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一、力对物体所做的功
1.物体在力的作用下,沿力的方向移动了一段距离,我们就说该力对物体做了功。力对物体所做的功等于这个力和物体在这个力的方向上移动的距离的乘积。
2.功的计算公式:W=Fs,其中W是功,单位是焦耳;F是作用在物体上的力,单位是牛顿;s是物体在力的方向上移动的距离,单位是米。
3.力对物体做功的两个因素:一是有力作用在物体上,二是物体在力的方向上移动了距离。
4.力对物体不做功几种情况
①由于惯性运动的物体没有力对它做功。例如在光滑的水平面上由于惯性运动的物体,虽然在水平面上移动了距离,但并没有水平方向的力作用于它,所以没有力对它做功。
②物体受到力的作用,但物体没有移动距离,力对物体不做功。例如汽车修理工用力推汽车,汽车没有动,则汽车修理工的推力对汽车不做功。
③物体受到力的作用,且移动了一段距离,但力的方向与物体移动的方向相互垂直,则力对物体不做功。例如手提水桶在水平面上匀速移动一段距离,手的提力对水桶并不做功。
例题1.水平桌面上的文具盒在水平方向的拉力作用下,沿拉力的方向移动一段距离。则下列判断正确的是()
A.文具盒所受重力做了功B.文具盒所受支持力做了功
C.文具盒所受拉力做了功D.没有力对文具盒做功
解析:文具盒受到的重力和支持力的方向与文具盒移动的方向相互垂直,所以重力和支持力都不对文具盒做功。A、B两项错误。文具盒在拉力的方向上移动了距离,所以拉力对文具盒做功。C项正确,D项错误。
5.利用功的计算公式进行计算时,要注意的几点:
①力与物体移动的距离必须对应于同一物体。
②力于物体移动的距离必须对应于同一段时间。
③当一个力间接作用于物体上,计算力的功时,可以用力乘以力的作用点移动的距离,计算力对物体所做的功。
④公式W=Fs中的力为恒力,当计算变力对物体做的功时,应分别计算各恒力时间段的力所做的功,然后计算各段做功的和,即为变力对物体所做的功。
例题2.一个人先后用同样大小的力F将不同质量的物体分别在光滑水平面、粗糙水平面和粗糙斜面上沿力的方向移动相同的距离s(如图1所示),该力在这三个过程中所做的功分别为W1、W2、W3,关于它们之间的大小关系说法正确的是()
A.W1<W2<W3B.W1<W2=W3 C.W1=W2=W3D.W1=W2<W3
解析:本题求力F对物体所做的功,三种情况下物体在同样大小的力F作用下,移动了相同的距离s,由功的计算公式可得,三种情况下力F对物体所做的功都等于Fs,即W1=W2=W3=Fs。C项正确。
三种情况的不同是,光滑水平面上的物体,只有力F对物体做功;粗糙水平面上的物体,除力F对物体做功外,物体还要克服摩擦力做功;粗糙斜面上的物体,除力F对物体做功外,物体还要克服摩擦力和重力做功。
例题3.为了将放置在水平地面上、重G=100 N的重物提升到高处。小明同学设计了图2(甲)所示的滑轮组装置。当小明用图2(乙)所示随时
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