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功 功率
课堂引入
这些过程需要推、拉、搬、提等,耗费一定的力气,在物理学重如何来描写这个过程呢?
一、做功
观察:他们的效果相同吗?
小明和小聪分别用力移动箱子,发生了什么物理现象?
小明推箱子,虽然费了力气,但箱子没有移动;小聪用力将箱子拉走了。
如果一个力作用在物体上,物体在这个力的方向上移动了一段距离,这个力对物体做了功。
功的概念
思考:在小明和小聪移动箱子的实验中,哪些力做了功?
交流讨论
思考:那么做功的条件是什么?
做功实例
扔铅球的瞬间,人对铅球做的功
做功的两个必要因素
1.作用在物体上的力
2.物体在力的方向上移动的距离
思考:那么功的大小怎么计算呢?
三、功的计算
功=力×距离
W = Fs
1.公 式
2.功的单位和物理意义。
牛(N)
米 (m)
焦耳(J)
即:1 J=1 N · m
W = Fs
意义:1 N的力使物体在力的方向上,通过1 m的距离时所做的功为1 J。
单位:焦耳
4. 1J的功有多大?
从地上捡起一个鸡蛋并举过头顶所做的功大约是1 J
例1 在平地上,用50 N的水平推力推动重100 N的箱子,前进了10 m,推箱子的小朋友做了多少功?如果把这个箱子匀速举高1.5 m,他做了多少功?
解:W1= Fs =50 N×10 m=500 J
答:他推箱子做功500 J,举箱子做功150 J。
W3=Gs=100 N×10 m=1000 J
×
练一练
50 N
100 N
10 m
水平向前推时,箱子的重力做了多少功?
例2 某足球运动员在水平方向用25 N的力,将10 N的球沿水平地面踢出,踢出后球在地面上滚了30 m才停下来。在球滚动过程中,脚对球所做的功为( )。
A.750 J B.300 J
C.450 J D.0
D
例3 起重机将2×104 kg的货物从地上吊起3 m高后,又在水平方向上移动5 m,求起重机做了多少功?
解:
起重机的拉力等于货物的重力,在水平方向移动,拉力不做功,所以,起重机做的功为:
W=Fs=Gh=mgh
=2×104 kg×10 N/kg×3 m=6×105 J
马拉车
F
s
F
拉力对车做了功
定量的分析做功实例
s
F
F
起重机吊起货物
拉力对货物做了功
(作用在物体上的力)
(物体在力的方向上移动的距离)
F
二者缺一不可。
必要因素
s
你知道用什么标准来定量的判断是否做功吗?
s
F
F
F
s
F
思考
议一议
(1)当你抱着一摞书不动时,你累吗?你对书做功了吗?为什么?
(2)用力推讲台,讲台没有动,人累吗?人对讲台做功了吗?
没有做功(劳而无功)
人用力推打石头而没推动
s=0
F≠0
不做功实例一
没有做功(不劳无功)
s ≠0
F = 0
冰壶在平滑的冰面上滑行
不做功实例二
没有做功(劳而无功)
提箱子在水平路上走
F≠ 0
s≠ 0
力的方向与运动方向垂直
不做功实例三
s
s
不做功
议一议
(3)用脚踢出足球,球在地面上滚动,滚动过程中,人对球做功了吗?
不做功的三种典型情况
(1)有力,但是在力的方向上通过的距离为零。
(2)有距离,但是和距离同一方向上没有力的作用。
(3)有力,也有距离,但是力和距离方向是相互垂
直的。
物理上的“功”指什么?
功的单位是什么?
怎样判断力对物体做功了?
本课小结
功如何计算?
[想想议议]
他们爬相同的楼时,做功相等吗?做功的快慢一样吗?
人与起重机,哪个做功快?
你是怎样比较出来的?
做一样多的功,所用时间不同。
甲
乙
在相同的时间内,做功多少不一样。
人与起重机,哪个做功快?
你是怎样比较出来的?
甲
乙
比较做功快慢的方法
方法一: W甲=W乙时,用时间短的则做功快;
方法二: t甲= t乙时,做功多的则做功快。
若时间和做功都不相同,怎样去比较做功的快慢呢?
甲
乙
例 甲、乙、丙三位同学分别搬砖到二楼,每块砖物重为10 N,楼高为 3 m,他们搬砖的数量和所用的时间如下表:
甲 乙 丙
砖数(块) 20 20 15
做功(J)
时间(min) 10 20 20
甲、乙、丙做功分别是多少?
600
450
600
甲、乙、丙做功谁最快?谁最慢?
应选取同一标准进行比较
比较做功快慢的一般方法
甲 乙 丙
砖数(块) 20 20 15
做功(J)
时间(min) 10 20 20
600
450
600
60
30
22.5
选取时间为标准进行比较
功与做功时间的比表示物体做功的快慢
(J/min)
1.功与时间之比叫做功率
数值上等于单位时间内所做的功。
2.表达式
一、功率
3.国际单位:
常用单位:1 kW= 103 W
1 MW= 106 W
P
焦耳
秒
瓦特
焦耳/秒
(瓦、W)
在瓦特之前,已经有纽科门发明的蒸汽机,但是消耗大而效率低,瓦特花了10年时间,研制出精巧实用的新型蒸汽机,由此把英国带入了工业革命。无论是冶金、矿山、纺织还是交通运输,都开始使用蒸汽机来替代人和牲畜,为了纪念瓦特这位伟大的发明家,人们把常用的功率单位定为瓦特,简称瓦。
瓦特 James Watt
英国 1736-1819
功率70 W表示:在1 s内做了70 J的功。
功率70 W表示什么物理意义?
思考
思考
使用简单机械可以省力,或者省距离,能省功吗?
二、功的原理
实验探究:用滑轮提升物体
使用动滑轮将重2N的物体匀速提升0.2m。
实验内容
物重
G(N)
提升高度
h(m)
拉力
F(N)
实移距离
S(m)
用滑轮做功
W用机械 (J)
不用滑轮
W不用机械 (J)
1
2
思考
1.省力机械还是费力机械能够省功?
2.简单机械和复杂机械哪种能省功?
使用任何机械都不能省功。
功的原理
功率是表示物体做功快慢的物理量。
单位时间内所做的功叫做功率。
3.功率的表达式:功率= 做功/时间
4.公式:P=W/t
5.单位:
1.物理意义:
2.定义:
常用单位:千瓦(kw)
小结
国际单位:瓦特,符号W
6.功的原理:使用任何机械都不能省功。
谢 谢