省功與省力

王穎婕

【摘要】 在進(jìn)行學(xué)習(xí)的過程中，物理學(xué)科是一門應(yīng)用性較強(qiáng)的學(xué)科，其因?yàn)楹蛯?shí)際生活聯(lián)系十分密切，因此我們?cè)趯W(xué)習(xí)的過程中就應(yīng)該就可以講物理知識(shí)和生活聯(lián)系起來，注重自身的物理學(xué)科的探究能力的培養(yǎng)以及自身熱愛物理、細(xì)心觀察生活的習(xí)慣。本文從高中重要的物理概念“功”和“力”的概念的角度出發(fā)，對(duì)省功和省力兩者之間的關(guān)系做出了一些探討，希望各位老師加以斧正。

【關(guān)鍵詞】 高中物理 功 力 省功 省力 概念分析

【中圖分類號(hào)】 G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A 【文章編號(hào)】 1992-7711（2018）01-176-01

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在分清省功和省力之間的關(guān)系，就應(yīng)該先應(yīng)該分清這兩個(gè)概念然后進(jìn)行深入的探討，不應(yīng)該對(duì)兩個(gè)概念存在誤區(qū)，因?yàn)槿绻姓`區(qū)的話，就會(huì)很難的進(jìn)行進(jìn)一步的學(xué)習(xí)，并且對(duì)自身進(jìn)行習(xí)題解析的過程也很難去加深理解。在高中物理學(xué)習(xí)的過程中，利用功能關(guān)系來解決力學(xué)問題是我們常用的解題方法，因此，在學(xué)習(xí)過程中更應(yīng)該掌握最基本的解題方式。特別是曲線運(yùn)動(dòng)以及變力作用下物理運(yùn)動(dòng)的問題，功能問題都是解決這類為題的重要手段，因此在這種問題上，應(yīng)該良好的進(jìn)行分析和解決。

一、“功”和“力”的概念

（一）“功”的概念

功是指如果一個(gè)物體受到力的作用，并且在力的方向上發(fā)生了一段位移，我們就說這個(gè)力對(duì)這個(gè)物體做了功。在物理學(xué)科中，功是表示力對(duì)位移的積累的物理量，因此這種物理量和機(jī)械能很相似，但又存在不同。功是標(biāo)量，其在國(guó)際上的單位為焦耳。換算關(guān)系是：1J=1N·m=1kg·m2·s-2.在這里有必要說明的是，如果一個(gè)力作用在物體上了，物體在這個(gè)力的方向上位移了，才能說力做了功，但是這個(gè)物理上有力的存在，卻不一定會(huì)做工。在我們高中物理的學(xué)習(xí)中，很明顯的一個(gè)例子就是在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，向心力由于其的方向是指向圓心的，但是物理卻是圍繞圓周做運(yùn)動(dòng)，沒有在力的方向上作用，這就導(dǎo)致了向心力沒有做功。從另一個(gè)角度來講，因?yàn)樵趧蛩賵A周運(yùn)動(dòng)的過程中，物理的動(dòng)能沒有發(fā)生變化，因此就沒有做功。又比如，放在桌子上的文具，盡管它受到桌子對(duì)他向上的支持力以及向下的重力，但是他沒有在力的方向上沒有位移，因此就沒有做功。功的概念是和力相關(guān)的，因此想要進(jìn)行省功的概念理解，就必須理解功的物理定義。

（二）“力”的概念

力在高中物理中是指物理對(duì)物理之間的作用，稱之為力，力是不可能脫離物體而單獨(dú)存在的，兩個(gè)不直接接觸的物體之間也有可能產(chǎn)生相互的作用力，比如萬有引力。力作用在物體上的效果是可以讓物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變的同時(shí)還能讓物體的形態(tài)發(fā)行改變。力具有其重要的三要素：力的大小、力的方向以及力的作用點(diǎn)。力的大小表示的是物體之間相互作用的強(qiáng)弱程度，而力的方向則是指力的作用線在空間中的方位和指向，力的作用點(diǎn)這是指物體之間相互作用的位置所在。力是矢量，是具有方向的，在力的表示過程中，是需要標(biāo)出力的方向以及力的作用點(diǎn)的。就如上文所提到的課桌上的文具，其受到兩個(gè)力的作用，重力和支持力，這兩個(gè)力達(dá)到了平衡，文具才會(huì)靜止在桌子上。這兩個(gè)力是大小相等、方向相反并且作用在一條直線上的。

