功的原理
功的原理是什么
功的原理是什么功，作为一种物理量，是描述物体在力的作用下所做的工作的量度。
那么，究竟什么是功的原理呢？要理解功的原理，首先需要了解功的定义和计算方法。
在物理学中，功的定义是指力对物体做功的量度，通常用力与物体位移的乘积来表示。
即，\[ W = F\cdot s \]其中，W代表功，F代表作用力，s代表物体的位移。
根据这个定义，我们可以看出，功的大小与力的大小和物体位移的大小有关。
在日常生活中，我们常常可以看到力对物体做功的例子。
比如，我们用手推动一辆自行车，这时我们的手就对自行车施加了力，使得自行车产生了位移，这个过程就是力对物体做功的过程。
当我们在上坡的时候，需要更大的力来推动自行车，因为上坡时物体的位移更大，所以功也会更大。
这就说明了力与位移对功的影响。
除了力和位移之外，角度也会对功产生影响。
在物理学中，我们知道力和位移之间的夹角也会影响功的大小。
当力的方向与物体位移的方向一致时，夹角为0度，这时力对物体所做的功最大；当力的方向与物体位移的方向垂直时，夹角为90度，这时力对物体所做的功为0。
因此，夹角也是影响功大小的重要因素。
在力学中，功的正负号也有其特殊的含义。
当力的方向与物体位移的方向一致时，功为正；当力的方向与物体位移的方向相反时，功为负。
这是因为力对物体做功的方向与物体位移的方向相反时，力所做的工作会减少物体的动能，因此功为负。
除了力学中的功，我们还可以看到其他形式的功，比如热功和电功。
热功是指热量对物体做的功，电功是指电力对电荷做的功。
这些形式的功在物理学中也有着重要的应用。
总的来说，功的原理可以归纳为力对物体做的工作的量度，其大小取决于力的大小、物体位移的大小以及力与位移的夹角。
同时，功的正负号也代表着力所做的工作对物体动能的增加或减少。
通过对功的原理的理解，我们可以更好地理解物体在力的作用下所做的工作，为我们在物理学和工程学中的应用提供了重要的理论基础。
初中物理功的原理应用
初中物理功的原理应用一、功的定义在物理学中，功是物体受力作用下位移的结果，是衡量力量作用效果的物理量。
计算功的公式为：功 = 力 × 位移× cosθ。
二、功的原理1.力的方向和位移方向成锐角时，所做的功为正数；力的方向和位移方向成钝角时，所做的功为负数；力和位移的方向相互垂直时，所做的功为零。
2.功与力和位移的大小有关，力和位移越大，所做的功越大。
三、功的应用举例1.抬水桶：当我们抬水桶时，需要克服重力的作用，因此需要施加一个向上的力，乘以桶的垂直位移，即可计算出所做的功。
这个功将是正数，表示我们对水桶施加了一定的能量。
2.拉行李箱：当我们拉行李箱时，需要克服摩擦力的作用。
我们所施加的力乘以位移，可以计算出所做的功。
如果行李箱的重量较大，我们需要施加较大的力，所做的功也会增大。
3.骑自行车：骑自行车时，需要用力踩踏脚踏板，克服摩擦力和空气阻力。
进行骑行的距离越长，所需施加的力越大，所做的功也会增加。
4.推动物体：推动物体需要施加一个力，使其产生位移。
这个位移越大，所做的功也会增加。
四、功的单位功的单位是焦耳（J），表示单位力在单位位移上所做的功。
1焦耳等于1牛顿乘以1米。
五、功的计算方法1.如果力和位移方向相同，可以直接计算出功的大小。
例如，当一个力为10N的物体在水平方向上移动5m时，所做的功为10N × 5m = 50J。
2.如果力和位移方向垂直，可以通过力的大小和位移的大小来计算功的大小。
例如，当一个力为10N的物体在垂直方向上移动5m时，所做的功为10N × 5m × cos90° = 0J（因为cos90°等于0）。
3.如果力的方向和位移方向不同，需要计算力和位移的夹角后求出cosθ的值，然后再计算功的大小。
例如，当一个力为10N的物体沿斜面上升5m时，斜面与水平方向成30°角，所做的功为10N × 5m × cos30° = 43.3J。
功的原理
2.轮轴的应用 ：
辘轳、方向盘、自行车和齿轮
三.斜面:一个与水平面成一定夹角的倾斜平面.
