初中物理之机械功的原理

初中物理之机械功的原理第一页，共二十一页，2022年，8月28日实例2：使用杠杆的情况：OFGSh设物体重200N，用杠杆把它提高0.1m若杠杆的动力臂L1=1.2m，阻力臂L2=0.6m把物体提高h=0.1m,所需动力为：F=100N动力移动的距离：S=0.2m动力所做的功：W1=FS=100N×0.2m=20J杠杆克服物体重力所做的功：

W2=Gh=200N×0.1m=20J结论：可见使用杠杆也不省功。这里我们没有考虑杠杆的自重以及摩擦的影响。第二页，共二十一页，2022年，8月28日实例3：用动滑轮提升重物：GF设物体重G=200N，当物体被匀速提升：h=0.2m时，手的拉力F=100N，手移动的距离S=0.4m拉力所做的功W1=100N×0.4m=40J动滑轮克服物体重力所做的功：W2=200N×0.2m=40J结论：使用动滑轮也不省功。机械功的原理：大量的实验和研究表明，使用机械时动力对机械所做的功等于机械克服阻力所做的功，也就是说使用任何机械都不省功。第三页，共二十一页，2022年，8月28日2、机械功原理的应用：[例题]斜面长为L，高为h，将重为G的物体沿斜面匀速推到车上，若不计摩擦，沿斜面方向的推力多大？解：沿着斜面把物体匀速推上，推力所做的功:W1=FL不用斜面直接把物体匀速提高到车上，克服重力所做的功:W2=Gh根据功的原理：W1=W2

即：FL=Gh所以：FGhL＝该式表示：斜面长是斜面高的几倍，所用的推力就是物体重力的几分几一。第四页，共二十一页，2022年，8月28日练习：一个斜面长3m，高0.5m，如果不考虑摩擦，要将一个重力为300N的箱子，沿斜面拉上顶端，问所需的拉力为多大？解：已知L=3m、h=0.5m、箱子的重力G=300N由：FGhL＝得：FGhL＝＝0.5m3m×300N=50N答：所需推力为50N第五页，共二十一页，2022年，8月28日3、联系实际：

（1）骑自行车上坡，常走S形路线；（2）山区公路盘旋曲折；（3）南浦大桥上盘旋的引桥；都是为了增大爬坡的距离，相当于增加斜面的长度，因而在把物体提高相同高度的条件下达到省力的目的。第六页，共二十一页，2022年，8月28日1．如图47所示，AB=3AE，AC=2AE，AD=1.5AE。若把物体沿AB、AC、AD三个斜面匀速地拉到顶端A时，（不计摩擦）则[]A．沿着AB用的拉力小，做功多．

B．沿着AC用的拉力小，做功多．

C．沿着AD用的拉力大，做功少．

D．沿着三个斜面用的拉力不相等，做功一样多．2．分别用杠杆、斜面和滑轮组将同一物体举到相同高度，做的功[]

A．杠杆最多．B．斜面最多．

C．滑轮组最多．D．一样多．

DD第七页，共二十一页，2022年，8月28日4．某工人用一个动滑轮提升物体，如图所示，他作用在绳端的拉力F是200牛顿，如果使物体升高5米，拉力F所做的功是[]A．4000J．B．2000J．

C．1000J．D．19600J．B第八页，共二十一页，2022年，8月28日6．用一根杠杆在2秒内，把一个重200牛顿的物体匀速举高0.2米，而杠杆的动力作用点下降1米，则动力做的功是______焦耳，动力是______牛顿，动力臂与阻力臂之比是______．404051第九页，共二十一页，2022年，8月28日某同学研究物体做功快慢与哪些因素有关，他分别用九台小电动机匀速提起不同的重物，利用相关仪器测出做功时间、重物的重力和提起的高度，并通过计算得出电动机做功的多少。该同学把九台小电动机分成三组，观察到每组的做功快慢相同，且第一组做功最快，第二组其次，第三组最慢。实验中记录的有关数据分别如表一、表二、表三所示。（1）分析比较实验序号

的数据及相关条件，可得出的初步结论是：做相同的功，电动机所用时间越短，做功越快。第十页，共二十一页，2022年，8月28日（2）分析比较实验序号4与7（或5与8，或6与9）的数据及相关条件，可得出的初步结论是：