二、省功與省力

（一）省功不省力

功是力和力的方向上距離的成績(jī)，在探討省功不省力的時(shí)候，就首先假設(shè)一個(gè)物體A在力F1的作用下在力的方向上進(jìn)行了位移s，這時(shí)，力的做功為w=f1*s，這個(gè)時(shí)候，我們假設(shè)力不變的情況下，如果功w減少，那么相應(yīng)的物體位移的距離也就會(huì)減小。因此，我們可以得出省功是在位移距離減少的情況下才能達(dá)到省功。根據(jù)公式w=fs，你如果用更大的力，在省功的條件下，那么用的力所作用的距離就會(huì)越短，就像我們?nèi)粘ｒT自行車一樣，蹬一圈走10米和蹬一圈走20米所用的力是不一樣的，顯然，等一圈走20米所用的力更大，做的功也就更多。

（二）省力不省功

在進(jìn)行完省功的假設(shè)之后，我們也應(yīng)該進(jìn)行省力的假設(shè)，能不能在省力的背景下做到該做的功呢？假設(shè)一個(gè)物體B，在力F2的作用下在力的方向上進(jìn)行了位移L，這是，力的做功為w=f2*L，我們假設(shè)功不變的情況下，想要達(dá)到相同的位移距離，就需要一樣大小的力，這就說明力和功是相互作用的，但是在實(shí)際生活中，可以利用機(jī)械做到省力，卻做不到省功。在機(jī)械運(yùn)動(dòng)中，怎樣的機(jī)械都是不可能圣公的，但是可以省力或者費(fèi)力，比如省力杠桿，費(fèi)力杠桿以及等比檔桿等等。

（三）省力與省功

在日常生活中，我們可以確定的是任何機(jī)械都是不省功的，功就是力和物體下力方向上位移的成績(jī)，因此，省距離的話就要在功一定的情況下用處更大的力，省力的話就要在功一定的情況下位移出的距離更長(zhǎng)。我認(rèn)為，任何機(jī)械都不省功的含義有兩層：第一層是“等于”，即是在人們使用機(jī)械時(shí)所做的功等于人們不使用機(jī)械時(shí)所做的功，兩者之間的功相等，也就是說不省力也不費(fèi)功。但是再簡(jiǎn)單機(jī)械中，摩擦力以及機(jī)械自身的重力都可以忽略不計(jì)的情況下，這個(gè)規(guī)律是可以成立的。第二層是“大于”，也就是說使用機(jī)械時(shí)所做的功大于人們不使用機(jī)械時(shí)所作的功。這種情況下，不省功反而會(huì)費(fèi)功。這是指大部分情況下，機(jī)械鎖克服自身重力和摩擦力做的功不能忽略不計(jì)，因此就會(huì)大于人們不適用機(jī)械時(shí)所做的功。但是省力則是和功息息相關(guān)的，省力是要比不省力多出移動(dòng)距離的，并且功的大小總不變。

結(jié)語

在進(jìn)行學(xué)習(xí)的過程中，一定要學(xué)會(huì)積極地探究來實(shí)現(xiàn)自身物理探究能力的提升，物理學(xué)科是需要不斷的深入理解和學(xué)習(xí)的，因此省力和省功都是相對(duì)的，人們可以利用機(jī)械來進(jìn)行省力，讓工作更有效率，但是省功卻是不能做到的，因?yàn)槲矬w在力的作用下達(dá)到的位移說做的功是不變的，因此在外部條件的限制下，只能做到省力，而做不到省功。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1]王妮.高中物理“功”教學(xué)探討[J].教育參考.2016.

[2]趙鎷碧做“功”與做“工”.[J].教育.2017.endprint