Question

初中物理有用功，总功为什么要用复杂的方式来例证？

请教一个问题，在一个长度为5m的斜面上将重为100kg的物体由底面推到顶部，推力为200kg，斜面有磨擦力且为100kg，看了很多例题，说有用功W有=Gh，这很好计算，我想问的问题有两个：一个是，我不断地调整这个斜面，最高时斜面高度为4m，最低时斜面高度只有0.0001m,？请问有用功是多少？另一个问题是，我理解有用功是克服了重力及磨擦力的双重作用，为何只用重力计算有用功，换个角度来思考，如这个斜面高差为1米，将物体推上去，计算一次有用功，接下来再次计算，此时将斜面调平，人先将物体在5m外将其举高一米放在已调平的斜面上，再将其推到目的地，如何计算有用功呢？（实际就是将斜面推动分解为垂直举升及水平移动）。（实在汗颜，小孩在上初中，他问我，当高差一定时，斜面由接近90度变成接近0度，当然斜面长度也在不断变化，将物体推上去的有用功是一样的吗？看了很多例题，搞不明白）。
回到开头的问题，为何非要用滑轮组之类的来讲有用功，直接用推力推动物体来讲有用功不是更清晰吗？
斜面做功，如在一定角度的斜面上，平行斜面的推力可以分解为水平力及垂直力，这两个力分别对物体做功，于是物体沿斜面位移。其位移也可分解为垂直位移及水平位移，这二者的矢量合即是物体沿斜面位移量。简单说，当斜面的角度正好满足勾股定理时，即斜面推力为5N，可分解为水平4N，垂直力3N，如物体在斜面上移动5m，按书本上的说法总功=5*5=25j。现在计算分解做功，垂直方向对物体做功=3*3=9j; 水平方向对物体做功=4*4=16j，则两个不同方向上做的功应和总功是矢量关系才对。当物体在斜面匀速运动时，其重力应等于垂直力，水平力=磨檫力（不考虑空气阻力及磨檫力转换为热能的损耗），这样分析有什么问题吗？再往下，如何区分哪个力做的是有用功，哪个力做的是无用功？否则，很多例题最后算机械效率是否存在问题？由机械效率推算出磨擦力做功的公式根本就是将其当做无用功，那么，为何不直接定义克服磨擦力所做的功是无用功呢？如此，在原理上是否又推导出匀速水平移动物体所做的是无用功，显然和教科书上说的相互矛盾。求解惑！

Answer 1

一看就是个物理渣，推力只可以是2000N，不可以是200kg
斜面的目的是把物体提高一定高度，提高这一定高度所做的功是有用功
人对箱子做的有用功等于重力对箱子的功
所以用重力计算有用功
你把问题捋一捋，工整明了点，不然一大堆字看不懂

Answer 2

有用功，额外功，总功都是由具体问题具体题意来确定。

Answer 3

你这是搞混淆了有用功的定义。只要你明白什么是有用功这些就都很容易解决

追问

愿闻其祥，就是有些不明白。在水平的地方，克服摩擦力所所做的功应是有用功吧，在垂直的地方，克服重力所做的功是有用功吧。但是在有坡度的地方，既克服重力又克服摩擦力所做的功不应该是二者之和吗？例如这个坡度无限接近水平或无限接近垂直，单独只计算一个方向，原理上说不过去。

追答

克服摩擦力所做的功是额外功，有用功是指真正起作用的，使物体在力的方向上移动了距离的功。克服摩擦力做的功只是用来移动物体时所做的额外的功。

追问

有用功是指真正起作用的，使物体在力的方向上移动了距离的功。

沿斜面的力可分解为水平分力和垂直分力，水平分力是使物体产生水平移动的力，垂直分力是使用物体举升的力。有水平分力，有水平方向的位移，单独看，其做的不是有用功吗？

追答

其实你可以这样理解有用功是必须要做的功，额外功是实现目标时不得不做的功。就像你想开一辆车出去玩一样，你买一辆车回来的钱就好比有用功，可是你还得给车子加油啊，而加油钱就好比额外功。这是你不得不做的东西。可是你又不能说你买这辆车回来是花了车价加油钱嘛对不对。

追问

非常感谢您耐心的回答，比如在一个水平的地方，推动物体，推力为F1，地面摩擦力为F2，推动距离为S，物体重G。那W总=？W有=？。有了这一前提，将水平面倾斜1度，这时就有一个非常小的斜度了。同理推动这个物体移动距离S，其同时在垂直方向上移了h。那总功=？有用功=？。假如s=5m，h=0.001m，F1=10N，F2=9N，G=1N。再计算一下两种情况下的机械效率，会出现什么情况呢？

追答

情况是一样的啊，斜面就等于一个简单机械。也有它的机械效率。而如果同一个机械，做的有用功越大，机械效率也同时在增大。前者没有用到机械。因此也没有做额外功。所以机械效率就是1啊

Answer 4

不管怎样，先给你这位为小孩解答问题的好爸爸666个赞！！！