通过斜面将一个大箱子推进车 厢，要比抱超箱子省劲多了。
斜面是一种省力机械
作用:省力
假设斜面很光滑，无摩 擦． 根据功的原理：
W机械=W直接
FL=Gh 斜面长是斜面高的几倍，拉 力就是物重的几分之一．
Gh F= L
螺旋是特殊的斜面
饮料瓶盖 螺旋式汽 车千斤顶
木螺丝
螺栓、螺母
2.如图,将同一物体分别沿光滑的斜面AB、AC
以相同的速度从底部匀速拉到顶点A,己知
AB>AC,如果拉力做的
功分别为W1、W2,拉力
的功率分别为P1、P2, A F1 F2
则W1 = W2,
P1 < P2
B
C
返回
功的原理：W机械=W直接 使用任何机械都不能省功
省力的机械不省距离, 省距离的机械不省力.
二、轮轴
变形、连续转动的杠杆
上组成,大的为轮,小的为轴.
1.轮轴:两个半径不等的圆柱固定在同一轴线
使用弹簧测力计、轮轴、砝码和细绳 做实验，测出相关数据如下表格：
砝码重 上升高度 2πR 力G/N 2πr/m G· 2πr 次 拉力 移动距离 F· 数 F/N 2πR/m /J /J
1 2
3
1 1.5 2
0.08 0.04 0.02
0.08 0.06 0.04
2 3 4
0.04 0.02 0.01
0.08 0.06 0.04
结论：拉动轮做的功等于绕在轴上的绳 拉动重物所做的功。 即：FR=Gr
FR=Gr
（1）作用在轮上可省力；作用在轴上可省距离。
功的原理_PPT课件
4、三者之间的关系
W总=W有+W额 5、机械效率η
有用功在总功中所占的比例。 机械效率=有用功/总功 η=W有/W总 ×100%
例1
沿长5米,高1米的斜面,把重力1000牛的物 体匀速拉到车上去,做了多少功?
如果所用的拉力为250牛,做的总功是多少? 斜面的机械效率是多少?
功的原理
一、功的原理
1、动力对机械所做的功等于机械克服阻力所 做的功，即使用任何机械都不能省功
W1=FL W2=Gh ∵ W1=W2 ∴ FL=Gh
2、任何机器都遵循功的原理，省功的机械是 不可能制造出来的。
二、机械效率
1 克服重力那样有用的阻力所做的功叫做有 用功。
例2
有一台抽水机在10秒钟内把200牛的水提高 到5米处.已知该抽水机效率为80%,求它的 功率。
6、使用任何机械都必须做额外功，额外功只 能减少，不能避免，所以任何机械的机械 效率总小于1。
7、提高机械效率的关键是减少额外功。
可采取的措施有减少摩擦、降低机械自重、 简化机械结构等。
《功的原理》
功的原理什么是功？在物理学中，功是指力在物体上产生位移时所做的功，它是衡量力量改变物体能量的方式。
功是描述能量转移的重要概念，它与力、位移和能量之间存在紧密的关联。
公式：功 = 力 × 位移× cosθ其中，功的单位是焦耳（J），力的单位是牛顿（N），位移的单位是米（m），θ表示力和位移之间的夹角。
功的原理在物理学中，对于一个力在物体上所产生的功，有以下几点原理：原理一：力与位移的夹角功的大小与力的大小以及物体位移的方向有关。
若力的方向与位移方向相同，那么力所做的功为正值；若力的方向与位移方向相反，那么力所做的功为负值；若力的方向垂直于位移方向，那么力所做的功为零。
原理二：功的计算根据功的定义，计算功可以通过力的大小、位移的大小和力与位移之间夹角的余弦值来确定。
当力和位移方向一致时，可以简化为以下公式：功 = 力 × 位移这个公式适用于只考虑平行于力方向的位移的情况。
原理三：功和能量根据能量守恒定律，功与能量之间存在直接的关系。
力所做的功等于物体从一个状态转移到另一个状态时能量的变化量。
