自学导航——3.2 能量转化的量度

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名称 自学导航——3.2 能量转化的量度
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文件大小 159.7KB
资源类型 试卷
版本资源 浙教版
科目 科学
更新时间 2012-10-14 19:43:55

文档简介

3.2 能量转化的量度(1)
课前预练
1.做功的两个必要因素:(1) ;(2) 。
2.功的定义: 。
3.功的定义式: ;单位: ;单位符号: 。
4.功和能的关系: 。
课内演练
【例1】下列运动中的物体,没有力对它做功的是( )
A.在光滑水平面上做匀速直线运动的物体
B.在水平轨道上匀速行驶的列车
C.从高处下落的雨滴
D.沿光滑斜面匀速下滑的物体
点拨 (1)本题利用具体实例考查做功的两个必要因素:一是有力作用在物体上,二是物体在力的方向上移动一段距离,两者缺一不可。
(2)不做功的情形有:没有力作用在物体上;有力作用在物体上,但物体处于静止状态;有力作用,且物体有移动,但力与物体运动的方向相垂直。
(3)解题时需要注意:物体运动时,除非特别说明接触面“光滑”,否则总是受到摩擦力的作用。不但固体会产生摩擦力,液体和气体也会产生摩擦力。物体运动时,如果高度变小,则重力必对物体做功。
【跟踪练习1】下列情况中,人对物体做功的是( )
A.举重运动员举着杠铃接受记者拍照
B.拔河比赛中,两队相持不动
C.小孩用力推车,但车未被推动
D.人将放在地面上的一桶水提起
【例2】一个人拉着重为100牛的物体在水平面上匀速前进了50米,物体受到的阻力为20
牛,则在这一过程中,人做的功为( )
A.1000焦 B. 5000焦 C.3000焦 D.2000焦
点拨 (1)本题考查功的定义式W—Fs的运用及做功的两个必要因素。
(2)求解本题的关键是理解公式W:Fs中力F和距离S的对应性。即:①两者必须在同一方向上。如果某个力的方向与物体运动的方向垂直,则这个力对物体不做功;②两者必须对应于同一个过程;③两者必须对应于同一个物体。
(3)求解本题时,要防止出现生搬硬套的现象,即随意将一个力与物体移动的距离相乘来计算这个力所做的功。
【跟踪练习2】一颗子弹质量为20克,从枪膛中水平射出。子弹在枪膛内受火药爆炸后产
生的气体的作用力是6000牛,枪膛长60厘米,射出后子弹在空中飞行1200米,则气体对子弹所做的功是( )
A.0.18焦 B.120焦 C.3600焦 D.7.2×105焦
【例3】一物体在水平拉力的作用下,在水乎面上先后以1米/秒和2米/秒的速度运动了
相同的距离。在这两个过程中,拉力做功大小分别为W1和W2,则( )
A.W1=W2 B.W1﹥W2 C.W1点拨 (1)本题考查做功的相关因素,解题时需要从题目中分清哪些因素是相关因素,哪些因素是无关因素。
(2)力对物体做功的多少,只跟力F的大小和物体在力F的方向上移动的距离S有关,而与物体的运动速度大小、物体是否受到其他力的作用无直接关系。解题时要防止受无关因素的干扰。
【跟踪练习3】如图3.2—1所示,用力拉一物体在光滑水平面上运动了一段距离,拉力做
的功为W1。现仍用等大的拉力拉另一个物体,使它在粗糙的水平面上运动了相同的距离,拉力做的功为W2,则( )
A.W1=W2 B.W1﹥W2 C.W1课后训练
基础达标
1.功是 的量度。功的单位是 ,能量的单位是 。功的计算公式是W= 。其中 表示力, 表示距离。
2.重为50牛的物体在15牛的水平推力作用下沿水平路面前进了4米,推力对物体做的功是 焦,重力对物体做的功是 焦。当推力撤销后,该物体由于惯性又前进了1米,在这个过程中,推力对物体做的功是 焦。
3.下列是小新提包回家的情景,其中小新提包的力不做功的是( )
4.一个人用同样大小的水平方向的力拉木箱,木箱分别在光滑和粗糙水平地面上前进了相同距离,关于拉力所做的功,下列说法正确的是( )
A. 在粗糙地面上做功较多
B.在光滑地面上做功较多
C.两次做功一样多
