功的定义:
必须有作用在物体上的力,且物体在这个力的方向上通过一段距离,就说这个力对物体做了机械功,简称做功;
功的两个要素:
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。
以下三种情况下力对物体不做功:(1)靠惯性运动的物体没有力对它做功。例如:某同学踢足球,球离开脚后飞出10m远,足球飞出10m 远的过程中,人做功为零。
(2)物体受到力的作用,但没有移动距离,也就不可能在力的方向上通过距离,力对物体不做功。如:一辆汽车停止在路边,一个人用很大的力却没有推动它。推力对汽车不做功。
(3)物体受到力的作用,同时也运动了一段距离,但两者相互垂直,即在力的方向上没有通过距离,这个力也没有对物体做功。如手提水桶在水平面上运动一段距离,水桶虽然受到手的提力作用,但是由于手提桶的力的方向始终竖直向上,跟水平地面垂直,所以在水平面上走得再远,手的提力对水桶也没有做功。
功和机械能知识梳理:
如何判断力对物体是否做功: 判断力对物体是否做功,可以从物体在力的作用下,在该力的方向上是否移动了距离来进行判断。
如冰块在光滑冰面上匀速滑动,水平方向上没有受到力的作用,只是在竖直方向上受重力和支持力;因此,水平方向上没有力对冰块做功,而竖直方向上,重力、支持力的方向都与冰块运动的方向垂直,所以重力、支持力也没有对冰块做功。
人用力推车,对车有水平推力,且车沿水平方向通过了距离,符合做功的两个要素,推力做了功。
例1教学大楼每层楼高为3m,小明提着一重 50N的箱子,沿楼梯从一楼登上三楼,再沿三楼水平走廊走了4m进入教室,从一楼到教室过程中小明对箱子做的总功为( )
A.0J B.300J C.450J D.500J
解析:本题包括两个过程,一是小明将50N的箱子提高6m,人对箱子的拉力是50N,箱子在拉力方向上移动6m的距离,根据W=Fs=50N×6m= 300J;另一过程是提着箱子在水平走廊走了4m,拉力和箱子移动距离的方向垂直,在这一过程中人没有做功。
答案:B
运动状态:
是指物体进行机械运动时相对某个参考系的运动速度的状态。
运动状态的物理含义:
运动状态的内容包括:物体的运动速度(单位时间内物体位矢的变化量(dr/dt),即单位时间内物体的位移)与物体的运动方向。当然,静止或运动也属于其包含范围。说到运动状态,离不开参考系的选定。描述物体的运动状态时要指定参考系。所以说,当物体的从快到慢,从慢到快或从静止到运动时(速度发生变化)我们就说物体的运动状态发生改变。同样,当物体向左转,向上转(物体的运动方向发生变化)时我们也可以说物体的运动状态发生改变。
物体运动状态的改变包括下列三种情况:
①运动快慢的改变②运动方向的改变③运动的快慢和方向都改变。
概述:力是使物体的运动状态发生变化的原因。
力与运动的关系:
条件 |
力的方向与物体的运动方向 |
物体所处状态 |
运动状态 |
|
—— |
静止状态或匀速直线运动状态 |
运动状态不变 |
合力不为零 |
相同 |
速度增大,并且做直线运动 |
运动状态一定改变 |
相反 |
速度减小,仍做直线运动 |
不一致 |
运动方向改变,做曲线运动 |
力与运动的关系释疑: 物体的受力情况决定物体的运动状态。受力情况是“因”,运动状态是“果”,二者存在一一对应关系。根据受力情况可以判断物体的运动状态,根据运动状态也可以确定物体的受力情况。物体受平衡力的作用,物体的运动状态不变——静止或匀速直线运动;物体的运动状态发生变化,物体所受的力一定是非平衡力。