1、5功和功率漫画释义 秋季班 第八讲秋季班 第六讲暑期班 第五讲知识互联网 模块一 功的初步认识知识导航做功一个力作用在物体上, 使这个物体在力的方向上移动了一段距离, 就说这个力对物体做了功. 没有做功做功功的定义在物理学里中, 把力(F或G)与物体在力的方向上通过的距离(s或h)的乘积称为机械功, 简称功. 做功的两个必要因素1. 做功的两个必要因素: 作用在物体上的力 物体在这个力的方向上通过的距离. 做功的两个因素必须都有, 缺一不可, 否则就没有做功. 2. 力对物体不做功的情况, 可分为以下三种情况: 物体受到力的作用但没有通过距离. (无距无功) 物体不受外力, 由于惯性而运动的物
2、体. (无力无功) 物体通过的距离跟它受力的方向垂直. (垂直无功)功的计算公式: WFs 用W表示功, F表示力, s表示物体在力的方向上通过的距离.功的单位: 牛米(Nm) 它有个专门的单位是焦(J)即: 1J1 Nm 功的原理1. 机械可以省力, 却不能省功.2. 使用机械时, 人们所做的功, 都不少于不用机械时所做的功, 也就是使用任何机械都不省功. 这个结论叫做功的原理.夯实基础【例1】 关于功的概念, 下列说法正确的是 ( )A. 只要有力作用在物体上, 力就对物体做功B. 物体只要移动了距离, 就有力对它做了功C. 只要有力作用在物体上, 物体在力的方向上又移动了距离, 则这个力
3、对物体做了功D. 有力作用在物体上, 物体又移动了距离, 这个力就一定对物体做了功【答案】 C【例2】 (2012海淀二模) 如图所示的四种情景中, 物体所受重力对物体做功的是 ( ) BCDA苹果加速下落汽车在水平路面上缓慢拐弯人用力推车没有推动赛车在水平路面上做直线运动【答案】 D【例3】 (2013朝阳一模) 已知甲物体在光滑的水平面上运动, 乙物体在粗糙的水平面上运动, 现用相同的水平推力, 分别使甲、乙两个物体沿力的方向移动相同的距离, 两推力所做的功分别是W甲和W乙, 则 ( ) A. W甲W乙 B. W甲W乙 C. W甲W乙 D. 无法确定【答案】 C【解析】 计算功的大小一定要
4、清楚求的是哪个力做的功, 由于两次作用力和物体在力的方向上移动的距离都相同, 由功的计算公式知道, C选项正确. 【例4】 (2013昌平二模) 如图所示, 两个滑梯高度相等, 如果小玲分别从号直梯和号旋转滑梯上端滑到地面, 小玲所受重力做功分别为W1和W2, 则下列说法正确的是 ( )A. W1W2 B. W1W2C. W1=W2 D. 无法比较【答案】 C【解析】 无论小玲分别从号直梯和号旋转滑梯上端滑到地面, 小玲的重力不变, 滑梯的高度不变, 由W=Gh可知, 小玲两次重力做的功相等, 故W1=W2. 故选C. 【例5】 某商场扶梯的高度是, 扶梯长, 小明体重为. 扶梯把小明从三楼送
5、上四楼的过程中对小明做功 J. 【答案】 3000 【解析】 , 本题考查了对功的计算公式的理解. 趣味拓展:1. 请你估算一名中学生从一楼爬到六楼需要克服重力做多少功呢?分析: 先要估算中学生体重; 再估算每层楼高大约3m. 从一楼爬到六楼实际上只爬了5层.2. 一名中学生原来躺在地上, 后来站起来, 他克服自己重力做功约为多少?能力提升【例6】 用大小不同的甲、乙两个力拉同一物体, 两力所做的功W与在这两个力的方向上移动的距离s的关系图像如图所示, 由图可知, 甲、乙两个力的大小关系是 ( )A. F甲F乙B. F甲F乙C. F甲=F乙D. 条件不足, 无法判断【答案】 A【例7】 一个重
6、200N的物体在水平拉力作用下匀速前进了25m, 拉力撤销后, 物体由于惯性又前进了10m. 若拉力做的功为500J, 则拉力的大小为 N. 【答案】 20【例8】 重为的小车, 在拉力的作用下沿水平地面匀速前进, 小车所受阻力为车重的倍, 则拉力对小车做的功为_J; 小车的重力做的功为. 【答案】 3000; 0 【解析】 , . 由于小车在重力的方向上没有通过距离, 因此重力没有做功. 【例9】 一辆在水平路面上沿直线匀速行驶的货车, 行驶时所受的阻力为车总重的0.1倍, 货车(含驾驶员)空载时重为2.5104 N. (1) 求货车空载行驶时所受的阻力大小; (2) 求货车以36km/h的
7、速度空载匀速行驶时, 10s内货车牵引力做的功. 【答案】 (1) 2.5103N (2) 2.5105N Fah【例10】 如图所示, 长为a=40cm, 高为h=20cm, 重为G=80N的长方体放在水平桌面上, 开始时长方体的右端与桌面的边缘相齐. 现从侧面中心加水平力推长方体, 使之匀速运动, 若长方体与桌面间的滑动摩擦力是物重的0.2倍, 那么从开始至长方体下翻, 水平力做功为 ( )A. 2.56J B. 2.88J C. 3.20J D. 6.40J【答案】 C模块三 功率的初步认识知识导航比较做功快慢的两种方法 做相同的功, 所用的时间不同 用相同的时间, 所做的功不同功率物理