D.条件不够,两次做功多少无法比较
5.在水平地面上,小孩用50牛的水平推力推着120牛的箱子匀速前进了10米,在这个过程中,小孩对箱子做的功和重力对箱子做的功分别是( )
A. 0焦和1200焦 B.300焦和1200焦 C.500焦和0焦 D.500焦和1200焦
6.下列情景中,重力对小球做功的是( )
A. 小球从高处下落
B.小球在地面上静止
C.小球沿水平轨道运动
D.小球悬挂在天花板上不动
7.下列情况中,力对物体做了功的是( )
A.用力推墙壁,墙壁未动
B.把一桶水从水井中提上来
C.起重机把举到一定高度的重物沿着水平方向匀速移动
D.从枪膛中水平射出的子弹在空中飞行
8.水平地面上有一重为4牛的足球,一个小孩用20牛的力踢球,使球向前运动了30米,那么小孩对球所做的功为( )
A. 120焦 B.600焦 C.0焦 D.条件不足,无法计算
9.水平路面上有一重为500牛的小车,在100牛的水平推力作用下匀速向前移动了5米,在这个过程中( )
A.车受到的阻力是600牛
B. 车受到的阻力是500牛
C.推力对车所做的功是500焦
D.重力对车所做的功是2500焦
拓展提高
10.某物体在力F的作用下分别在水平面、斜面和竖直方向上沿力的方向移动了距离s(如图所示),做功分别为W1、W2、W3,则三者的大小关系是( )
A.Wl W2> W3 C.W1< W3< W2 D.W1=W2=W3
11.枪膛里火药爆炸后产生的气体对子弹的平均推力为F,枪膛长为L,子弹出枪膛后飞行的距离为S,则气体对子弹做的功是( )
A.FL B.Fs C.F(L+s) D.无法确定
12.如图为运动员投掷铅球过程的示意图,下列有关说法错误的是( )
A. 在从以到b的过程中,运动员对铅球做了功
B.在从b到C的过程中,运动员对铅球没有做功
C.在从c到d的过程中,没有力对铅球做功
D.在从口到d的过程中,铅球的运动状态在不断变化
13.在某次地震的抗震救灾中,党和政府把救人放在首要位置。在倒塌房屋的废墟中搜救被困人员,重型吊机起到了重要的作用。如图所示的重型吊机在某次起吊中,吊起了20000千克的重物(钢绳的重和摩擦不计,g取10牛/千克)。求:
(1)当重物匀速上升时,钢绳受到的拉力为多少?
(2)若重物以0.1米/秒的速度匀速竖直上升15秒,重型吊机对重物所做的功为多少?
参考答案
课前预练
1.(1)作用在物体上的力 (2)物体在力的方向上通过的距离
2.力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积
3.W=Fs 焦 J
4.功是能量转化的量度
课内演练
【例1】A[解析:物体在光滑水平面上做匀速直线运动时,只受到重力和水平面的支持力。这两个力的方向都与物体运动的方向垂直,所以都不做功。在水平轨道上匀速行驶的列车,在水平方向上必定受到牵引力,且牵引力大小等于摩擦力,列车运动的方向与牵引力方向相同,牵引力要对列车做功。从高处下落的雨滴受到重力作用,重力要对雨滴做功。物体沿光滑斜面匀速下滑时,物体的位置变低,在重力的方向上发生了运动,因此重力要对物体做功。]
【跟踪练习1】D
【例2】A[解析:在功的计算中要注意分析哪个力做功和物体在力的方向上通过的距离,然后用公式W=Fs进行计算,本题中人拉着物体匀速前进,所以是拉力做功。由于是匀速前进,拉力等于阻力,即F=20牛。在拉力的方向上前进了50米,即s=50米,根据1公式,W=Fs=20牛×50米=1000焦。]
【跟踪练习 2】C
【例3】A[解析:在题述的两个过程中,水平拉力F的大小相同,物体在力的方向上通过的距离s也相同,故拉力对物体做的功也相同。]
【跟踪练习3】A
课后训练
1.能量转化 焦耳 焦耳 Fs F s
2.60 0 0
3.B
4.C
5.C
6.A
7.B
8.D
9.C
10.D[解:功的大小等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积。题中物体受到的力都是F,在力的方向上移动的距离都是s,因此它们做的功是相等的,与物体移动的方向无关。]
