例1.课本p.110上的〔例题〕是功的计算公式的应用示范。分析过程中应使学生明确:推力f对箱子所做的功,实际上就是推力f的水平分力fcosα对箱子所做的功,而推力 f的竖直分力fsinα与位移s的方向是垂直的,对箱子不做功。
例2.如图3所示,abcd为画在水平地面上的正方形,其边长为a,p为静止于a点的物体。用水平力f沿直线 ab拉物体缓慢滑动到b点停下,然后仍用水平力f沿直线bc拉物体滑动到c点停下,接下来仍用水平力f沿直线cd拉物体滑动到d点停下,最后仍用水平力f沿直线da拉物体滑动到a点停下。若后三段运动中物体也是缓慢的,求全过程中水平力f对物体所做的功是多少?
此例题先让学生做,然后找出一个所得结果是w=0的学生发言,此时会有学生反对,并能说出w=4fa才是正确结果。让后者讲其思路和做法,然后总结,使学生明确在每一段位移a中,力f都与a同方向,做功为fa,四个过程加起来就是4fa。强调:功的概念中的位移是在这个力的方向上的位移,而不能简单地与物体运动的位移画等号。要结合物理过程做具体分析。
例3.如图4所示,f1和f2是作用在物体p上的两个水平恒力,大小分别为:f1=3n,f2=4n,在这两个力共同作用下,使物体p由静止开始沿水平面移动5m距离的过程中,它们对物体各做多少功?它们对物体做功的代数和是多少?f1、f2的合力对p做多少功?
此例题要解决两个方面的问题,一是强化功的计算公式的正确应用,纠正学生中出现的错误,即不注意力与位移方向的分析,直接用3n乘5m、4n乘5m这种低级错误,引导学生注意在题目没有给出位移方向时,应该根据动力学和运动学知识作出符合实际的判断;二是通过例题得到的结果,使学生知道一个物体所受合力对物体所做的功。等于各个力对物体所做的功的代数和,并从合力功与分力功所遵从的运算法则,深化功是标量的认识。
解答过程如下:位移在f1、f2方向上的分量分别为s1=3m、s2=4m,f1对p做功为9j,f2对p做功为16j,二者的代数和为25j。f1、f2的合力为5n,物体的位移与合力方向相同,合力对物体做功为w=fs=5n×5m=25j。
例4.如图5所示。a为静止在水平桌面上的物体,其右侧固定着一个定滑轮o,跨过定滑轮的细绳的p端固定在墙壁上,于细绳的另一端q用水平力f向右拉,物体向右滑动s的过程中,力f对物体做多少功?(上、下两段绳均保持水平)
本例题仍重点解决计算功时对力和位移这两个要素的分析。如果着眼于受力物体,它受到水平向右的力为两条绳的拉力,合力为2f。因而合力对物体所做的功为w=2fs;如果着眼于绳子的q端,即力f的作用点,则可知物体向右发主s位移过程中,q点的位移为2s,因而力f拉绳所做的功w=f•2s=2fs。两种不同处理方法结果是相同的。