如果力做的功是正值，那么它会增加物体的能量；如果力做的功是负值，那么它会减少物体的能量；如果力做的功是零，那么物体的能量保持不变。
原理四：功和功率功率是指单位时间内所做功的大小，它是衡量工作效率的重要指标。
功率和功之间的关系可以通过以下公式表示：功率 = 功 / 时间这个公式表示功率等于所做的功除以完成这个功所花费的时间。
功的应用功在物理学中有广泛的应用。
以下是几个关于功的常见应用领域：机械工程在机械工程中，功是衡量机械系统工作量的重要指标。
例如，在提升一个物体的过程中，所需的力和位移可以根据功的定义来计算，从而确定完成这项工作需要的能量和功率。
物理学实验在物理学实验中，功常被用于测量物体的能量转换。
通过测量施力物体的力和物体运动的位移，可以计算力在物体上所做的功，从而研究能量转移和转化的过程。
功的原理和应用
功的原理和应用一、功的定义功的定义是物理学中一个重要的概念，它用来描述力对物体的作用效果。
功是一个标量，表示力在物体上做功所引起的能量转换的大小。
功用于衡量力在物体上产生的效果，可以用来描述机械运动、能量转换等物理现象。
二、功的原理1.功的计算公式功的计算公式为：W = F * d * cosθ，其中W表示功，F表示力的大小，d表示力的作用距离，θ表示力的作用方向与物体运动方向之间的夹角。
2.功的正负功可以有正值、零值和负值，当力与物体运动方向一致时，功为正值；当力与物体运动方向垂直时，功为零值；当力与物体运动方向相反时，功为负值。
3.功的单位功的单位是焦耳（J），1焦耳等于1牛顿乘以1米。
4.功的能量转换功的作用引起的能量转换可以通过以下几种形式：–力对物体进行位移，如用力推动箱子移动；–力对物体产生形变，如拉伸弹簧；–力对物体进行加速或减速，如用力推动小车加速运动；–力对物体进行变形，如用力摩擦木块使其变热；–力对物体产生调整或变化，如用力旋转钥匙将门锁打开。
三、功的应用功的应用极为广泛，下面列举了一些常见的功的应用：1.机械功–汽车行驶：马达对车轮的推动产生功，驱动汽车前行；–水泵工作：水泵通过加压将水从地下提升到地面；–风力发电：风力通过风车转动产生功，驱动电力发生器发电。
2.功与热能转换–火车机车制动：当火车通过制动装置减速停车时，制动装置消耗动能并转化为热能；–发动机工作：内燃机工作时，燃料的燃烧产生的功被转化为发动机的动能和热能。
3.功与电能转换–发电机工作：发电机通过机械能转动时，将机械能转化为电能；–蓄电池充电：外部充电器对蓄电池进行充电时，将电能转化为化学能。
4.功与化学能转换–电池放电：电池在工作过程中化学反应产生势能，将化学能转化为电能。
5.功与光能转换–光伏发电：太阳能光辐射到光伏电池上时，能量转化为电能。
四、总结功是力对物体作用产生的效果的衡量标准，用于描述力在物体上产生的能量转换。
第十一章 功和机械能
第十一章 功和机械能第1节 功1、功的初步概念：如果一个力作用在物体上，物体在这个力的方向上移动了一段距离，就说这个力做了功。
2、功包含的两个必要因素：一是作用在物体上的力，二是物体在这个力的方向上移动的距离。
3、功的计算：功等于力与物体在力的方向上通过的距离的乘积（功＝力×力的方向上的距离）。
4、功的计算公式：W =Fs用F 表示力，单位是牛（N ），用s 表示距离，单位是米（m ），功的符号是W ，单位是牛•米，它有一个专门的名称叫焦耳，焦耳的符号是J ，1 J=1 N•m 。
