能量轉(zhuǎn)化的量度

第一課時(shí)做功的含義及功的計(jì)算舉重運(yùn)動(dòng)員舉起杠鈴時(shí)，能量形式是如何轉(zhuǎn)化的？運(yùn)動(dòng)員體內(nèi)的化學(xué)能杠鈴的勢(shì)能起重機(jī)提升重物時(shí)能量又是如何轉(zhuǎn)化的？電能重物的動(dòng)能和勢(shì)能在上述例子中，有多少能量轉(zhuǎn)化了？科學(xué)上引入新的物理量用來量度能量轉(zhuǎn)化的多少——功（W）一、做功的含義當(dāng)運(yùn)動(dòng)員舉著杠鈴不動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)員對(duì)杠鈴做功嗎？盡管用很大的力，但此時(shí)運(yùn)動(dòng)員并沒有對(duì)杠鈴做功。做功需要什么條件？1.下列圖示是物體在力的作用下做功的實(shí)例。想一想，在這兩個(gè)實(shí)例中有什么共同特點(diǎn)？叉車把貨物從地面抬升到一定高度人推小車在水平路面上通過一段路程FSFS共同的特點(diǎn)：貨物和小車都受到了力的作用都在力的方向上運(yùn)動(dòng)了一段距離。2.下列圖示是物體在力的作用下沒有做功的實(shí)例。想一想，有什么共同特點(diǎn)？人用力搬石頭，石頭沒有搬動(dòng)人提書包在水平路面上勻速通過一段距離FFS都沒有在力的方向上運(yùn)動(dòng)了一段距離。共同的特點(diǎn)：石頭和書包都受到了力的作用在科學(xué)(力學(xué))上，如果物體受到力的作用，并且在這個(gè)力的方向上通過了一段距離，我們就說這個(gè)力對(duì)物體做了功。功做功的兩個(gè)必要因素（缺一不可）一是作用在物體上的力，二是物體在該力的方向上通過一段距離。FS做功跟我們?nèi)粘Ｋf的“做工”或“工作”一樣嗎？不一樣?！白龉ぁ备嗍侵笍氖麦w力勞動(dòng)。體力勞動(dòng)中，人可能做功，也可能沒有做功。如建筑工人搬運(yùn)重物在水平路面行走，是在“做工”，但沒有做功。“工作”可以指體力勞動(dòng)，也可以是腦力勞動(dòng)，腦力勞動(dòng)沒有做功。塔式起重機(jī)下掛著重物，在重物靜止不動(dòng)、勻速向上運(yùn)動(dòng)、沿水平方向勻速移動(dòng)三種情形中，鋼索的拉力是否都對(duì)重物做了功？重物靜止不動(dòng)時(shí)，鋼索的拉力對(duì)重物不做功。勻速向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，鋼索的拉力對(duì)重物做功。沿水平方向勻速移動(dòng)時(shí)，鋼索的拉力對(duì)重物不做功。不做功的三種情況：（1）有力缺距離（2）缺力有距離（3）有力有距離，但距離與力方向垂直。FS下列情況中，人有沒有對(duì)所帶的皮箱做功：（1）人用力提放在地上的皮箱，但沒有提起（2）人再一次用力把箱子提起（3）人用力提著皮箱在原地不動(dòng)（4）人提著箱子在水平路面上走了50米（5）人提著箱子站在水平勻速行使的汽車上（6）人把箱子放在電梯上,電梯從1樓上升到10樓（7）人提著皮箱在電梯中上升√×××××√那么功的大小和做功兩個(gè)必要因素有何關(guān)系呢？叉車抬起的貨物越重，作用的力越大，它做的功就越多；叉車把貨物從地面上抬升的高度越高，它做的功也越多。1?！っ祝∟·m）二、功的計(jì)算1、

功的定義（力學(xué)）科學(xué)上規(guī)定：功等于力跟物體在該力的方向上通過的距離的乘積。2、

定義公式（力學(xué)）×W=F×S3、功的單位力的單位是：N（牛）m（米）J（焦耳）功的單位是：距離的單位是：1焦耳（J）=功=距離力焦耳焦耳（1818~1889）是英國(guó)著名的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家。他從小就對(duì)實(shí)驗(yàn)著迷，在家里做起了各種實(shí)驗(yàn)，后來成為一名業(yè)余科學(xué)家。1840年，焦耳通過對(duì)電流的熱效應(yīng)的研究，得出了著名的焦耳定律。焦耳定律給出了電能向熱能轉(zhuǎn)化的定量關(guān)系（我們將在本章第6節(jié)中學(xué)習(xí)該定律）。焦耳（JamesPrescottJoule）焦耳特別熱衷于熱功當(dāng)量的實(shí)驗(yàn)測(cè)量。1847年，他完成了熱功當(dāng)量測(cè)量的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)：先是測(cè)量一桶水的溫度，然后把銅制的翼輪放入水中，用下落的砝碼帶動(dòng)翼輪轉(zhuǎn)動(dòng)來攪動(dòng)水，使水的溫度升高。焦耳測(cè)量了翼輪所做的功和水溫的升高，從而計(jì)算出多少機(jī)械能產(chǎn)生多少熱，這個(gè)值被稱為“熱功當(dāng)量”。焦耳從1843年開始測(cè)量熱功當(dāng)量，直到1878年最后一次發(fā)表實(shí)驗(yàn)結(jié)果，先后做實(shí)驗(yàn)不下四百余次，并且采用了原理不同的各種方法，測(cè)量了他能想到的各種過程所產(chǎn)生的熱——包括機(jī)械的、電的、磁的，獲得了大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。他以極其精確的數(shù)據(jù)，為熱和功的相當(dāng)性提供了可靠的證據(jù)。人們?yōu)榱吮磉_(dá)對(duì)他的敬意，將功和能量的單位叫做焦耳。把兩個(gè)雞蛋舉高1米，做的功大約是1焦。

