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第十一章 机械功与机械能
11.2 怎样比较做功的快慢
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目录
01
知识梳理
02
课堂演练
03
课堂检测
课程要求 知道功率,用生活中的实例说明功率的含义
课时重点 1.理解功率的概念
2.功率的计算
课时难点 1.知道功率的单位
2.功率的计算
知识梳理
1. 功率表示力对物体做功的________,物理学中把力对物体做的功与所用时间的________叫做功率。
知识点1:机械功率的概念
快慢
比值
2. (1)公式:P=________;变形公式: W=________,
t=_________。
(2)当物体匀速时,可以推导P=________= ________。
(3)单位:国际单位________,简称________,符号 W,1 W=1________;常用单位还有__________。换算关系:1 kW=_____________W。
知识点2:机械功率的计算
Pt
Fv
瓦特
瓦
J/s
千瓦(kW)
1 000
3. (1)原理:P=______________。
(2)步骤:①用________测出楼高度h;(如:1到5楼的高度h=4层×每层3 m)
②用________测出人的质量m;
③用________测出登楼时间t。
(3)表达式:P=______________。
知识点3:测量人上楼的功率
刻度尺
体重计
秒表
课堂演练
知识点1:机械功率的概念
1. 下列关于功率的说法正确的是( )
A. 做功越多,功率越大
B. 做功时间越短,做功越少
C. 做功越快,功率越大
D. 做功时间越少,功率则越大
C
2. 某人匀速走上楼一次, 又匀速跑步上楼一次, 则( )
A. 走上楼用的时间多, 因此做功也大
B. 跑步上楼用的时间少, 因此功率较大
C. 两种情况功和功率都一样大
D. 跑步上楼的功和功率都比走上楼的大
B
3. 图11-2-1是甲、乙两个物体做功与所需时间的关系图象。由图可知,甲物体的功率P甲与乙物体的功率P乙相比较,正确的是( )
A.P甲>P乙
B. P甲<P乙
C. P甲=P乙
D. 无法比较确定
A
思路点拨:
功率表示力对物体做功的快慢。比较做功快慢的方法通常有两种:(1)在功相同时,比较做功时间的长短,做功时间越短功率越大。(2)在做功时间相同时,比较做功的多少,做的功越多功率越大。
易错辨析:
功率大小与做功的大小无关,和所用时间无关。只有做功的大小与所用时间的比值大小才能决定做功的快慢,这个比值大,则做功快,功率大;这个比值小,则做功慢,功率小。
知识点2:机械功率的计算
4. 体重相同的甲、乙两同学沿同一个杆进行爬杆比赛。甲从地面爬到杆顶用了16 s,乙从地面爬到杆顶用了12 s,则甲、乙两人爬杆时做功之比,功率之比分别为( )
A. 1∶1,3∶4 B. 4∶3,4∶3
C. 1∶1,4∶3 D. 无法确定
A
5. 小生同学用100 N的推力推动重为500 N的木箱,使木箱沿推力方向做匀速直线运动,10 s内前进了6 m。则小生同学对木箱做的功为________,他做功的功率为________。
600 J
60 W
6. 为迎接2021年东京奥运会,我国体育健儿在紧张地备战。运动员在一次训练中,用0.7 s的时间将140 kg的杠铃举高1.7 m。求:(g取10 N/kg)
(1)该运动员举起杠铃的平均速度是多少?(结果精确至0.1)
(2)杠铃所受的重力为多少
(3)该运动员举起杠铃的过程中至少做了多少功?