5、在竖直提升物体克服重力做功或重力做功时，计算公式可以写成W =Gh ；在克服摩擦做功时，计算公式可以写成W=fs 。
6、功的原理；使用机械时，人们所做的功，都不会少于不用机械时(而直接用手)所做的功，也就是说使用任何机械都不省功。
6、当不考虑摩擦、机械自身重等因素时，人们利用机械所做的功（Fs ）等于直接用手所做的功（Gh ），这是一种理想情况，也是最简单的情况。
第2节 功率1、功率的物理意义：表示物体做功的快慢。
2、功率的定义：单位时间内所做的功。
3、计算公式：P =W t=Fv 其中W 代表功，单位是焦（J ）；t 代表时间，单位是秒（s ）；F 代表拉力，单位是牛（s ）；v 代表速度，单位是m/s ；P 代表功率，单位是瓦特，简称瓦，符号是W 。
4、功率的单位是瓦特（简称瓦，符号W ）、千瓦（kW ）1W=1J/s 、1kW=103W 。
第3节 动能和势能一、能的概念如果一个物体能够对外做功，我们就说它具有能量。
能量和功的单位都是焦耳。
具有能量的物体不一定正在做功，做功的物体一定具有能量。
二、动能1、定义：物体由于运动而具有的能叫做动能。
2、影响动能大小的因素是：物体的质量和物体运动的速度．质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能越大。
3、一切运动的物体都具有动能，静止的物体动能为零，匀速运动且质量一定的物体(不论匀速上升、匀速下降，匀速前进、匀速后退，只要是匀速)动能不变。
功的原理 知识讲解
功的原理【学习目标】1、知道功的原理，知道使用任何机械都不省功；2、知道什么是有用功、额外功和总功；3、理解机械效率及其影响因素；4、理解机械效率的计算及公式。
【要点梳理】要点一、功的原理使用任何机械都不省功。
要点诠释：1、 功的原理对任何机械都适用。
2、 使用机械可以省力，或省距离，或改变动力的方向，使用方便等好处。
要点二、有用功、额外功、总功1、有用功：为了达到某一目的而必须做的功。
如提沙子上楼时对沙子做的功就是有用功。
利用机械工作时对工作目的物做的功叫有用功。
2、额外功：对人们完成某件事情来说没有用，但又不得不做的功，如提沙子上楼时对桶、滑轮等做的功就是额外功。
3、总功：使用机械时，动力做的功，例如：用桶从井中打水。
由于工作目的是水，所以对水做的功是有用功，对桶做的功是额外功，人在整个提水过程中做的功是总功。
要点诠释：1、总功是有用功与额外功之和，即W 有+W 额外=W 总2、额外功的产生是因为利用机械做功时，除了对工作目的物做功外，还要克服机械本身的摩擦力或重力做功。
要点三、机械效率为了表示有用功在总功中所占的比例，物理学中引入了机械效率，它等于有用功W 有与总功W 总之比，符号为η。
要点诠释：1、公式为总有W W =η，式中η表示机械效率，它是一个百分数。
η的值越大，表明有用功在总功中所占的比例越大，做功的效率越高。
2、η的值总小于100%，由于机械本身的摩擦力或重力不可能为零，所以额外功总是存在的，即有用功总是小于总功。
要点四、机械效率的几个推导公式求简单机械的机械效率是初中物理教学的重点内容，也是近年来中考的热点问题。
由于计算中涉及到总功、有用功、额外功等抽象概念，特别是滑轮组的机械效率题目中，同一滑轮组在不同负载情况下机械效率不同，有用功在具体情况中的形式不同，隐含条件的渗入，以及特殊形式的滑轮组等等，在学习的过程中常感觉困惑，易造成错解。