11.A[解:气体对子弹做的功等于气体对子弹的推力F与子弹在这个推力的作用下移动的距离L的乘积。子弹出枪膛后,由于惯性继续向前飞行,在这个过程中,气体没有对子弹做功。]
12.C[解:运动员投掷铅球时,铅球离开运动员前,运动员对铅球做功,即从a到b的过程中,运动员对铅球做了功。铅球离开运动员后,由于惯性,继续向前飞行,在飞行过程中,运动员对铅球没有做功。但铅球由于受到竖直向下的重力作用,运动状态不断发生变化,在从c到d的过程中,重力对铅球做功。]
13.(1)根据二力平衡条件,得F=G=mg=20000千克×10牛/千克=2×105牛。
(2)根据v=s/t,得s=vt=0.1米/秒×15秒=1.5米,W=Fs=2×105牛×1.5米=3×105焦。
3.2 能量转化的量度(2)
课前预练
1.功率的定义: 。计算公式P=W/t。
2.功率的意义:表示 ,即描述 的快慢。
3.功率的单位: ,简称 ,单位符号为 。常用单位还有: 。1瓦= 焦/秒,1千瓦= 瓦,1兆瓦= 千瓦。
课内演练
【例1】关于功率,下列说法正确的是 ( )
A.机械的功率越大,做功越多
B.机械的功率越小,机械工作时能量转化越慢
C.做功时间越长,功率越小
D.做功时间越长,功率越大
点拨 (1)本题考查功率大小的意义和决定功率大小的因素。
(2)求解本题要区分做功的快慢和做功的多少。还要明确做功的快慢就是能量转化的快慢。
(3)功率的定义式为P=W/t,P等于W和t的比值,其大小并不是由W和t中的一个因素单独决定的。
【跟踪练习1】关于功和功率,下列说法正确的是( )
A.机械做功少,功率一定小
B.功率小的机械,做功不一定慢
C.功率大的机械,做功一定快
D.功率大的机械一定比功率小的机械做功多
【例2】一辆质量为1000千克的汽车在平直的公路上匀速行驶,1分钟内前进了l200米,
已知汽车受到的平均阻力是3000牛,求:
(1)汽车行驶的速度;
(2)汽车在这段时间内的功率。
点拨 (1)本题考查的是速度v=s/t和功率P=W/t及W=Fs的综合应用。
(2)在计算功W时,汽车受到的牵引力F可利用“匀速”运动这一条件间接求得。
(3)注意题中并非所有条件都有用。
【跟踪练习2】黄果树瀑布是我国最大的瀑布,河水从断崖顶端凌空飞下,倾人崖下的犀牛
潭中。假设贳果树瀑布每秒钟从50米高处向下倾泻4×106千克的水,倾泻下的水的能量都被利用,则可得到的功率为(g取10牛/千克)( )
A. 2×108瓦 B.2×109瓦 C.4×107瓦 D.500瓦
课后训练
基础达标
1.喷气式飞机的发动机功率约为11万千瓦,它表示该发动机每秒做功为 焦,即每秒钟有 焦的 能转化为飞机的 能和 能。
2.重为500牛的物体,在100牛的水平拉力作用下,沿水平地面以0.5米/秒的速度匀速运动10秒,在这个过程中,重力所做的功是 焦,拉力做功的功率是
瓦。
3.某手机厂商发明了一种“手机自生能”技术。装上特制电源,摇晃即可产生电能,手机每秒摇晃一次,每摇1分钟可通话2分钟。若将手机摇晃一次,相当于将200克的重物举高10厘米,则该手机使用时的功率为 瓦。(g取10牛/千克)
4.下列说法正确的是( )
A.机器的功率越大,做的功越多
B.抽水机的功率越大,抽的水越多
C.机器的功率越小,效率越低
D.机器的功率越小,做功越慢
5.汽车爬坡时,司机通常将排挡换成慢速挡,以较小的速度开上山坡,这是因为( )
A.汽车的速度越小,汽车发动机的功率就越大,越容易上坡
B.汽车的速度越小,就越省力,越容易上坡
C.汽车的速度越小,汽车发动机的功率就越大,牵引力也越大,越容易上坡
D.在汽车功率一定的情况下,汽车的速度越小,牵引力也就越大,越容易上坡
6.王强同学听到上课铃响了,他一口气从一楼跑到三楼,用时10秒。在他上楼过程中,克服自己重力做功的功率最接近( )
A.3瓦 B.30瓦 C.300瓦 D.3000瓦
7.某出租车司机推着一辆质量为1300千克的出租车,在水平路面上匀速前进了5米,已知出租车前进时受到的阻力为300牛。
(1)这位出租车司机在此过程中对车所做的功为多少?