(4)该运动员举起杠铃的功率至少是多少
答案: (1)2.4 m/s(2)1 400 N
(3)2 380 J(4)3 400 W
思路点拨:
功率的计算有两个公式:P= P=Fv。计算时每个物理量都要用国际单位。
关联整合:
功与功率的区别见下表:
概念 意义 公式 说明 单位
功W 做功多少 W=Fs 做功的两个必要因素: (1)作用在物体上的力 (2)在力的方向上通过距离 焦耳,符号是J,1 J=1 N·m
功率P 做功快慢 P= 推导公式P=Fv 瓦特,符号是W,1 W=1 J/s
知识点3:测量人上楼的功率
7.某商场二楼到三楼的自动扶梯高度是4 m,扶梯长6 m。孙琪同学重500 N,自动扶梯把孙琪同学从一楼运送到三楼的过程中对她做功________J。如果要测算自动扶梯对她做功的功率,还应该测量的物理量是______________________________。
4 000
她从一楼到三楼的时间t
8. 小明同学想测出自己从一楼跑到三楼做功的功率,如图11-2-2所示。
(1)测量所需要的测量工具有______________、
________、刻度尺。
(2)小明同学设计的实验步骤如下,其中多余的
是________(填字母)。
A. 测出自身的质量m; B. 测出楼梯的总长度L;
C. 测出一楼到三楼的竖直高度h;D. 测出上楼所用的时间t;
E.算出上楼的功率P。
台秤(或磅秤)
秒表
B
C
(3)小明同学爬楼的功率的表达式是P=________。(用题中所给物理量表示)
(4)如果每层楼高度在4 m左右,爬一层楼的时间大约10 s,下列选项中可能是小明同学上楼的功率的是______(填字母)。
A. 2 W
B. 20 W
C. 200 W
D. 2 000 W
思路点拨:
测量功率的原理是P= 依据实验原理分析即可。
易错辨析:
在测人跳绳、引体向上等情景的功率时,由于人做一次功的时间较短,为减小测量时间的误差,通常取测做N次的总时间为t。因此功率表达式可写为P=
课堂检测
1. (3分)如图11-2-3所示,两位体重相同的同学将相同重物从一楼搬到三楼,所用时间不同。由图中提供的信息,判断以下说法正确的是( )
A. 甲图中同学做功多,做功快
B. 乙图中同学做功多,做功快
C. 做功相同,甲图中同学做功
时间少,做功快
D. 做功相同,乙图中同学做功
时间多,做功快
C
2. (3分)李明同学在1 min内跳绳跳了120次,每次跳绳高度约为5 cm,则他跳绳时的功率大约是( )
A. 0.5 W B. 5 W C. 50 W D. 500 W
C
3. (3分)如图11-2-4所示,用大小相等的拉力F,沿不同的方向拉同一物体运动相同的路程s,则下列判断正确的是( )
A. 甲图中的拉力F做功最快
B. 乙图中的拉力F做功最慢
C. 丙图中的拉力做功最多
D. 甲、乙、丙三种情况拉力F做功不相等
A
4. (3分)学习了功率的知识后,小科和几位同学准备做“比一比谁的功率大”的活动。以下是他们设计的三套方案,其中可行的是( )
①控制爬楼的时间相同,测量出各自的体重、爬上楼的高度,算出功率进行比较
②控制爬楼的高度相同,测量出各自的体重、爬楼用的时间,算出功率进行比较
③测量出各自的体重、爬楼用的时间和爬楼的高度,算出功率进行比较
A. 只有① B. 只有①② C. 只有②③ D. ①②③
D
5. (3分)正常人的心脏推动血液流动的功率约为1.5 W,表示的物理意义是心脏每秒可以做功________;那么在10 min内心脏做的功可把一个质量为60 kg的人匀速举高________m。
1.5 J
1.5
6. (6分)男生引体向上是中考体育考试自选项目之一。如图11-2-5是小强同学引体向上的示意图,如果要测他的功率,需要的测量工具有体重计、秒表和________。需要测量的物理量有小强的质量m、做5个引体向上所用的时间t和_____________,
则功率的表达式P=______________。(用测量的物理量表示)
刻度尺
上升的高度h
7. (9分)某人乘坐出租车在平直公路上匀速行驶,出租车的牵引力为3×103 N,如图11-2-6所示为他乘车到达目的地时的车费发票。求:
(1)出租车行驶的时间。
(2)出租车行驶的速度。
(3)出租车在这段时间内所做的功。
(4)出租车在这段时间内做功的功率。
解:(1)t=10:05-10:00=5 min=300 s。(2)v=
=20 m/s。
(3)W=Fs=3×103 N×6.0×103 m=1.8×107 J。
(4)P= =60 000 W。
答:(1)出租车行驶的时间为300 s。
(2)出租车行驶的速度为20 m/s。
(3)出租车在这段时间内所做的功为1.8×107 J。
(4)出租车在这段时间内做功的功率为60 000 W。