8、意义: 表示物体做功快慢的物理量定义: 功跟完成这些功所用时间的比值定义式: 功率的单位: 功率的国际单位是瓦特, . 其他单位还有千瓦和兆瓦. 换算关系: , 夯实基础【例11】 (多选) 关于功和功率的说法正确的是 ( )A. 做功快的机器, 它的功率一定大B. 做功多的机器, 它的功率一定大C. 做功多并且用的时间长的机器, 它的功率一定大D. 做功相同, 所用时间短的机器功率一定大【答案】 AD【例12】 (2010东城二模) 建筑工地常用来搬动砖块的机械有滑轮组和起重机两种. 观察图可以得出: 在相等的 内, 滑轮组比起重机做的 少.【答案】 时间 功【例13】 小明和爸爸一起登山,
9、 登到山顶时, 小明用了, 爸爸用了, 爸爸体重是小明的倍, 则小明和爸爸登山的功率之比为 ( )A. B. C. D. 【答案】 A 【解析】【例14】 杨飞同学骑着一辆普通自行车, 在平直公路上以某一速度匀速行驶. 若他和车所受的阻力为, 则通常情况下, 杨飞骑车时消耗的功率最接近 ( )A. B. C. D. 【答案】 C【解析】 自行车车速约为, 因为是匀速行驶, 所以. 估算: 中学生爬楼的功率大约为多少呢? 【例15】 建筑工地上, 水泥板质量为0.6t, 起重机在15s内把它匀速提升到4m的高度, 起重机提升重物的功率是多少? 【答案】【解析】能力提升【例16】 平直公路上的甲、
10、乙两辆汽车, 在相同牵引力作用下匀速行驶, 如果在相同时间内通过的路程之比为, 则甲与乙 ( )A. 牵引力做功之比为B. 牵引力做功之比为C. 牵引力的功率之比为D. 汽车所受的阻力之比为【答案】 B【解析】 做功之比为功率之比为汽车匀速直线运动, 故牵引力等于阻力, 则阻力之比为. 【例17】 甲、乙两功率相同的汽车匀速行驶在平直的公路上, 在相等的时间内通过的路程之比为. 则 ( )A. 两车所受的牵引力之比为F甲: F乙=1: 3B. 两车所受的牵引力之比为F甲: F乙=3: 1C. 两车做功之比为W甲: W乙=3: 1D. 两车做功之比为W甲: W乙=1: 3【答案】 A(1) 甲、
11、乙两车功率相同, 根据W=Pt则在相等的时间内做的功相等即W甲: W乙=1: 1(2) 做功之比W甲: W乙=1: 1, 通过的路程之比为s甲: s乙=3: 1根据则两车所受的牵引力之比为F甲: F乙=1: 3. 故选A. 【例18】 电动自行车轻便、安全、无污染, 很受人们喜爱. 某同学在双休日骑电动自行车到连岛海滨观光, 途经全长, 被人们称之为“神州第一堤”的连云港拦海大坝. 若电动自行车以的速度匀速行驶, 其牵引力的功率为. 求: (1) 该同学通过大堤全程所需的时间; (2) 电动自行车通过大堤全程牵引力所做的功; (3) 电动自行车的牵引力. 【答案】 (1) 自行车的速度由得,
12、通过大堤所需的时间. (2) 牵引力所做的功. (3) 自行车的牵引力. 模块三 滑轮组做功问题夯实基础【例19】 如图所示, 用一动滑轮用把100N的砂子匀速提高到3m高处, 作用在绳子末端的拉力为60N, 用时0.5min, 则绳子移动距离为 m, 拉力做功为 J, 拉力做功的功率为 .【答案】 9; 540; 18W【例20】 如图所示, 体重为550N的人站在水平地面上拉绳子, 使重物以的速度匀速上升5m. 已知动滑轮重力为50N, 被提升重物的重力为750N. (不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦) 则: (1) 此时自由端人的拉力大小为 N, 人对地的压力大小为 N, 人拉绳子的速度为
13、.(2) 此人做的功为 J, 功率为 W.【答案】 (1) 400 ; 150; 1 (2) 4000; 400【例21】 如图所示, 建筑工人用滑轮组提升重为的泥桶, 动滑轮重为, 不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重. 若工人在内将绳子匀速向上拉. 求: (1) 泥桶上升的高度; (2) 拉力做的功. 【答案】 (1) 泥桶上升的高度. (2) 拉力做功: , . 能力提升【例22】 如图所示, 在水平拉力F的作用下, 使物体沿水平面作匀速直线运动, 若滑轮和绳子的质量及其摩擦均不计, 已知物体与地面间的摩擦力为5N, 物体运动的速度为2m/s, 则拉力做功的功率大小为 ( )A. 5W B. 1
14、0W C. 15W D. 20W【答案】 B【例23】 如图所示, 重为80N的物体A, 在大小为10N方向向左的水平拉力F的作用下做匀速直线运动, 经过2秒, 物体A在水平面上向左移动了60cm的距离, 滑轮与绳子质量不计, 滑轮与绳子之间摩擦不计. 则下列结论正确的是 ( )F A A. 物体运动的速度为30m/s B. 物体与地面之间的摩擦力为20N C. 拉力F的功率为3W D. 拉力F做的功是300J【答案】 B【例24】 小淏站在地面上, 用如图所示的滑轮组提升重力为500N的重物A. 已知每个滑轮重力为50N, A匀速上升的速度为1m/s. 则人对自由端拉力F的功率大小为多少?
