第2节 功率
第1课时 功率及功率的计算
1. 功率的意义及计算公式
2. 功率的计算
功率的概念及物理意义
●自主预习:
阅读本节第65、66面内容,完成下面问题:
1.回忆如何比较物体运动的快慢?
2.小强体重500N,在5S内跑到5m高的楼上,则小红做了 2500 J的功。
小明体重500N,在10S内走到5m高的楼上,则小明做了 2500 J的功。
小红体重400N,在10S内跑到6m高的楼上,则小强做了 2400 J的功。
●小组讨论:
1.上面三道题中:
小强和小明, 小强 做功快,你是怎么比较出来的?
小明和小红, 小明 做功快,你是怎样比较出来的?
2.物理学中用一新的物理量 功率 来表示物体做功快慢,它的定义是 单位时间内所做的功 。
3.功率= 功/做功时间 。功率用符号 P 表示, 功用符号 W 表示, 时间用符号 t 表示,因此用符号表示公式是 P=W/t .
4.功的单位是 J ,时间的国际单位是 s ,所以功率的单位是 J/s ,为了纪念英国的工程师 瓦特 ,人们将功率的单位叫做 瓦特 ,简称 瓦 ,符号 W 。所以: 1W= 1 J/S,1W的物理意义是 1s内所做的功是1J , 常见的单位还用 kW 。1KW= 1000 W。
5.利用功率的公式,计算出小强的功率= 500W ,小明的功率= 250W ,小红的功率= 240W 。
●教师点拨:
功与功率的计算区别:
功──力和在力的方向上移动的距离的乘积,单位:J
功率──功和完成这些功的时间的比值,单位:J/s(或w)
●跟踪练习:
1.下列关于功率的说法中,正确的是( B )
A.做功多的机械,功率一定大
B.做功快的机械,功率一定大
C.做功时间少的机械,功率一定大
D.功率是用做相同的功比较做功时间的方法比较做功快慢的
2.小明用相同的水平推力,分别使较重的A物体沿较光滑的平面移动,较轻的B物体沿较粗糙的平面移动,若在相同的时间内移动相同的距离.则下列说法正确的是( D )
A.小明对A物体做的功多 B.小明对B物体做的功多
C.小明推A物体时的功率小 D.小明推A、B两物体时的功率相同
3.体重为900N的爷爷与体重为300N的小孙子举行登楼活动,楼高三层共10米。若:
①爷、孙两人同时从一楼起步,半分钟后同时到达三楼;
②爷爷年纪大、身体较重,孙子登楼用了半分钟,爷爷所用的时间是孙子的2倍;
③孙子登楼用了半分钟,爷爷所用的时间是孙子的3倍。
以上三种情况下,谁做功多?谁做功少?谁用的时间多?谁用的时间少?谁做功快?谁做功慢?
功率的计算
●自主预习:
自学第66面例题,并思考下面问题:
起重机提升水泥板的功率为1.9×103 W,起重机的电动机做功的功率也是1.9×103 W吗?
不是,因为电动机的不可能把电能全部转化为动能对水泥板做功,所以电动机的功率应该大于1.9×103 W
●小组讨论:
认真读题,你能用几种方法解答下面问题?
体能竞赛中,小强在20s内就完成了10个引体向上动作,已知小强的体重为500N,每个动作身体向上移动的距离约为50cm,则小强在整个过程中做功的功率约为多少W?
解法一:略
解法二:略
●教师点拨:
功率是表示做功的快慢的,公式P=W/t中反映了三个量之间的关系。已知其中的两个量可以确定另外一个量,但如果只知道其中的一个,将无法确定两外两个量的大小;
●跟踪练习:
1.蚂蚁用10﹣3N的力拉着树叶,10s内沿拉力方向 前进了10cm,则蚂蚁对树叶做功为1×10﹣4 J,此时的功率为1×10﹣5W。
2.在体育考试中,小明投出的实心球在空中的运动轨迹如图所示。若实心球重20N,从最高点到落地点的过程中,球下降的高度为2.7m,用时约0.75s。则球下降过程中重力做功为54J,功率为 72W。
3.质量为50kg的小华同学骑着一辆自行车在平直公路上匀速运动500m,自行车在行驶过程中受到的阻力为其体重的1/10,其功率为100W,。求:他骑500m所用的时间为多少秒?(取g=10N/kg)
解:自行车受到的阻力F阻=G人/10=m人g/10=(50kg×10N/kg)/10=50N
行驶500m做的功W=F阻×s=50N×500m=25000J
由P=W/t可得:所用的时间t=W/P=25000J/100W=250s
教学至此,敬请使用学案当堂训练部分.
