论文部分内容阅读
初中物理课本没有对“功”下定义，而是从汉字“功”的含义中“成效”的意思出发，说明：当一个力作用在物体上，物体在这个力的作用下通过了一段距离，这个力就有了成效，力学里就说这个力做了功。这样从“成效”出发引出“力学”里的“做功”，即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。
然而不少同学在对“功”的理解中，常常出现以下几种误解：
一、不能正确区分“功”和“工作”
力学里所说的“做功”和我们平时所说的“工作”是有区别的，“工作”的含义很广，而“做功”的含义要窄得多，只有同时满足“做功”的两个必要因素，才能说力对物体做了功。
例1：举重运动员将杠铃举在空中停留了三秒钟，在这个过程中，他对杠铃做功了吗？为什么？
误解：因为运动员花了一定的力气，所以他做了功。
分析：做功与否，应用做功的两个必要因素来衡量。上述例子中，运动员虽然对杠铃施加了向上的作用力，但杠铃并没在这个力的方向上移动距离，没有同时满足做功的两个必要因素。
正解：运动员虽然对杠铃施加了向上的作用力，但杠铃并没在这个力的方向上移动距离，不满足做功的第二个因素，所以他用了力但对杠铃没有做功。
二、不理解 W=Fs 中s的物理意义
在运用 W=Fs 进行计算时，常常忽略 s 是在 F 的方向上通过的距离而盲目地进行计算。
分析：上述解答不加分析地套用 W=Fs，对s的物理意义不明确。
正解：钢丝绳的拉力F和物体的重力G是一对平衡力，拉力F的方向竖直向上。虽然物体沿水平方向移动了5m，但它并不是在力F的方向上通过的距离，即在力F 的方向上通过的距离为零，由W=Fs可知，拉力做的功为零，即钢丝绳对重物做的功为零。
三、忽视W、F、s三个物理量的对应性
在运用公式 W=Fs 时，应注意W、F、s的对应性。即若有力F作用在物体上，s是物体在力F的方向上通过的距离，W就是在力F的作用下，沿力F的方向通过s的距离的过程中，F 对物体做的功。同时还应注意这三个物理量的单位的对应。即F 的单位为N，s的单位为m，则W的单位为J。
例3：用一动滑轮将重为100N的物体匀速提高2m（图1），绳子的自由端向上的拉力F=60N，求拉力F做的功。
误解：因为拉力的方向竖直向上，而物体在竖直向上的方向上通过了2m，所以W=Fs=60N×2m=120J。
分析：上述解答忽视了公式中W、F、s的对应性。拉力F作用在绳子的自由端，动滑轮的轴通过绳子直接提升重物，即拉力F不是直接作用在重物上。因而上述的解答显然是错误的。
正解：由W=Fs可知，拉力F做的功，应是拉力F与受拉力作用的绳子自由端在拉力的方向上通过的距离的乘积。
重物上升高度 h=2m，绳子的自由端应移动 s=2h=4m。
则拉力做的功
W=Fs=60N×4m=240J。
例4：一长木块停在光滑的平面上，子弹水平射来打中木块，当木块前进s，子弹穿进d时，它们相对静止（图2）。设子弹对木块的作用力为F，力F 做功多少？
误解：木块受子弹作用力F而沿力的方向移动（位移）了（s+d），故子弹的作用力对木块作功为 W=F（s+d）。
分析：
对木块：最初受力点在A，最后受力点在B，AB=s+d。但在这段距离中，d是木块的受力点发生了更换，而更换力的作用点不算木块的位移，子弹对木块的作用力的位移只有s。故子弹对木块做功 W=Fs。
对子弹：最初受力点在A，最后受力点在B，且子弹的受力点没有更换，故子弹的受力点的位移为s+d。故木块对子弹的作用力（阻力）做功 W=-F（s+d）。
正解：……
“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文”
然而不少同学在对“功”的理解中，常常出现以下几种误解：
一、不能正确区分“功”和“工作”
力学里所说的“做功”和我们平时所说的“工作”是有区别的，“工作”的含义很广，而“做功”的含义要窄得多，只有同时满足“做功”的两个必要因素，才能说力对物体做了功。
例1：举重运动员将杠铃举在空中停留了三秒钟，在这个过程中，他对杠铃做功了吗？为什么？
误解：因为运动员花了一定的力气，所以他做了功。
分析：做功与否，应用做功的两个必要因素来衡量。上述例子中，运动员虽然对杠铃施加了向上的作用力，但杠铃并没在这个力的方向上移动距离，没有同时满足做功的两个必要因素。
正解：运动员虽然对杠铃施加了向上的作用力，但杠铃并没在这个力的方向上移动距离，不满足做功的第二个因素，所以他用了力但对杠铃没有做功。
二、不理解 W=Fs 中s的物理意义
在运用 W=Fs 进行计算时，常常忽略 s 是在 F 的方向上通过的距离而盲目地进行计算。
分析：上述解答不加分析地套用 W=Fs，对s的物理意义不明确。
正解：钢丝绳的拉力F和物体的重力G是一对平衡力，拉力F的方向竖直向上。虽然物体沿水平方向移动了5m，但它并不是在力F的方向上通过的距离，即在力F 的方向上通过的距离为零，由W=Fs可知，拉力做的功为零，即钢丝绳对重物做的功为零。
三、忽视W、F、s三个物理量的对应性
在运用公式 W=Fs 时，应注意W、F、s的对应性。即若有力F作用在物体上，s是物体在力F的方向上通过的距离，W就是在力F的作用下，沿力F的方向通过s的距离的过程中，F 对物体做的功。同时还应注意这三个物理量的单位的对应。即F 的单位为N，s的单位为m，则W的单位为J。
例3：用一动滑轮将重为100N的物体匀速提高2m（图1），绳子的自由端向上的拉力F=60N，求拉力F做的功。
误解：因为拉力的方向竖直向上，而物体在竖直向上的方向上通过了2m，所以W=Fs=60N×2m=120J。
分析：上述解答忽视了公式中W、F、s的对应性。拉力F作用在绳子的自由端，动滑轮的轴通过绳子直接提升重物，即拉力F不是直接作用在重物上。因而上述的解答显然是错误的。
正解：由W=Fs可知，拉力F做的功，应是拉力F与受拉力作用的绳子自由端在拉力的方向上通过的距离的乘积。
重物上升高度 h=2m，绳子的自由端应移动 s=2h=4m。
则拉力做的功
W=Fs=60N×4m=240J。
例4：一长木块停在光滑的平面上，子弹水平射来打中木块，当木块前进s，子弹穿进d时，它们相对静止（图2）。设子弹对木块的作用力为F，力F 做功多少？
误解：木块受子弹作用力F而沿力的方向移动（位移）了（s+d），故子弹的作用力对木块作功为 W=F（s+d）。
分析：
对木块：最初受力点在A，最后受力点在B，AB=s+d。但在这段距离中，d是木块的受力点发生了更换，而更换力的作用点不算木块的位移，子弹对木块的作用力的位移只有s。故子弹对木块做功 W=Fs。
对子弹：最初受力点在A，最后受力点在B，且子弹的受力点没有更换，故子弹的受力点的位移为s+d。故木块对子弹的作用力（阻力）做功 W=-F（s+d）。
正解：……
“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文”