1日常生活中的功

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1、17-3功與能1.日常生活中的功。2.功的定義。3.功的討論。4.功與能的關係。日常生活中的「功」(1)在第一冊曾提到:施力在物體上,會使其發生形變或運動狀態發生改變,同時物體所具有的能量也隨之改變。(2)手提物品,站立不動,此時雖有向上施力,以抵抗重力,但物品的位置和形狀並沒改變,顯然物品所具有的能量也沒有發生變化。(3)若把物品的位置提高,此時物品的能量改變了,即重力位能增加了,是什麼原因使物品的能量改變呢?「功」的定義(1)定義:作用力(F)與物體沿作用力方向的移動距離(S)之乘積。如圖。<公式> 功(W)=作用力(F)╳物體

2、沿作用力方向的位移(S)(2)單位:(a)焦耳(J)﹕l牛頓的外力作用於物體時,若物體沿作用力方向的位移1公尺,則此外力對物體作功的大小為1焦耳,即1牛頓╳1公尺=1焦耳。(b)功的單位與能量的單位相同。討論(1)當施力F=O,雖然S≠0,但作功為零。(2)當施力F≠0,但S=O時,作功仍為零。(3)當施力F的方向與位移S的方向互相垂直時,作功也是零。(4)當施力F的方向與位移S的方向互相相反時,作功為負。如圖,外力方向與前進方向同向,作功為正。摩擦力與物體前進方向反向,作功為負。功與能1.功與重力位能﹕(1)如圖,小明施30牛頓的

3、力背著書包且靜止不動,小明雖有施力, 而且背得很累, 但書包位移為零, 因此他對書包沒有 作功,故書包的 重力位能沒有改變。若小明施30牛頓的力向上將書包由圖(1)等速舉高了1公尺,如圖(2),此時書包的高度增加,重力位能增加,小明作功是30牛頓*1公尺=30焦耳,所以書包增加了30焦耳的重力位能。小結論雖然都有向上施力,但沿力的方向沒有位移時,即沒有作功,重力位能沒有改變;而沿力的方向有位移(高度增加)時,即有作功,重力位能會改變。功與動能(1)小明施一水平推力作用在 原來靜止在光滑水平面上的物體,物體便沿著推力的方向運動,此時推

4、力對物體作了功,同時物體由靜止而運動,即物體獲得動能。(2)若小明的水平推力為10牛頓,推動物體移動1公尺,即小明對物體作功10牛頓*1公尺=10焦耳,不考慮摩擦阻力作用時,物體獲得10焦耳的動能。(3)小結論:施力在物體上使物體運動的速度增加時,施力對物體所做的功,可轉換為物體增加的動能。功與能(1)以鐵鎚把釘子釘入木板時,釘子受鐵鎚的作用力,並沿受力方向朝木板內移動一段距離,可知具有動能的鐵鎚對釘子作功,而將釘子敲入木板中。(2)打樁機利用重錘落下而將木樁打入地面,此即藉重錘的重力位能可對木樁作功。結論:由以上可知,有能量即可對

5、物體作功,因此能量可以視為對物體作功的能力。小明擡高書包作功圖(1)圖(2)負功示意圖

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