【知识点详解】
1. 功的基本概念:在物理学中,功是力在物体上作用并导致物体在其作用方向上移动距离的结果。功的计算需要两个必要条件:作用在物体上的力(F)以及物体沿力的方向所通过的距离(d)。
2. 功的定义:功等于力和沿力方向位移的乘积。数学表达式为 W = F * d。这里的 W 表示功,F 是力,d 是位移。
3. 功的单位:功的国际单位是焦耳(J)。1 焦耳相当于 1 牛顿力作用下使物体沿力的方向移动 1 米所做的功。
4. 功的计算:在具体问题中,可以通过公式 W = F * d 来计算力所做的功。例如,如果一个物体在水平面上移动,重力垂直于位移方向,因此重力不做功;而水平拉力与位移方向一致,可以计算出拉力做功的数值。
5. 斜面问题:在斜面问题中,利用功的公式,可以求解推力或拉力克服重力所做的功。考虑斜面的倾斜角度,重力分解为平行于斜面的分量和垂直于斜面的分量,只有平行于斜面的分量做功。
6. 惯性与功:当撤去推力后,物体由于惯性继续运动,这段位移内推力不做功;重力始终垂直于位移,所以重力也不做功。
7. 功与距离的关系:若已知力所做的功和力的大小,可以通过公式 W = F * d 计算出物体沿力的方向移动的距离。
8. 扶梯做功:扶梯把人送上楼的过程,扶梯对人的支持力与位移方向一致,所以扶梯对人做了功,功的计算为 W = G * h,其中 G 是人的重力,h 是上升的高度。
9. 滑轮系统与摩擦力:在滑轮系统中,根据受力分析和平衡条件,可以确定摩擦力的大小。滑轮可以改变力的方向,但不会改变力所做的功。
10. 做功与距离比例:两个物体分别在不同距离上做相同或不同量的功,可以比较两力的大小关系,通过 W = F * d 得出力的比例。
11. 推力做功与重力做功:推力做功可直接计算,而重力做功因物体移动方向与重力方向垂直,故重力不做功。
12. 弹簧测力计与摩擦力:物体匀速运动时,拉力与摩擦力相等,通过弹簧测力计的读数可得知摩擦力大小。拉力做的功可通过 W = F * v * t 计算,其中 v 是物体速度,t 是时间。
13. 重力做功与自身重力做功:分别计算克服物体重力和自身重力所做的功,然后相加得到总功。
14. 斜面摩擦力与重力做功:克服物体重力的功等于重力乘以物体沿重力方向的位移,克服摩擦力的功等于摩擦力乘以物体沿摩擦力方向的位移。
15. 克服重力做功:通过几何关系计算出力臂长度,然后利用 W = Gh 计算克服重力所做的功,其中 G 是重力,h 是提升高度。
16. 定滑轮做功:通过绳子的移动距离计算克服重力所做的功,绳子移动的距离等于物体上升距离的两倍。
17. 升降装置做功:考虑到动滑轮、工作台、涂料及工具的总重量,计算出提升总质量的位移,然后利用 W = Gh 计算工人师傅需要做的功,其中 G 是总重力,h 是提升高度。
选择题解析:
1. D 正确。做功需要满足两个条件:力的作用和物体沿力的方向发生位移。
2. 未提供选项,无法解答。
这些题目涵盖了功的基本概念、计算方法、功与力、距离的关系,以及在各种物理情景中的应用,如滑轮系统、斜面、摩擦力、重力做功等问题。