第2课时 功率的测量及变形式的应用
1. 功率的测量
2. 功率的变形式的应用
功率的测量
●自主预习:
学校新购了一箱物理器材,小云同学将它从一楼搬到三楼,小彬同学想测定小云搬运器材过程中对箱子做的功的功率。
【实验器材】_______、___________、____________;
【实验步骤】
小彬同学设计了测量步骤如下,其中多余的是( B )
A.测出箱子的质量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.测出小云上楼所用的时间t
E.算出出小云搬运箱子的功率P
●小组讨论:
在学习了功率的知识后,三位同学想比较爬杆时谁的功率大。以下是他们讨论后得出的三套方案,其中可行的是( D )
相同的时间爬杆,测量出各自的体重和爬上杆的高度,即可以比较功率大小;
爬到杆顶,测量出各自的的体重和爬杆用的时间,即可比较功率大小;
③ 爬杆后,测量出各自的体重、爬杆用的时间和爬上杆的高度,算出功率进行比较。
A.只有1 B.1、2 C.1、3 D.1、2、3
●教师点拨:
要测出机械功率P,只需想办法测出机械功W和对应的做功时间t,由功率的计算公式P=W/t即可求出功率。
●跟踪练习:
1.李华同学用了半分钟时间,从一楼上到二楼,他上楼的功率为80W,则他所做的功为多少J?
解:由P=W/t可得W=Pt=80W*30s=2400J
2.甲乙两人做功之比是5:6,所用时间之比是2:3,则他们的功率之比是: 5∶4 。甲同学重600N,乙同学重500N,他们进行登楼比赛,从一楼跑上六楼甲用了60s,乙用了40s,则 甲 同学做功较多, 乙 同学功率较大.
3.质量为50kg的何勇同学,在一次爬杆比赛中,用12s爬到了5m高的杆顶:(1)何勇受到的重力是多少?(2)何勇爬杆过程中做了多少功?功率多大?
解:(1)何勇受到的重力:G=mg=50kg×9.8N/kg=490N;(2)何勇爬杆过程中做的功:W=Gh=490N×5m=2450J,功率:P=W/t=2450/12s≈204 W。
功率变形式的应用
●自主预习:
功的计算公式W= Fs ,功率的计算公式P= W/t 。
●小组讨论:
1.公式P=FV的推导:
如何由P=W/t推导出P=FV? P= W/t=Fs/t=Fvt/t=Fv 。
2.公式P=FV应用:
①一汽车重20000N,受到的阻力是车重的1/20,当汽车以20m/s的速度行驶时汽车的功率是多大?
解:汽车受到的阻力F阻=G车/20=1000N
由公式P=W/t的推导式P=FV可得汽车的功率P=FV=1000N*20m/s=20000W
②请解释为什么汽车在爬坡时总是换低速档?而在平路上换高速档?
由公式P=W/t的推导式P=FV可知,汽车的功率一定,上坡时需要获得较大的牵引力F,就必须减小爬坡速度V,所以要爬坡换低速档,平路不需要很大的牵引力,所以换高速档可以提高运行速度。
●教师点拨:
因为P=W/t,W=Fs,所以P=Fs/t=Fv。该公式可以计算瞬时功率。如果在拉力F作用下物体做匀速直线运动,则F做功的快慢也将不变。该公式表示:某个力做功的功率,等于这力乘以这个力的作用点的速度。注意公式中速度V的单位必须是m/s。
●跟踪练习:
1.功率为10千瓦的拖拉机在平直公路上匀速前进.受到的阻力是2000牛,在半小时内拖拉机做了多少焦的功?前进了多少米?
解法一:半小时内拖拉机做的功W=pt=10kw*1800s=1.8*107J
由公式由W=Fs可得前进距离S=W/F=1.8*107J/2000N=9000m
解法二:由公式P=W/t的推导式P=FV,
则拖拉机的运行速度v=P/F=10000W/2000N=5m/s
前进距离S=Vt=5m/s*30*60s=9000m
半小时内拖拉机做的功W=FS=2000N*9000m=1.8*107J
2.一辆小汽车在平直公路上匀速行驶,发动机的牵引力为2000N,速度为108km/h。(1)求小汽车匀速行驶时受到的阻力大小。(2)求牵引力在10rain内所做的功。 (3)若发动机的牵引力用F表示,小汽车的速度用V表示,请推导出牵引力的功率P=FV
解:(1)小汽车匀速直线运动时阻力f=F=2000N
牵引力在10min内所做的功W=Fs=Fvt=2000N×30m/s×600s=3.6×107J
牵引力的功率P=W/t=Fs/t=Fv
教学至此,敬请使用学案当堂训练部分.
第十章 浮力
第1节 浮力
01 知识管理
1.浮力
概 念:浸在液体中的物体受到向①________的力,这个力叫做浮力.
