“功和能”学习中应注意的问题

201 1．7—8 一 一 、 正确理解“功”的概念 1．概念的引入。 通过滑轮的学习，大家知道，在理想状态下(即不考虑动 滑轮和绳子重力以及一切摩擦)的情况下，动滑轮可以省一 半的力，但移动的距离 s是物体上升高度 h的2倍，这时我们 发现拉力 F与上升的距离 s相乘等于物重 G与物体上升高度 h的乘积，即 =Gh。并且使用其他机械也是如此。由此我 们发现，力和物体在力的方向上移动距离的乘积，是一个有意 义的物理量。因此我们引入了“功”这一概念，即把力和物体 在力的方向上移动距离的乘积叫做机械功，简称功。 2．做功与否的判断。 由功的定义可知，对一个物体是否做功，应该同时满足两 个条件： ①有力作用在物体上； ②在力的方向上移动一段距离。 以上两个条件缺一不可，如：一起重机将一重物竖直提升 后又水平移动一段距离，在这个过程中，起重机只有在将重物 竖直提升的过程中做了功，而在水平移动的过程中则没有做 功。再比如：小孩用力推车，但未推动，在这个过程中车虽然 受到了力的作用，但不满足在力的方向上运动一段距离的条 件，所以小孩并没有对车做功。 · S· 万方数据 ． 2011．7—8 二、关于“能”的学习 物理学中对“能”的定义是指：如果一个物体能对别的物 体做功，我们就说这个物体具有能量，简称能。通过该定义， 大家不难发现，其实物体做功的过程就是能的转化过程。可 以说，物体做的功越多，说明某种能转化为别的形式的能越 多。下面就通过实例来给大家讲讲功和能之间的这个关系。 例 将一个重力为 100N的重物从距地面5m高的地方 自由释放(不考虑空气阻力)，在这个过程中重物受到重力作 用，并且在重力的方向上运动了一段距离，那么重力就对该物 体做了功，所以有：W=Gh：100N×5m=500J。 大家知道，机械能包括动能和势能，在上题中，重物一开 始在距地面5m高处，因此它具有重力势能，当它自由下落过 程中，速度越来越快，动能也在不断地增大，那么这增大的动 能哪里来的呢?其实就是由开始的重力势能转化而来的，重 力势能转化为动能就是通过重力做功来实现的。在上题中， 重力做的500J的功，就将500J的重力势能转化为 500J的动 能。 因此，我们认为做功的过程就是能量转化的过程，做了多 少功，就有多少能量发生转化。功是一个过程量，而能则是一 个状态量。功是能量转化的量度。关键要区分清楚哪一种力 做功对应哪一种能的变化。比如，我们在水平桌面上推物体 前进，我们对该物体做功的过程就是将我们体内的生物能转 化为该物体的机械能。大家正确理解了功和能的关系后对初 三学习电功、电能有很大的帮助，初三我们将学习电流做功 (简称电功)，其实电功的实质就是将电能转化为其他形式的 能，比如电流通过电动机做功，就将电能转化为机械能等等。 · 56 - 万方数据