。（3）请进一步综合分析比较表一、表二、表三中的数据及相关条件，并归纳得出结论。（a）分析比较表一、表二或表三，可初步得出：

；（b）分析比较表一、表二和表三，可初步得出：

。第十一页，共二十一页，2022年，8月28日14.6功率一、功率的概念在物理学中，我们有时候仅知道做功的多少还不够，往往还需要知道做功的快慢。为了表示物体做功的快慢，引入了功率这个物理量。比较做功快慢的方法一：

做相同的功，比较所需时间的长短；方法二：相同时间，比较所做功的多少；第十二页，共二十一页，2022年，8月28日二、功率的定义：

单位时间内完成的功叫功率。如果用W表示功，t表示完成这些功所需时间，P表示功率，就可得功率的计算公式：PWt＝在国际单位制中，功的单位是焦（J），时间的单位是秒（S），所以功率的单位是焦/秒，焦/秒有一个专门的名称叫做瓦特，简称瓦，符号W。工程技术上常用千瓦（kW）作为功率的单位，1千瓦=103瓦。即1kW=103W因为W=FS，将其代入公式得：PWt＝FS=t=Fv第十三页，共二十一页，2022年，8月28日三、功率的计算：[例1]一架卷扬机在2分钟里把10吨物体提高5米，问卷扬机的功率是多少？解：由于物体的重力：

G=mg=10×103千克×9.8牛/千克=9.8×104牛

把物体举高5米所做的功

W=Gh=9.8×104牛×5米=4.9×105焦

所以卷扬机的功率：PWt＝＝4.9×105焦2×60秒=4.08×103瓦=4.08千瓦第十四页，共二十一页，2022年，8月28日[例题2]用功率为40千瓦的拖拉机耕地，问在1小时内它做了多少功？解：由于功率PWt＝所以拖拉机所做的功W=Pt=4×104瓦×3600秒=1.44×108焦第十五页，共二十一页，2022年，8月28日[例题3]一辆装满货物重力为4×104牛的卡车，若发动机的牵引力为2×103牛时，卡车在水平道路上，1分钟内匀速前进了1.8千米。问：（1）牵引力做的功是多少？（2）重力做的功是多少？（3）这段时间里发动机的功率是多少？解：（1）由于F=2×103牛，S=1.8×103米因而W=FS=2×103牛×1.8×103米=3.6×106焦

（2）由于重力G的方向跟卡车前进的方向相互垂直，所以重力不做功。（3）由于PWt＝而W=3.6×106焦，t=60秒所以发动机的功率P＝3.6×106焦

60秒=6×104瓦第十六页，共二十一页，2022年，8月28日一些人、动物、机器的功率：

人劳动时的功率一般是30～75瓦运动员在短时间里的功率可达1500瓦马长时间做功的功率一般是300～450瓦蓝鲸游动的功率可达350千瓦上海桑塔纳小轿车功率66千瓦载重汽车的功率55～1.2×102千瓦

万吨远洋轮发动机功率8.8×103千瓦

液体燃料火箭发动机功率7.4×109千瓦第十七页，共二十一页，2022年，8月28日第十八页，共二十一页，2022年，8月28日练习：功率是25千瓦的拖拉机，它4小时做的功如果由平均功率是0.4千瓦的牛来完成，需要多长时间？解：因拖拉机所做的功和牛所做的功相等，可根据这一等量关系解题由功和功率的关系式得：W=Pt

因：W拖拉机=W牛，即：P拖拉机t拖拉机=P牛t牛代数据得：25千瓦×4小时=0.4千瓦×t牛

所以：t牛=250小时答：牛需要250小时才能完成第十九页，共二十一页，2022年，8月28日练习：重600牛的物体沿着长5米，高2米的斜面，在与斜面平行的拉力作用下，经10秒从斜面的底端匀速移到顶端，若不计斜面的摩擦力，求拉力做的功及其功率？若物体受到斜面的摩擦力不能忽略，大小为100牛，则此时拉力应为：不受摩擦时沿斜面拉物体所需的拉力+克服摩擦所需的力：故F’=F+f=240牛+100牛=340牛此时拉力所做的功：W=FS=340牛×5米=1700焦解：要求拉力所做的功，应先求拉力的大小，根据公式：FGhL＝得：＝2米5米×600牛=240牛FGhL＝拉力做的功W=FS=240牛×5米=1200焦拉力做功的功率：P＝1200焦

10秒=120瓦此时拉力做功的功率：P＝1700焦

10秒