,水平運動冰壺在平滑的冰面上滑行人用力推石頭,但沒推動力F對石頭沒做功力F對書包沒做功沒有力做功FF討論：下列情境中，力F對物體是否做功？新知探究知識點1力學中的功1.做功必須包含的兩個因素：知識梳理（1）作用在物體上的力F；（2）物體在這個力的方向上移動的距離s。FFsFFs移動的方向和力的方向有夾角（夾角不等于90°）時力也對物體做功，如左圖中拉力F對物體做功，但重力G對物體不做功。GG知識梳理（1）F≠0，s=0，有力無距；2.三種不做功的情況（2）F=0，s≠0，有距無力；（3）F≠0，s≠0，F⊥s，力距垂直。搬而未起球在空中飛行勞而無功不勞無功垂直無功夾著包水平行走3.有時為了敘述方便，某個力做功往往也說成施力的物體做了功。知識梳理如人推車，推力做了功，也常說人做了功。例1、為備戰冬奧會，運動員積極訓練。關于圖中項目，下列說法正確的（

）A.跳臺滑雪運動員在下落過程中，重力對運動員做功B.短道速滑運動員在轉彎滑行過程中，運動狀態不變C.花樣滑冰運動員向前滑行，是由于受到慣性的作用D.擲出后的冰壺對冰面的壓力與其重力是相互作用力典型例題A新知探究知識點2功的計算1.定義：力學中，功等于力與物體在力的方向上

移動的距離的乘積。2.計算公式：牛（N）米（m）牛·米（N·m）1J＝1N·mW＝

Fs3.單位：功力距離焦耳（J）1J的物理意義是1N的力作用在物體上，物體沿力的方向移動1m。焦耳F=

，s=WsWF例2、目前，我國正在大力推廣裝配式建筑。這種建筑方式不僅施工效率高，還能大幅降低能耗，避免現場粉塵、泥漿等的污染，實現綠色施工。g取10N/kg。典型例題（1）把質量為1.5

t的構件勻速提升到30

m高的樓頂，豎直向上的拉力做了多少功?解：（1）構件在豎直方向上做勻速直線運動,

構件所受拉力與重力相等，即F=G=mg=1.5×103kg×10N/kg=1.5×104N構件在豎直方向上移動的距離:s=30m所以拉力做的功W=Fs=1.5×104N×30m=4.5×105J例2、目前，我國正在大力推廣裝配式建筑。這種建筑方式不僅施工效率高，還能大幅降低能耗，避免現場粉塵、泥漿等的污染，實現綠色施工。g取10N/kg。典型例題（2）依據需要，又將這個構件沿水平方向勻速移動了3

m。在水平運動階段，豎直向上的拉力又做了多少功?（2）構件在水平方向移動了3m的過程中，在豎

直方向上沒有移動距離，即s′=0,

所以，拉力做的功W′=Fs′=0J在豎直方上升階段，拉力做功4.5×105J，在水平運動階段，拉力做功為0J練習1.2020年12月8日，中尼兩國共同宣布珠峰的最新高程為8848.86m。體重為500N的小海同學想一睹珠峰的雄偉魅力，從重慶坐火車經過約40h行駛了約3080km到達拉薩，然后坐汽車到達珠峰大本營。（1）求火車的平均速度；（2）從拉薩到珠峰大本營海拔升高了1600m，

求該過程中克服小海重力做的功。練習鞏固解：（1）火車的平均速度：v===77

km/hst3080

km40

h（2）克服小海重力做的功

W=Gh=500

N×1600

m=8×105

J。當力和物體在力的方向上通過的距離相反時，我們說物體克服這個力做功。功力學中的功課堂小結功的定義功的計算公式：W=Fs做功的兩個必要因素單位：焦耳，1J=1N·m①作用在物體上的力F；②物體在力的方向上通過一段距離s1.如圖是冰壺比賽場地的示意圖。運動員從A點推動冰壺前進，到B點時松手，冰壺滑行到C點靜止。在冰壺由A到B、由B到C的過程中，運動員對冰壺是否做功?為什么?解析：冰壺由A到B過程中，運動員對冰壺施加了力F，冰壺也在力的方向移動了一段距離s，所以運動員對冰壺做了功；而由B到C過程中，冰壺由于慣性繼續向前運動，運動員沒有施力，所以此過程運動員沒有對冰壺做功；隨堂練習ACB投擲線2.

如圖所示，三個物體在大小相同的力F的作用下沿力的方向移動的距離均為s，力F對物體做的功分別為W1、W2、W3，則W1、W2、W3的關系為（）A.

W1＝W2＝W3 B.W1＞W2＞W3C.

W1＜W2＜

W3 D.W1＜W3＜W2解析：功的計算公式：W=Fs可知，功的大小取決于F與s的乘積，上面三種情況下F與s都一樣，所以三次力對物體做的功是一樣大的。A隨堂練習3.2021年5月15日，“祝融號”火星車(如圖甲所示)在火星上留下了屬于中國的第一道印記。發射前，火星車在水平地面上進行測試時，受到的摩擦力為200N，其速度v與時間t的關系圖像如圖乙所示。(空氣阻力忽略不計，g取10N/kg)求：火星車做勻速直線運動時，牽引力做的功。隨堂練習此階段的速度為：v=20cm/s=0.