功,,也叫機(jī)械功,,是物理學(xué)中表示力對(duì)物體作用的空間的累積的物理量,功是標(biāo)量,,大小等于力與物體在力的方向上通過(guò)的距離的乘積,,國(guó)際單位制單位為焦耳?!肮Α币辉~最初是法國(guó)數(shù)學(xué)家古斯塔夫·科里奧利創(chuàng)造的,。
功,也叫機(jī)械功,。如果一個(gè)物體受到力的作用,,并在力的方向上發(fā)生了一段位移,我們就說(shuō)這個(gè)力對(duì)物體做了功,。功是物理學(xué)中表示力對(duì)位移的累積的物理量,。與機(jī)械能相似的是,,功也是標(biāo)量,,國(guó)際單位制單位為焦耳,。1J=1N·m=1kg·m2·s-2 “功”一詞最初是由法國(guó)數(shù)學(xué)家賈斯帕-古斯塔夫·科里奧利創(chuàng)造。
功的定義(一維)
在一維運(yùn)動(dòng)(即在一條直線上的運(yùn)動(dòng))中,,如果物體因?yàn)榱從A運(yùn)動(dòng)到B,,位移了x,物體做了W的功,。
如果物體做勻速運(yùn)動(dòng)(速度可為0),,那么物體總功為零;
如果物體受到的力合力為F,,而初運(yùn)動(dòng)和末運(yùn)動(dòng)的位移方向與F相同,,那么這個(gè)物體做正功;
如果物體受到的力合力為F,,而初運(yùn)動(dòng)和末運(yùn)動(dòng)的位移方向與F相反,,那么這個(gè)物體做負(fù)功;
功是標(biāo)量,,功的正負(fù)不代表大小,, 3J的功比-5J的功小。
做功的兩個(gè)因素:
1.作用在物體上的力
2.物體在這個(gè)力的方向上移動(dòng)的距離
注:功的公式只能計(jì)算一個(gè)力或一個(gè)合力所做的功,,如要算總功,,需用速度與質(zhì)量的公式。
如果一個(gè)力作用在物體上,,物體在這個(gè)力的方向上移動(dòng)了一段距離,,力學(xué)里就說(shuō)這個(gè)力做了功。即使存在力,,也可能沒(méi)有做功,。例如,在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中,,向心力沒(méi)有做功,,因?yàn)樽鰣A周運(yùn)動(dòng)的物體的動(dòng)能沒(méi)有發(fā)生變化。同樣的,,桌上的一本書,,盡管桌對(duì)書有支持力,但因沒(méi)有位移而沒(méi)有做功,。
總的來(lái)說(shuō)不做功的情況有三種:不勞無(wú)功,、有勞無(wú)功和垂直無(wú)功。(不勞無(wú)功:只移動(dòng)了距離,,但在這移動(dòng)的方向上沒(méi)產(chǎn)生力,,即0·Fs·cosα=0焦耳,;有勞無(wú)功:只有力,卻在力的方向上沒(méi)有移動(dòng)一定的距離,,F(xiàn)·0·scosα=0焦耳,;垂直無(wú)功:物體既受到力,又通過(guò)一段距離,,但兩者方向互相垂直,,F(xiàn)scos90°=Fs·0=0J。)
熱傳導(dǎo)不被認(rèn)為是做功,,因?yàn)槟芰勘晦D(zhuǎn)化成了微觀原子的振動(dòng)而非宏觀的位移,。
PS:功的實(shí)質(zhì)就是力的空間累積。
力與物體在力的方向上通過(guò)的距離的乘積稱為機(jī)械功(mechanical work),,簡(jiǎn)稱功,。
功定義為力與位移的內(nèi)積。其中,,W表示功,,F(xiàn)表示力,而dx表示與外力同方向的微小位移,;上式應(yīng)表示成路徑積分,,a 是積分路徑的起始點(diǎn),b是積分路徑的終點(diǎn),。為了了解物體受力作用,,經(jīng)過(guò)一段距離后所產(chǎn)生的效應(yīng),而定義出功的概念,。
功是標(biāo)量,,所以功的正、負(fù)不表示方向,。功的正負(fù)也不表示功的大小,。它僅僅表示是動(dòng)力對(duì)物體做功還是阻力對(duì)物體做功,或者說(shuō)是表示力對(duì)物體做了功還是物體克服這個(gè)力做了功,。若要比較做功的多少,,則要比較功的絕對(duì)值,絕對(duì)值大的做功多,,絕對(duì)值小的做功少,。功是能量變化的量度,做功的多少反映了能量變化的多少,,功的正負(fù)則反映了能量轉(zhuǎn)化的方向(注意:不是空間的方向)
判斷一個(gè)力對(duì)物體是否做功,,可根據(jù)該力和物體位移方向的夾角是否為90°,或力與物體速度方向的夾角是否總是90°來(lái)確認(rèn)力是否對(duì)物體做功。夾角大于90°時(shí)功為負(fù),,夾角小于90°時(shí)功為正,。
國(guó)際單位制中功的單位為焦耳(J)。焦耳被定義為用1牛頓的力對(duì)一物體使其發(fā)生1米的位移所做的機(jī)械功的大小,。量綱相同的單位?!っ子袝r(shí)也使用,但是一般?!っ子糜诹?,使其跟功和能區(qū)別開,。
在國(guó)際單位中,,功的單位是焦耳,簡(jiǎn)稱“焦”,,符號(hào)為J,,單位為J 1J=1N·m由英國(guó)物理學(xué)家焦耳(James Prescott joule,1818~1889)對(duì)科學(xué)的貢獻(xiàn)而命名的,。
非國(guó)際單位制單位包括爾格,、英尺·磅、千瓦小時(shí)(kW·h),、大氣壓力,、馬力小時(shí)(HP·h)。而由于具有相同的物理量─熱能,,偶爾會(huì)見到以熱量熱能形式表示的測(cè)量單位,,如:卡路里(cal)、BTU等,。
方法一:
做功相同,,比時(shí)間。時(shí)間越短,,做功越快,。
方法二:
時(shí)間相同,比做功,。做功越多,,做功越快。
方法三:
做功和時(shí)間均不相同,,比比值,。做功/時(shí)間的值越大,做功越快,。
一個(gè)物體對(duì)外做了多少功,,它就減少了多少能量。反之,,外界對(duì)一個(gè)物體做了多少功,,這個(gè)物體的能量就增加了多少,。(功與能單位相同)