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初 二 物 理
功 、 功 率
1.图中物体受到几个力的作用?
2.什么力对物体的向上移动作出了贡献?
一、功
1.定义:一个力作用在物体上,使物体在力的方向
上移动了一段距离,物理学上就说这个力做了功。
必要因素
必须需要,同时满足,缺一不可
1).有力作用在物体上 F
2).物体在这个力的方向上移动了一段距离 s
F
F
S
小孩的拉力F拉小狗移动了一段距离S,我们说小孩的拉力对小狗做了功,或简单的说小孩对小狗做了功。
S
榔头对钉子的力F使钉子移动了一段距离S,我们说榔头的力对钉子做了功,或简单的说榔头对钉子做了功。
A、物体受到力的作用,但保持静止状态
s=0,劳而无功
B、物体在运动方向上不受力的作用,由于惯性而运动
F=0,不劳无功
C、物体受到某力的作用,但运动方向始终与该力方向垂直
F⊥s,劳而无功
不做功的情形:
1、运动员用力将杠铃向上举起的过程,举力是否做功?
实例分析
组
2、在静止不动的时候是否做功?
1、物体由于惯性在光滑平面上做匀速直线滑行,是否有力做功
组
物体在水平方向不受力,只是由于惯性通过一段距离,没有力做功
S
F
组
人抬着物体在水平面上行走,人的支持力是否对物体做功
S
有力也有移动距离,但通过距离不在力的方向上(力与通过的距离相垂直),因此这个力也没有做功
以下三种情况做功了吗?
匀速拉动物体
(1)
(2)
(3)
匀速拉动物体
(1)
(2)
(3)
(4)
功的大小与力的大小和通过的距离有关
哪种情况做的功要多些呢?
二、功的大小
N·m
计算公式:功=力×力的方向上移动的距离
W = Fs
符号的意义 功 力 距离
功的单位
J =
焦耳 简称焦 符号J
功等于力与物体在力的方向上移动距离的乘积
将两个鸡蛋举高1m,做功约1J
将一袋10kg的大米从地面扛到肩上,做功约150J
将一瓶500ml的矿泉水从地上拿起,做功约10J
三、功率
建筑工地上挖土方,如果用人力挖,需要几天时间,而用挖掘机挖,只用几个小时就可以了,这个例子说明,用不同的方式做相同的功,所需的时间是不同的,也就是说做功有快慢之分,那么,怎么表示做功的快慢呢?
不同的物体做相同的功,所用的时间可能不同,所用时间短的物体做功快
不同的物体做功的时间相同,做功的多少可能不同,做功多的物体做功快
我们用功率表示物体做功的快慢、
物体做的功与做功所用时间之比叫做功率(power)
P=W/t
功率单位:瓦特,简称瓦,符号是W。
1kW=1000W
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
若物体以速度v沿力的方向做匀速直线运动
P=
W
t
W=FS
P=
FS
t
v=
S
t
P=Fv
功率的另一种表达形式
F
F
s
v
功
【例1】判断下面力对物体是否做了功
A.举重运动员举着杠铃保持不动,运动员对杠铃是否做功( )
B.篮球运动员投篮时,将球投出后,人对篮球是否做功( )
C.提着水桶在水平路面上匀速前行,向上的拉力是否对水桶做功( ),重力对水桶是否做功( )
D.人背着书包坐电梯上楼,人对书包是否做功( )
【例2】小明用200N的力将一个重5N的足球踢到20m远的地方,则球在空中运动的过程中,小明做的功是( )
A.100J B.4000J C.0J D.无法确定
【例2】小明同学用100N的水平推力将重为90N课桌推动了1.5m,然后小华将此课桌竖直向上抬起0.5m,小明和小华分别对课桌做了多少功?
【例4】如图所示,用10N的推力,将桌面上重20N的物体由A处水平推动1m到达B处后,撤去推力.物体由于继续向前运动了0.2m,最后掉到地面C处.在此过程中,推力对物体做功 .J,重力对物体做功 J.
【例5】一辆汽车在平直公路上匀速行驶,已知汽车行驶时所受阻力是1000N,当其行驶500m时,汽车牵引力所做的功为 J,阻力做的功是 J.关闭发动机后,汽车由于 .仍会向前运动一段距离才停下.
【例6】如图所示,一位九年级的同学正在单杠上做引体向上,试估算他做一次完整的引体向上(从图甲状态到图乙状态),大约需要做功( )
A.400J B.1000J C.1200J D.1600J
【例7】作用力F1与F2分别对两个物体做功,两个物体通过的距离之比为s1:s2=1:2,功的大小之比为W1:W2=4:3,则这两个力的大小之比F1:F2是 .
【例8】在光滑水平面和粗糙水平面上推车,如果所用的推力相同并通过相同的距离,则推力对车所做的功是( )
A.一样大
B.在光滑水平面上做功较多
C.在粗糙水平面上做功较多
D.要由小车通过的时间来决定
【例9】小李同学先后用同样大小的力F使同一木箱分别在如图所示甲、乙、丙三个表面上移动相同的距离,该力F在这三个过程中所做的功分别为W甲、W乙、W丙,关于做功的大小的下列说过正确的是( )
A.W甲=W乙>W丙 B.W甲>W乙>W丙
C.W甲=W乙=W丙 D.W乙>W甲>W丙
【例10】物体A在水平拉力F=20N的作用下,第一次加速运动了10m,第二次匀速运动了10m,第三次减速运动了10m,在三次不同的运动情况中比较拉力F对物体做的功( )
A.第一次最多 B.第二次最多
C.三次一样多 D.第三次最多.
【例11】判断下面功和功率的说法是否正确
A.做功越多,功率越大( )
B.功率越大,做功时间越短( )
C.做功本领越大,功率越大( )
D.功率越小,做功越慢 ( )
E.单位时间内完成的功越多,则功率越大 ( )
功率
【例12】一台机器的功率为30kW,用2分钟时间做了能做多少功?
【例13】大石头质量为6 t,起重机的吊钩在15 s 内将大石头匀速提升了 1 m,起重机提升大石头的功率是多少?(g取10 N/kg)
【例14】小红到郊区游玩,看到农民伯伯用水泵灌溉大片农田。若水泵在0.4h内把360m3的的池塘水抽到4m高的水渠中,则水泵的功率至少应为多大?
【例15】甲、乙两同学进行爬杆比赛.爬到杆顶时,甲用了9s,乙用了10s,甲、乙两人质量之比是5:6,则他们爬竿的功率之比P甲:P乙等于 .
【例16】甲、乙两台机械,它们的功率之比是3:1,在相同的时间里,所做的功之比是 ,若做相同的功,则所需时间之比是 .
【例17】某型号汽车在水平路面上匀速行驶时受到的阻力是1600N,汽车在10min内行驶了15km,则汽车的牵引力为 N,牵引力对汽车做功为 J,汽车的功率为 W.
【例18】某型号汽车发动机的额定功率为60kW,在水平路面上行驶时受到的阻力是1200N,发动机在额定功率下,汽车匀速行驶时的速度大小约为 m/s.在同样的阻力下,如果汽车匀速行驶时的速度为15m/s,则发动机输出的实际功率是 kW.