額外功(無用功)

額外功

無用功一般指本詞條

額外功,力學術語,意思是在達成某種目的時,除做有用功之外所做的非必要性的功,額外功加有用功就是總功

基本介紹

  • 中文名:額外功
  • 表達式:W額 = W總 – W有
  • 定義:在達成某種目的時除做有用功之外所做的非必要性的功
  • 注意:額外功是非必要性的
說明,計算公式,主要區別,來源,

說明

例一,用輪軸(轆轤)從井中提水,加在輪上的動力做的功是總功,它等於F·2πR·n,式中F為動力,R為輪半徑,N為輪轉過的圈數。水被提上來,對水做的功是有用功,它等於G·H,式中G為水重,h是提水的高度。為了把水提上來,要用水桶,就要對水桶做功,使用輪軸還要克服摩擦力做功,這兩部分功為了達到提水目的而不得不額外做的無用功,所以叫額外功。

計算公式

額外功 W額 = W總 – W有 = G動 H(忽略輪軸間摩擦的動滑輪滑輪組)= F(摩擦力)· L(斜面
橫版滑輪 W額 = F摩S
額外功可以通過減小摩擦力等方法減小

主要區別

有幾個詞必須注意,“有用”,“沒有用”、“非必要性”。在教學時必須讓學生明白這幾個詞,同時可以從機械做功的目的去分析。我從學生身邊最熟悉的將一桶水搬起裝到飲水機上進行分析,具體我是這樣引導的:飲水機里的水沒有了,哪位同學能將旁邊這桶“水”裝上去?學生裝上後我又問:“剛才的過程中這位同學做功了嗎?”同學們都異口同聲的回答:“做了。”“但他不是按照我的要求完成任務的。”學生們有些納悶了,我繼續解釋道:“我的目的是讓這位同學把水搬上去,但他不但搬了水,還把桶也搬上了。”這時同學們急忙解釋道:“水必須要用桶裝著呀。”“對,剛才這位同學做的功中,一部分是對水做的功,一部分是對桶做的功。從做功的目的來看,同學對水做的功是‘有用的’,稱為有用功,而對桶做的功是為了達到目的額外做的功,我們稱它為‘額外功’,‘有用功’加上‘額外功’就是這位同學做的‘總功’。”然後再引導學生分析課本上搬運沙子的例子,提問:
1.在把沙子從一樓運上三樓的過程中,每種方法中各對哪些物體做了功?
2.無論他採取哪種方法都必須做的功是他對什麼做的功?
3.在幾種不同的方法中他做的非必要性的功分別是什麼?
學生討論、思考、比較、分析得出在上面的活動中,將沙子提升到一定的高度是我們的目的,所做的功是有用功。動力對動滑輪做的功是總功。在使用動滑輪提升重物時,用來克服摩擦做的功,把動滑輪提升做的功,對我們沒有用但又不得不做的功叫額外功。三者之間的關係是:W總=W有+W額。在剛才所列的三種運沙方法中,你認為哪種方法最好?哪種方法最差,為什麼?結合實驗,引導學生分析有用功、額外功、總功的問題,使學生認識到動力對機械所做的功是總功,機械對重物所做的有用的功是有用功,機械克服自身重力和摩擦所做的功是額外功。

來源

簡單機械的額外功來源時指出:
1.機械本身的重力;
2.相對運動零件間的摩擦。就滑輪組而言,機械的重力主要來自動滑輪的重力。

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