【内容简介】12.1 学习提要 12.1.1 功的概念 1.功 如果一个物体在力的方向上通过一段距离，我们就说这个力对物体做了功。功的大小等于作用在物体上的力与物体在力的方向上通过的距离的乘积。功的符号为W。 2. 功的计算公式 W=Fs，其中W表示功，F表示力，s表示物体在力的方向上通过的距离。 3. 功的单位 在国际单位制中，功的单位是焦耳，简称焦（J）。1焦=1牛•米（1J=1N•m） 12.1.2  功率的概念 1.功率的物理定义 功率是表示做功快慢的物理量，功率的符号是P。功率大就表示在同样的时间内力所做的功多，或者完成同样的功所用的时间较少。 2.功率的定义 单位时间内所做的功，叫功率。 功率的定义式为P=W/t ，其中P表示功率，W表示功，t表示完成的时间。 3.功率的单位 在国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦（W）。1瓦=1焦/秒（1W=1J/s）。除了瓦以外有时还用千瓦（kw）做功率的单位，它们的换算关系是1kw=1000w。 12.1.3  功的原理 使用任何机械都不能省功，这个结论称为功的原理。 使用机械可以省力，但必须多移动距离，也可以省距离，但必须多费力。既省力又省距离的机械是不存在的。功的原理不仅适用于简单机械，也适用于各种复杂的机械。    12.2 难点解释 12.2.1 理解“功”的意义 物理学中的“做功”与日常生活中的“做工”或“工作”的含义不同。在物理学中，“做功”是指作用在物体上的力F和物体在力的方向上通过的一段距离S这两个必要因素同时存在的物理过程。这两个因素缺一不可，缺少了其中任何一个条件，物理上就说没有做功。 根据做功的两个必要因素，下面三种情况中力没有做功。 （1）物体受到力的作用，但没有通过距离。例如人用力推一个笨重的物体而没有推动；一个举着物体不动，力都没有对物体做功。 （2）物体不受外力，例如物体由于惯性做匀速直线运动，物体虽然通过了一段距离，但物体没有受到力的作用，没有力做功。 （3）物体通过的距离跟它受到的力的方向垂直。例如人在水平面上推车前进，重力的方向是竖直向下的，车虽然通过了距离，但在重力方向上没有通过距离，因此重力没有对车做功。 12.2.2 理解功率的另一个单位：马力 日常生活中人们经常说，这台手扶拖拉机是10马力的，那辆汽车是75马力的，这台空调是1匹、1.5匹等等。匹或马力在历史上是常用的功率的单位，现在国际单位制中已不采用，但在日常生活中还在使用。关于马力的来由，18世纪后半叶，由于改进蒸汽机而出名的英国发明家瓦特（1736-1819），为了找到功率的计量单位，日夜苦思冥想。有一天，他从邻近的酒坊里借了一匹特别强壮的马，找来一根绳子，绳子的一端拴在马上，另一头绕过定滑轮绑在1000磅（1b）的重物上。马向前跑，重物就向上提升。当时马用了1min时间把重物提升了33英尺（ft），功率是550磅英尺/秒（1b•ft/s）。瓦特就把这个功率定义为1马力，用它作文功率的单位。由于换算起来很不方便，我国和世界上绝大多数国家后来都规定1马力=735W。 需要注意的是，马力只是功率的单位，不是一匹马的功率。在长时间内一匹马做功的功率一般只有0.4~0.6马力。在特殊情况下，像马车陷在泥地里，一匹壮马能够产生近10马力的功率，把车子拉出来。人正常劳动的功率一般是0.05~0.1马力。 12.2.3 理解p=F•v的物理意义 功率是表示做功快慢的物理量。功率的大小跟功和做功的时间两个因素有关，并由它们的比值决定。由功率的定义式P=W/和功的计算式W=Fs，可推导得到P=F•v，即已知力与速度 可以计算功率。当作用在物体上的力不变，利用P=F•v，计算功率时，若速度是运动物体在某一时刻的速度，则功率就对应于该时刻的功率，速度改变，且方向与F一致时，则计算出的功率也随v改变而改变。例如汽车爬坡时，由于汽车发动机的功率是一定的，根据公式P=F•v可知，汽车的牵引力跟速度成反比，牵引力较大时，速度相应减小。司机采取的措施是换挡降速，以获得较大的牵引力。 12.2.4 如何理解功的原理 在不考虑摩擦和机械自重的情况下，可以得出：使用任何机械时，人们所做的功，都等于不用机械而直接用手所做的功。我们把它叫做理想机械。在理想机械中，动力对机械所做的功等于机械对物体所做的功。例如使用斜面提升重力为G的物体，斜面长和高分别为L和h，用沿斜面方向的拉力F将物体拉到斜面的顶端。在不考虑斜面摩擦的情况下，利用机械（斜面）做的功W1=W2，即FL=Gh，得到F=h/L•G。说明利用斜面提升物体时，沿斜面方向的拉力F是物体重力G的h/L倍，因此使用斜面可以省力。 考虑摩擦和机械自重的机械，又叫实际机械。在实际机械中， 人们对机械所做的功W总等于不用机械直接对物体所做的功W有用 与使用机械不得不做的额外功W额外之和，即W总=W有用+W额外。 综上所述，功的原理对所有机械，包括理想机械、实际机械、考虑摩擦还是不考虑摩擦的机械等，都普遍适用。因而人们称它为“黄金定律”。 ..........