1焦耳的意義：表示1牛的力使物體在力的方向上通過1米的距離時(shí)所做的功為1焦。1焦耳有多大呢？4、功的計(jì)算先審題，后公式，再計(jì)算①.物體受到幾個(gè)力的作用？③.哪個(gè)力做了功？哪個(gè)力沒有做功？②.物體朝哪個(gè)方向移動(dòng)？移動(dòng)距離多少？④.根據(jù)功的定義公式計(jì)算。先公式后代入。⑤.注意各個(gè)物理量的單位。【例題】：有一物體重100牛，把該物體從地面勻速舉到高為1米的桌面上，做了多少功？如果將這個(gè)物體用30牛的力沿水平地面拖動(dòng)10米，做了多少功？解：勻速提升物體所用的向上的力：F1=G=100牛物體在力的方向上通過的距離：S1=1米所以，力F1所做的功為：W1==F1S1100牛1米×=100焦拖動(dòng)的水平拉力：F2=30牛距離：S2=10米W2==F2S230牛10米×=300焦答：舉高物體做功100焦；拖動(dòng)物體做功300焦。先審題。已知什么？求什么？在平地上，用50N的水平推力推動(dòng)重100N的箱子，前進(jìn)了10米，推箱子的小朋友做了多少功？如果把這個(gè)箱子勻速舉高1.5m，他做了多少功？10m50N100N先審題。1.5m已知：F=50N，

s=10m，G=100N，

h=1.5m求：W1

和W2解：W1=Fs=50N×10m=500J答：他推箱子做功500J，舉箱子做功150J。=Gh=100N×1.5m=150JW2=F2s2舉重運(yùn)動(dòng)員將150千克的杠鈴舉高1.8米，運(yùn)動(dòng)員對(duì)杠鈴至少做多少功？（g取10牛/千克）答：運(yùn)動(dòng)員對(duì)杠鈴至少做了2700焦的功。解：F=G=mg=150千克×10牛/千克=1500牛W=Fs=1500?！?.8米=2700焦此時(shí)杠鈴的勢(shì)能增加多少焦？杠鈴的勢(shì)能增加2700焦。結(jié)合舉重等事例，談?wù)勀芰康霓D(zhuǎn)化與做功的關(guān)系。舉重運(yùn)動(dòng)員具有能量才能對(duì)杠鈴做功，做功時(shí)消耗的能量轉(zhuǎn)化為杠鈴的重力勢(shì)能。做功的過程實(shí)質(zhì)就是能量轉(zhuǎn)化的過程。力對(duì)物體做多少功，就有多少能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化。5、功的實(shí)質(zhì)物體具有做功的本領(lǐng)，是因?yàn)樗哂心?。做功的?shí)質(zhì)是能量轉(zhuǎn)化的過程，力對(duì)物體做了多少功，就有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)化。因此，可以用功來量度能量轉(zhuǎn)化的多少。能量的單位和功一樣，也是焦耳。小結(jié)：一、

做功的含義1、

做功的兩個(gè)必要因素一是作用在物體上的力，二是物體在力的方向上通過一段距離。2、不做功的三種情況：（1）有力缺距離（2）缺力有距離（3）有力有距離，但距離與力方向垂直。二、功的計(jì)算1、

定義公式×W=F×S功=距離力2、功的單位J（焦耳）1焦耳=1牛·米2、在圖的四種情境中，人對(duì)物體做功的是（）A．提著水桶在水平地面上勻速前進(jìn)B．扛著米袋慢慢爬上樓梯C．用力推汽車，汽車沒動(dòng)D．舉著杠鈴原地不動(dòng)B1、對(duì)物體做功的兩個(gè)必要因素是：

、

。一是作用在物體上的力二是物體在力的方向上通過一段距離3、小剛把重為1000牛的箱子沿著水平地面拖動(dòng)1米，小剛對(duì)箱子做的功為---------------（）（A）1000焦耳（B）100焦耳

（C）0焦耳（D）無法確定D4、某同學(xué)在水平方向用25牛的力，將100牛的物體沿水平推動(dòng)，結(jié)果向前推動(dòng)了20米。在推物體的過程中，人對(duì)物體所做的功為（）A、750焦B、500焦C、250焦D、0焦B5、運(yùn)動(dòng)員用50牛的力把重為6牛的足球踢出去

20米，運(yùn)動(dòng)員對(duì)球做的功為--------------（）A、1000焦B、880焦C、1120焦D、缺少條件，無法計(jì)算D6.一個(gè)人用50牛的力沿水平方向勻速推一輛重200牛的車前進(jìn)2米，求這個(gè)人對(duì)車做功多少？重力對(duì)車做功多少？答：人對(duì)車做功100焦，重力對(duì)車沒有做功。

解：F1=50牛、S1=2米F2=G=200牛、S2=0米∴W1=F1S1=50?！?米=100焦∴W2=F2S2=200?！?米=0焦使用功的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算時(shí)應(yīng)注意：1、每個(gè)符號(hào)所代表的量的意義，實(shí)際應(yīng)用時(shí)不能亂套公式。2、要注意各量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。3、計(jì)算中應(yīng)統(tǒng)一單位，更不能漏寫單位。

7、如圖，人提著重100N的桶，沿樓梯從一樓上到三樓，人對(duì)桶做了多少功？解：F=100牛、S=6米