为了解决这类问题，同学们要搞清楚以下几点：要对机械效率公式进行归类细化根据对、、的具体理解，可以将机械效率的定义式进行如下归类：要点诠释：1、在竖直方向上，G是物体重，G动是动滑轮重，h是物体被提升的高度，也是动滑轮被提升的高度。
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轴
轮
像水龙头方向盘这样，轮子和轴固 定在一起转动的机械，叫轮轴。 大的叫轮，小的叫轴。
下面的机械是轮轴吗？如果是，找 出它的轮和轴。
轴
轮
轴
轮
找出生活中的轮轴
应用功的原理：
研究轮轴省力情况。
F×2πR=G×2πr 结论：F×R=G×r 即：F/G=r/R 也就是轮的半径是 轴的半径的几倍， 轮上所施加动力就 是轴上的阻力的几 分之一。
使用任何机械都不能省功．
⑴：对于理想机械而言W1=W2 ⑵对于实际机械而言W1<W2
不省功的原因是什么？
因省力的机械必费距离，省距离的机械一 定费力，而功=力×距离，省了多少力必定费 多少距离，所以力×距离不变，所以不能省 功．
思考：既然任何机械都不省功，但人们为 什么还要使用机械呢？
例1 一个人用杠杆提升一重为500N的重物时， 手下降的高度是１m时，重物被举高了0.2m， 该过程人做了多少功？人用的作用力多大？
斜 面 的 应 用
螺旋是也是斜面的一种应用
五、【拓展提高】 1、用一块长5m的木板，搭在离地面1m高的卡车车厢上， 用它把重1000N的货物匀速拉到车上，若不计摩擦，问人 需要用多大的拉力？需做多少功？OABFAG
2、如右图所示，G=300N，oA=1/3 OB,轮轴的轮半径是 轴半径的4倍，若不计机械本身的重力和摩擦力，要使杠 杆平衡，在轮的边沿的作用力多大？
实验内 容
物重 G（N）
提升高 度 h（m）
拉力 F（N）
拉力移 距离 S（m）
W不用机械
（J）
1
2 0.2 1.5 0.4 0.6 0.4
的功。即任何机械都不省功。
结论： 人们利用机械所做的功，大于或等于直接用手做
结论：W1=Gh（克服物体重力做功） W2=Fs（拉力做的功） W1=W2
功的原理
[第二课时]
回顾上节内容：
1、功的原理是什么？如何理解？ 2、什么是轮轴？轮轴的实质是什么？ 3、使用轮轴有哪些优点？
巩固练习：
1A、功的原理是 。 2B、一个人用50牛的力往下按杠杆，把一个物体举 高了0.5米，如果手 下降的高度是2米，这时人做了 _____焦的功，被举高的物体重 牛。 3B、有一轻质杠杆，动力臂是阻力臂的3倍，当用它 提升重力为30N的物体时，需施力为______N。若将 物体提升40cm，则动力作用点将移动______m。
O A
O A G G
FA
FA
B
B
解：不用机械直接用手做的功： W1=Gh=500N×0.2m=S 由功的原理: W2=W1=100 J 则: F=W2/S=100J/1m=100N 答：人做功100J,人用力100N
例2 一人把100Ｎ的重物送到10m高的楼 上，采用下述三种方法：用手直接提，使 用动滑轮，使用滑轮组，若不计摩擦和滑 轮的重力，在上述三种情况下，对重物做 的功（ ） A．用手直接提时最小； B．使用定滑轮时最小； C．使用滑轮组时最小； D．三种情况一样．