15、2s内拉力F做功为多少? 此时, 天花板对定滑轮向上的拉力大小为多少? (不计绳重及轮与轴之间的摩擦)【答案】 600W 1200J 850N【解析】 W=Pt=600W2s=1200J 实战演练【练1】 (2013石景山一模) 下列情景中, 关于做功的叙述正确的是 ( ) A. 人没有推动汽车, 人的推力对汽车做了功B. 马拉车前进, 马的拉力对车做了功C. 起重机吊着重物静止在空中, 起重机对重物做了功D. 踢出去的足球在地面上滚动, 滚动过程中脚对足球做了功【答案】 B【练2】 小刚在家搞卫生时, 用20N的水平推力把重100N的沙发匀速推动了2m, 则在此过程中重力所做的功是 ( )A
16、. 40J B. 200J C. 0J D. 240J【答案】 C【练3】 在甲、乙两图中, 甲图地面粗糙、乙图地面光滑. 质量分别为m, 2m的两个物体在大小为F的恒力作用下, 在力的方向上前进了相同的距离, 则下列结论正确的是 ( )A. 甲图中F做的功小于乙图中F做的功B. 甲图中F做的功等于乙图中F做的功C. 甲图中F做的功大于乙图中F做的功D. 条件不足, 无法确定甲、乙图中F做的功谁大【答案】 B【练4】 下列说法正确的是 ( )A. 机械效率越高的机械做功越快B. 机械效率越高的机械做功越多C. 功率越大的机械做功越快D. 功率越大的机械做功越多【答案】 C【练5】 某工人在水平
17、地面上, 用100N水平推力以0.5m/s的速度匀速推动重500N的物体, 使它沿水平方向移动10m, 该过程中工人所做的功是 J, 水平推力的功率是 W. 【答案】 5000 50汽车从起步、到提速、到行驶一直到极速, 都是一个发动机与变速箱配合的关系. 汽车的功率是指发动机气缸在单位时间内所做的功, 单位是kW(千瓦). 还有一个重要数据你没有列上, 就是扭矩, 是指发动机在单位转动内驱动力的值, 单位是N/m(牛顿/米), 而发动机的扭矩才是汽车提速能力的体现. 简单说, 功率的大小决定了汽车能跑多快, 而扭矩的大小决定了车的加速能力. 而变速器的档位是控制发动机驱动汽车的变速比. 在变
18、速比较低的情况下, 发动机做功驱动汽车的能力非常直接, 适用于起步和提速. 在变速比较高的情况下, 发动机做功驱动汽车的能力更持久, 适用于高速行驶状态. 这就是为什么汽车的前进档要分4个或5个档位, 高性能跑车要6个甚至8个档位, 就是为了充分发挥发动机的潜力, 将变速箱的档位比设置的更为合理, 从而在加速能力和极速上取得一个相对平衡的状态, 以上就是原理. 下面打一个很简单而又能说明问题的例子. 你骑过带变速功能的自行车吧(弯把的比赛用自行车, 右面车把上带变速调节), 你在骑自行车的过程当中, 要不断的调节变速, 来取得不断的加速能力. 人骑在上面, 人的腿就相当于发动机, 车把上面的变速调节器就是档位, 而在后轮上的大大小小的齿轮就是变速器了. 把传动链调在最大的后齿轮上, 作用力最直接, 相当于汽车的1档, 你会骑得非常省力, 但却跑不快; 然后调到稍小一点的齿轮上, 你会觉得骑得稍费点力, 但提速非常快, 这就相当于汽车的1档; 然后调到最小的齿轮上, 你骑着会更费力, 但速度非常快, 这就是汽车的高速档了. 如果让你直接用调速器把传动链调到最小的齿轮上, 然后起步骑自行车, 你会发现你根本蹬不动, 或者非常吃力, 速度提的非常慢, 这就相当于你开汽车用4档起步, 一个道理.汽车发动机的功率与速度、档位的关系 83寒假初二尖端班第5讲教师版