(2)若此过程所需时间为10秒,则这位出租车司机对车做功的功率为多少?
拓展提高
8.小婷跳绳时所穿鞋的总质量为0.4千克,她1分钟跳绳180次,若每次双脚离地面的最大高度均为5厘米,则每上升一次,她对鞋子做的功为 焦。跳跃时若上升所用的时间占每次跳跃时间的3/10,则每上升一次,她对鞋子做功的平均功率为
瓦。(g取10牛/千克)
9.温州大桥是甬台温高速公路和l04国道线的中枢大桥,对温州经济的腾飞有着重要意义。温州大桥全长17千米,双向6车道,设计车速为60千米/时。已知汽车质量为5×103千克,在大桥上按设计车速匀速行驶时受到的阻力为车重的0.06倍,求汽车通过大桥时汽车牵引力的功率。(g取10牛/千克)
10.节油是汽车J陛能的一个重要指标。同一辆汽车每百公里的耗油量与行驶速度的快慢是否有关呢?星期天,小明乘坐叔叔的汽车从嘉兴去上海,于是他决定借此机会对这一问题进行探究。他们去时走高速公路,回来时走国道,得到了如下表所示的数据。
去上海
回嘉兴
平均速度/(千米/时)
90
60
里程/千米
108
116
耗油量/升
8.5
11.2
(1)分析数据后,小明认为这与他事先的猜测相吻合。你认为小明的猜测应该是

(2)请你算出汽车在高速公路上行驶108千米消耗的汽油质量。
(3)若汽车在高速公路上行驶时发动机的功率为60千瓦,则汽车行驶108千米,发动机做的功为多少?
参考答案
课前预练
1.单位时间里完成的功叫功率
2.做功快慢 能量转化
3.瓦特 瓦 W 千瓦、兆瓦 1 1000 1000
课内演练
【例1】B[解析:功率的大小跟机械做功大小和做这些功所用的时间有关,做功越多,所用的时间越少,功率就越大。功率越大,做功不一定越多,做功时间越长,功率不一定越小,反之做功时间越短,功率不一定越大。功率越大表示机械做功越快,不是越多;功率越小,表示机械工作时能量转化越慢。]
【跟踪练1】 C
【例2】 (1)汽车行驶速度v=s/t=1200米/60秒=20米/秒。
(2)F=f=3000牛,汽车牵引力做的功W=Fs=3000牛×1200米=3.6×106焦,P=W/t=3.6×106焦/60秒=6×104瓦。
【跟踪练习2】 B
课后训练
1.1.1×108 1.1×108 化学 动 热
2.0 50
3.0.1
4.D 5.D 6.C
7.(1)W=Fs=300牛×5米=1.5×103焦。
(2)P=W/t=1.5×103焦/10秒=150瓦。
8. 0.2 2[解:小婷对鞋子的作用力F=G=mg=0.4千克×10牛/千克=4牛,每上升一次对鞋子所做的功W=Fs=4牛×0.05米=0.2焦,跳跃时每上升一次所用的时间t=3/10×60/180秒=0.1秒,每上升一次对鞋子做功的平均功率P=W/t=0.2焦/0.1秒=2瓦。]
9.F=f=0.06G=0.06mg=0.06×5×103千克×10牛/千克=3×103牛,v=60千米/时=60/3.6米/秒,P=Fv=3×103牛×60/3.6米/秒=5×104瓦。
10.(1)同一辆汽车每百公里的油耗与行驶速度的快慢有关,车速越快,油耗越小
(2)m=pV=0.8×103千克/米3×8.5×10-3米3=6.8千克。
(3)W=Pt=Ps/v=6.0×104瓦×1.08×105米/90千米/小时=6.0×104瓦×1.08×105米/25米/秒=2.592×108焦