5A．根据功的原理分析下列说法，正确的是（ ） A．使用杠杆提高物体可以省功 B．使用省力杠杆必定要多移动距 离 C．使用滑轮提高物体一定省力 D．使用斜面提升物体一定既省 力又省功 6B．某人用滑轮组和轮轴分别把50kg重物提高2m，若忽略摩擦和 机械自重，则此人两次做功相比较（ ）A．使用轮轴大些 B．使 用滑轮组大些 C．一样大D．条件不足，无法判断. 7C.两辆车，大车的重力是小车的2倍，在相同的力作用下沿不同的 水平路面通过了相同的路程，则 （ ） A.力对大车所做的功比小车多 B.力对小车所做 的功多 C.力对两辆车所做的功相同 D.难以判断 8A、使用简单机械，下面目的达不到的是（ ） A.省力 B.省功 C.改变力的方向 D.少移动距离
分析：轮轴实际相当于杠杆，轮和轴的
中心O是支点，作用在轮上的力是动力F1， 作用在轴上的力是阻力F2，轮的半径OA就 是杠杆的动力臂L1，轴半径OB就是杠杆的 阻力臂L2。 由杠杆的平衡条件可知：F1×L1= F2×L2 即F×R=G×r
r
R
F
仔细观察，你能发现什么？
轮与轴的关系：
轴不变，轮越 大越省力。 轮不变，轴越 小越省力。
随堂测评： 1B．用滑轮组将重800N的重物提升1.5m，至少要做功 J． 2B．斜面高与斜面长之比为1：6，不计摩擦时，用200N的力可将 重 N的物体拉上斜面．若拉力共做1800J的功，则重物升 高 m． 3A．下列说法中，错误的是（ ） A．任何机械都不能做到既省力又省距离 B．省力的机械必定费 距离，这是功的原理的必然结果 C．功的原理对轮轴是不适用的 D．功的原理对任何机械都无 条件地适用 4C．将同一物体分别沿光滑斜面由A、B、C匀速提升到D处，如图 所示，其整个过程做功分别为WA、WB、WC则三个功的大小关系 是（ ） A．WA＞WB＞WC B．WA＝WB＝WC C．WA＜WB＜WC D．条件不足、无法判断
用力F直接将物体匀速提升h m， F对物体做功 W ＝Gh
F
动力臂为阻力臂的三倍 人利用杠杆将物体匀速提升h m 拉力 F 做的功
G W F s 3h G h 3
W W
使用动滑轮将重2N的物 体匀速提升0.2m．(已知 动滑轮重1N)
用滑轮做 功 W用机械 （J ） 不用滑 轮
斜面
应用功的原理：研究斜面 的省力情况。 斜面是一种省力机械
假设斜面很光滑，无摩擦．
根据功的原理：
W用 W不用
Gh F L F h G F
斜面长是斜面高的几倍，推 力就是物重的几分之一．
要使物作升高相同的高度， 斜面越长越省力．
例3、用一块长5m的木板，搭在离地面1m高 的卡车车厢上，用它把重1000N的货物匀速拉 到车上，若不计摩擦，问人需做多少功？需要 用多大的拉力？ 解：用手直接做的功: W1=Gh=1000N×1m=1000J 通过斜面做的功 W2=FS 由功的原理W2=W1=1000J,即: F=W2/S=1000J/5m=200N
功的原理及应用
——功的原理
做功的两个必要因素是什么？
作用在物体上的力 、物体在力的方向上通过的距离
简单机械的作用是什么？
省力 使用简单机械的作用省距离 改变力的方向
使用简单机械可以省力，或者省距离，能省功吗？
要把这个物体运到高处，有哪些方法？
用手直接把物体提上去．
用杠杆把物体提上去． 用动滑轮或滑轮组
配套练习： 4B、 斜面是生产和生活中经常使用的工具，它可以省 力。把物体放在斜面上向上推动，所施加的推力的大 小与斜面的______和________有关。如果斜面长为4 米，高为1米，把重为500牛顿的重物推到斜面的顶端 时，最少用___牛顿推力，最少做_____焦耳的功。
5C、有光滑斜面长25 米，高5米，把重为1000牛的物 体匀速拉到顶端，则沿斜面向上的拉力为多少牛顿？ 6C、用本身重可以忽略的动滑轮提起50牛的重物，人 对绳做的功是100焦，求动滑轮把物体提起的高度是多 少？