机械功、功率

1 4 2 机械功机械功 一 功一 功 1 定义 一个力作用在物体上 且物体沿力的方向通过了一段距离 物理学上称这个力对物体做了机械功 简 称做了功 2 机械功的两个必要必要因素 1 作用在物体上的力 2 物体在力的方向上通过的距离 必要 一个都不能少 必要 一个都不能少 3 认识几种不做功的情况 1 有力 但是在力的方向上通过的距离为零 劳而无功 2 有距离 但是在运动方向上物理没有力的作用 惯性 不劳无功 3 有力 也有距离 但是力和运动方向是相互垂直的 垂直无功 例 例 判断下列情况中 人有没有对所带的皮箱做功 a 人用力提放在地上的皮箱 但是没有提起 b 人再次用力 把皮箱提起 c 人用力提着皮箱站在原地不动 d 人把箱子放在电梯上 一起随电梯上升 e 人提着箱子在水平路面上匀速前进了 50m f 人提着箱子上楼 4 功的大小计算 功的计算公式功的计算公式 W Fs s 必须是在力 F 的方向上移动的距离 单位 焦耳 应用功的公式注意 分清哪个力对物体做功 计算时 F 就是这个力 公式中 S 一定是在力的方向上通过的距离 强调对应 例 1 关于功的概念 下列说法中正确的是 A 力对物体做功多 说明物体的位移一定大 B 力对物体做功少 说明物体的受力一定小 C 力对物体不做功 说明物体一定无位移 D 功的大小是由力的大小和物体在力的方向上的位移的大小确定的 例 2 一个人先后用同样大小的力 F 将不同质量的物体分别在光滑水平面 粗糙水平面和粗糙斜面上沿力 的 方向移动相同的距离 S 如图所示 该力在这三个过程中所做的功分别为 W1 W2 W3 关于 它们之间的大小关系说法正确的是 A W1 W2 W3 B W1 W2 W3C W1 W2 W3D W1 W2 W3 例 3 放学后 某同学背着重 40N 的书包沿水平路面走了 200m 又登上大约每层高 3m 的四楼才回到家 则他在回家的过程中对书包所做的功约为多少 2 二 功率二 功率 例例 1 一位同学提着书包从 1 楼提到 5 楼 一次快跑 一次慢走 他发现快跑时会气喘吁吁 慢走到 5 楼就 不会感觉很累 那么他两次提力所做的功一样吗 为什么两次做功相同 产生的效果却不同呢 例例 2 2 在建筑工地上 利用吊机或者人工将一大堆砖头从地上搬到五楼 你会选用什么方法 请说说你的看 法 这里就涉及到 做功的快慢 那么如何比较做功的快慢呢 和比较物体运动快慢一样 比较物体做功快慢有两种方法 a 做相同的功 比较所用时间的多少 时间越少 做功越快 b 相同的时间内 比较做功的多少 做功越多 做功就越快 c 如果做功的多少和所用时间都不同 就比较单位时间内所做功的多少单位时间内所做功的多少 单位时间内做功越多 做功就越 快 为了比较物体运动快慢 我们引入了速度的概念 为了比较物体做功的快慢 我们引入功率的概念 1 功率定义 单位时间内所做的功 2 物理意义 表示做功快慢的物理量 3 公式 说明 式有极大的用处 但由于书本没出现 被绝大多数同学忽视 它的含义是某力 F 产生的功率 P 等于力 F 与 F 的速度 V 的乘积 4 单位 瓦特 简称瓦 W 常用单位 kW k 1000 1w 1J s 表示 1 秒钟内所做的功为 1J 比较运动的快慢比较做功的快慢 比 较 方 法 1 通过相同的路程比较运动时间 2 相同运动时间内比较路程 比 较 方 法 1 完成相同的功比较所用的时间 2 相同的时间内比较做功的多少 物理意义 表示物体运动的快慢物理意义 表示物体做功的快慢 定义 物体在单位时间内通过的路 程的多少 定义 单位时间内物体做功的多 少 速 度 公式 速度 v 时间 路程 t s 功 率 公式 功率 P 时间 功 t W 3 思考 做功多的物体 功率一定大吗 功率小的物体 做功一定慢吗 例 1 下列说法中正确的是 A 做功多的机器 功率就一定大 B 功率大的机器 做功就一定多 C 完成相同的功 耗时多的机器功率大 D 功率大的机器做功快 例 2 人在 3S 内做功 150J 求人的功率 例 3 起重机以 0 1 的速度 将一重为 4000 的重物匀速提高 5 起重机做功的功率是多少 Kw 例 4 重力 50 牛顿的物体 在 10 牛顿的水平拉力的作用下 以 0 2 米 秒的速度沿水平面匀速前进 4 米 则拉力做 功为 焦耳 拉力做功的功率为 瓦特 