能量转化的量度练习

(共24张PPT)
能量转化的量度
思考
早晨五点三十分，小明床头的闹钟响了。迷迷糊糊的小明伸手将床头的台灯打开，并很快起床，来到浴室。打开家里的煤气热水器，美美地洗了个热水澡。然后自己动手用微波炉烧了一个荷包蛋，热了一瓶牛奶，简简单单地吃了早餐。六点三十分，小明从家里出发到学校去。一个上午紧张的学习后，还不到十一点，小明的肚子里又唱起了“空城计”。
在以上描述中，包含哪些能量之间的转化？
在以上的能量转化中，有多少能量被转化了呢？
暴风雨过后，你家邻居装满货的汽车陷进了门口的淤泥里。你帮他把车轮周围的泥铲开，并试着把车子往前推，司机则发动了车子，但车轮只是嘎嘎嘎空转。尽管你已使出了全身的力气，车子还是纹丝不动。10分钟后，你已是筋疲力尽，而车子还是卡在淤泥里。
在这一过程中，尽管你用了很多力，铲泥时也做了一些功，但从科学的角度来看，整个过程你并没有做功。
你家书房的地上有满满的一箱书，你要把它搬到房间的另一个角落里去。于是你走过去，把这箱书从地上抬起来，并从这个位置走到房间的另一个角落，再将书放下。
在这个过程中，你将书抬起来时对这箱书做了功，但在搬运这箱书时并没有做功。
功的含义
在科学上，如果物体受到力的作用，并且在这个力的方向上通过一段距离，我们就说这个力对物体做了功。
试着分析前面的两个例子，说明其中做功或不做功的判断依据。
实例分析
体育课时，老师让你帮忙推着小车在跑道上划线，你的推力对小车做功了吗？老师让你把铅球从操场上搬到器材房里，你照做了，你的托力对铅球做功了吗？
你和小王在踢球时，你一脚大力抽射，球应声入网，你对球做功了吗？
地上有一个箱子，你用与地面成45度的力拉着箱子移动了一段距离，你的拉力对箱子做功了吗？
实例分析
一块砖块从建筑物的楼顶坠落，重力对砖块做功了吗？
我们从水井里提起一桶水，我们对这一桶水的拉力做功了吗？重力对这一桶水做功了吗？
塔式起重机下挂着重物，当重物静止不动、匀速向上运动、沿水平方向匀速移动三种情形中，钢索的拉力做功吗？
小结
力对物体做功要满足的两个条件：一是要有力作用在物体上；二是物体要在力的方向上移动一段距离。
如果物体移动的方向与力的方向相反，则称物体克服该力做功。
科学上的“做功”与生活中的“做工”、“工作”、“功劳”等是不一样的概念，我们可能经常劳而无“功”。
思考
把重为100牛和200牛的盆栽植物从地面抬高到同一高度，你认为哪个需要做更多的功？
把同一盆植物从底楼抬到二楼与抬到六楼，你认为哪个需要做更多的功？
功的计算
力做功的大小取决于施加在物体的力的大小和物体在力的方向上移动的距离。
功=力×距离
W=F·s
力的单位是牛，距离的单位是米，则功的单位是“牛·米”，我们把“牛·米”定义为“焦耳”，简称“焦”，即1焦=1牛·米。
例题分析
在座位调整时，你用30牛的力将桌子推动了5米，你的推力做了多少功？
一台液压起重机把一辆重为12000牛的汽车举高了2米，请问起重机对汽车做了多少功？
例题分析
有一物体重100牛，把该物体从地面匀速提到高1米的桌面上，需要做多少功？如果将这个物体用50牛的力沿水平地面拖动10米，需要做多少功？
例题分析
一人挑着重400牛的货物沿着长10米坡度为30度的斜坡匀速由坡底走到坡顶，他做了多少功？
足球运动员用400牛的力将足球踢出50米，足球运动员对足球做了多少功？
某同学用力将重为200牛的物体在水平地面上推动了10米，该同学做了多少功？
例题分析
某轻型卡车和货物的总质量为3吨，在水平公路上匀速前进，若汽车受到的阻力是车重的0.05倍，当卡车前进200米时，汽车克服阻力做了多少功？
甲物体在光滑水平面上运动，乙物体在粗糙水平面上运动，现用相同的水平推力分别使甲、乙物体沿水平方向移动相同的距离，两次推力哪次做功多？
功和能的关系
物体对外界做功时，要消耗其自身的能，所以做功的实质是能量转化的过程。
力对物体做了多少功，就有多少能量发生了转化。
可以用功来量度能量转化的多少，能量的单位与功的单位一样，也是焦耳。
思考
在翻阅某本杂志时，你被一款流线型的跑车吸引住了。汽车制造商声称从静止加速到100千米/小时只需5秒，因为这辆车有一个320马力的引擎。这里的汽车与马之间存在什么样的关系呢？
思考
要将一盆植物从底楼搬到六楼，你去搬与你爸爸去搬，谁做功比较多？谁会比较快？
耕同一块地，可以用牛，也可以用机耕设备，哪个比较快？
做功不仅有大小的区别，也有快慢的区别。我们用“功率”表示物体做功的快慢。
功率的定义
我们把单位时间里完成的功叫“功率”。功率可以反映物体做功的快慢。(即能量转化的快慢)
功率= P=
功的单位为“焦”，时间的单位为“秒”，则功率的单位为“焦/秒”，我们称“焦/秒”为“瓦”，即1瓦=1焦/秒。
马力指一匹马在一分钟内把15000千克的物体举高到0.3米所做的功，其功率相当于746瓦。
时间
功
t
W
例题分析
一台起重机在30秒的时间内把重为8000牛的钢材提到75米高的楼房的顶部，问起重机的功率是多少？
电动机用10000牛的力在5秒内把升降电梯升到了6米高的地方，问电动机的功率是多少？
例题分析
阅读P90图3-15，说说几幅图所表达的含义。
家里的电灯有100瓦的，也有40瓦的，你能说说它们的区别吗？
一辆汽车在水平路上匀速行驶，汽车受到的阻力为3000牛，在1分钟内走了600米，求汽车在这段路中的功率。
例题分析
你能测出你自己在正常情况下爬楼梯的功率来吗？请说说你的方案。
你知道汽车在上坡前为什么都要换成低速档吗？请利用有关公式进行推导证明。
拖拉机功率为2850瓦，耕地时匀速前进的速度为0.5米/秒，则耕地时受到的阻力为多少？它前进2000米发动机的牵引力做功多少？
例题分析
桑塔纳2000轿车的质量为1.6吨，它以108千米/秒的速度在水平路面上匀速行驶20分钟，轿车受到的阻力为车重的0.1倍，求轿车在这段时间内发动机的牵引力、发动机所做的功和发动机的功率。
正常人的心脏推动血液流动的功率约为1.5瓦，在一小时内心脏可做功多少？这些功可将一60千克的人匀速举高多少米？
例题分析
姚明和你都将一个重为200牛的物体从地上举到头顶，所用的时间相同。则你和姚明谁做的功多？谁的功率大？
火车的功率比汽车的功率大得多，火车做的功就比汽车多吗？