例 5 一台功率为 2kw 的机器 在 1min 内能做 J 的功 一台机器在 2min 内能将 5000N 的物体举高 60m 那么它的功率为 例 6 抽水机每秒钟能把 20kg 水抽到 15m 高处 它 30s 所做的功是 J 该抽水机的功率为 w 合 kW g 取 10N kg 例 7 王强同学用 20N 的水平拉力 经 5s 把一个重 100N 的物体沿水平方向匀速拉动了 10m 则此物体的速度 为 m s 在这段时间中拉力做功 J 拉力做功的功率是 W 例 8 一台机器的功率是 750 W 它表示的意思是 A 这台机器 1 分钟做的功是 750 W B 这台机器 1 分钟做的功是 750 J C 这台机器 1 秒钟做的功是 750 J D 这台机器 1 秒钟做的功是 750 W 例 9 甲 乙两个同学体重相同 都从一楼上到三楼甲走得慢 乙走得快 比较作功大小是 W 甲 W 乙 比 较功大小是 P 甲 P 乙 例 10 如图所示 放在水平桌面上重为 G 4N 的木块 在 F 3N 的水平拉力作用下 5s 内运动了 2m 在这个过 程中 重力 G 对物体做的功为 J 拉力 F 对物体做的功为 J 拉力 F 做功的功率为 W 例 11 甲用力推一辆小车 经过 3 分钟小车在力的方向上前进了 50 米 乙用同样大小的力推另一辆小车 经过 6 分钟小车在力的方向上前进了相同的距离 那么 A 甲和乙做的功一样多 B 甲做的功多 4 C 乙做的功多 D 乙的功率是甲的功率的两倍 例 12 为了增强体能 全班同学进行爬楼梯训练 体重 500N 的小刚在 10s 内连续爬楼梯的总高度为 7m 求 1 小刚爬楼梯所做的功 2 小刚爬楼梯的功率 一 选择题 1 下列关于功率的说法正确的是 A 功率大的机械比功率小的机械做功一定多 B 功率大的机械比功率小的机械做功一定少 C 功率大的机械工作时所用的时间一定少 D 功率大的机械工作时做功一定快 2 质量相同的两个人 沿同一路线登上一个小山头 一个人是快速跑上去的 另一个人是慢慢走上去的 那 么 A 两人登山所做的功相同 功率也相同 B 两人登山所做的功不相同 但功率相同 C 两个登山所做的功相同 但功率不同 D 两个登山所做的功不相同 功率也不同 3 李明同学快速地由一楼跑到三楼的过程中 他的功率与下列哪个值最相近 A 5W B 50W C 500W D 5000W 4 暑假中 明明和爸爸到花果山去游玩 同时他们进行了爬山比赛 已知明明和爸爸的体重之比为 2 3 从 山底分别沿两条不同的路线爬上同一山顶所用的时间之比是 3 4 则明明和爸爸爬山的功率之比为 A 2 3 B 1 2 C 9 8 D 8 9 5 某中学举行首届跑楼梯比赛 共有 20 名选手进入决赛 若要测量参赛者的功率大小 需测出的物理量是 A 登楼所用的时间 B 参赛者的体重 所登楼层的高度 C 参赛者的体重 所登楼层的高度以及登楼所用的时间 D 参赛者的体重 所登楼层的高度 登楼所用的时间以及参赛者通过的路程 6 甲 乙两同学进行爬杆比赛 爬到杆顶时 甲用了 9s 乙用了 10s 甲 乙两人质量之比是 5 6 则他们 爬竿的功率之比 P 甲 P 乙等于 A 3 4 B 4 3 C 25 27 D 27 25 二 计算题 起重机把一个质量为 0 5t 的工件在 15s 内提升了 6m 取 g 10N kg 求 1 起重机对工件所做的功 2 起 重机提升工件的功率 5 三 功的原理 做功的两个必要因素是什么 作用在物体上的力 物体在力的方向上通过的距离 简单机械的作用是什么 省力 省距离 改变力的方向 那么使用简单机械可以省力 或者省距离 能省功吗 我们来看一下 要把重物运到高处 有哪些方法 用手直接把物体提上去 用杠杆把物体提上去 用动滑轮或者滑轮组把物体提上去 1 内容 使用机械时 人们所做的功 都不会少于直接用手所做的功 即 使用任何机械都不省功 2 说明 对于理想机械而言 使用机械做功等于直接用手所做的功 对于实际机械而言 使用机械做功大于直接用手做的功 摩擦力 机械重力等 3 不省功的原因是什么 因为省力的机械必定费距离 省距离的机械一定费力 而功功 力力 x 距离距离 省了多少力 必定费多少距离 所以力力 x 距离距离不变 因此不能省功 4 既然任何机械都不能省功 但人们王司马还要使用机械呢 功的