施力物体:②________.
说 明:浸在气体中的物体也受到向上的浮力,施力物体是气体.
2.浮力产生的原因
原 因:浸在液体中的物体,其上、下表面受到液体对它的压力①________,这就是浮力产生的原因.
大 小:用F1、F2分别表示物体上、下表面受到的液体压力,则F浮=②________.
3.称重法测浮力
方 法:先在空气中用弹簧测力计测出物体重力G,再把物体浸在液体中读出弹簧测力计的示数F,则物体所受的浮力F浮=________.
4.决定浮力大小的因素
影响因素:物体在液体中所受浮力的大小,跟①______________________和②____________有关.物体浸在液体中的体积越大、液体密度越大,物体所受浮力就③________.
探究方法:影响浮力大小的因素有多个,所以应采用④________法来进行探究.
注 意:浸在液体中的物体所受浮力大小取决于液体的密度和物体浸在液体中的体积,而与物体的密度、物体的体积、物体的形状、浸没在液体中的深度等因素均无关.
02 基础题
1.下列物体没有受到浮力作用的是( )
A.在水中嬉戏的小鸭 B.在蓝天飞翔的老鹰
C.在深海潜游的鲸鱼 D.深入河底的桥墩
2.(2016·漳州)一物体在弹簧测力计下,示数为8 N,当它浸入水中时,示数为3 N,此时物体所受的浮力为( )
A.3 N B.5 N C.8 N D.11 N
3.(2017·云南)潜水员逐渐从水里浮出水面的过程中,他受到的浮力( )
A.逐渐增大 B.逐渐减小
C.始终不变 D.先增大后不变
4.(R教材P52T3变式)(2017·内江)如图所示,是物体浸入水中前后弹簧测力计示数的示意图.由此可知,物体的质量为________kg,物体受到的浮力为________N.
5.(R教材P52T4变式)(2017·益阳)如图所示,将一长方体物体浸没在装有足够深水的容器中恰好处于静止状态,它的上表面受到的压力为1.8 N,下表面受到的压力为3 N,则该物体受到的浮力大小为________N;如将物体再下沉5 cm,则它受到的浮力大小为________N.
6.(2017·邵阳)在做“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验时,同学们先提出了如下的猜想:
猜想A:可能与物体浸没在液体中的深度有关.
猜想B:可能与液体的密度有关.
猜想C:可能与物体浸在液体中的体积有关.
为了验证上述猜想,同学们利用一个物体、弹簧测力计、水、盐水和细线,做了如图所示的实验.
(1)通过实验a和c,可知物体浸没在水中时受到的浮力大小是________N.
(2)通过分析比较所有实验,可以验证猜想________(填“A”“B”或“C”)是错误的,而其他猜想是正确的.
(3)该实验探究主要运用的科学探究方法是____________________.
03 中档题
7.以下说法错误的是( )
A.在海里游泳的人受到海水对他的浮力
B.在空中漂浮的氢气球受到空气对它的浮力
C.将一石块扔到水中,在其下沉过程中不受浮力
D.在水中升起的木块受到浮力
8.图中的实验操作中,可探究“浮力的大小与液体密度是否有关”的操作是( )
A.①②③ B.①②④ C.②③④ D.①③④
9.某地在江面上修建一座大桥,如图中甲是使用吊车向江底投放长方形石料的示意图.在整个投放过程中,石料以恒定速度下降.乙是钢绳的拉力F随时间t变化的图象(从开始投放到石料刚好接触江底前).t=0时刻吊车开始下放石料,忽略水的摩擦阻力.则下列说法错误的是( )
A.石料在t=20 s时开始浸入水中
B.石料的重力是1 400 N
C.石料受到的浮力始终是500 N
D.石料完全浸没后钢绳的拉力为900 N
10.如图所示,在研究浮力大小与哪些因素有关时,某同学将一个空易拉罐开口向上,缓缓压入到盛水的烧杯中,在这个过程中,手用的力越来越大,这说明________________________.
11.如图所示,怀丙把装满土的船驶入河中,把绳索的一端拴在船上,另一端系在铁牛上,然后让人把船上的土移走,结果船在水中越浮越高,铁牛也被慢慢地从淤泥中提起,被船拖向岸边.则船在向上浮起的过程中,所受浮力________;铁牛被拖向岸边的过程中,所受的浮力________.(填“变大”“不变”或“变小”)
12.(2017·岳阳)下图是探究“影响浮力大小的因素”的实验过程及数据.
(1)如图甲,物体重________N.
(2)如图乙,把物体浸没在水中时,弹簧测力计的示数为3.2 N,物体所受浮力大小为________N.
(3)分析甲、乙、丙三图所示实验数据可得:物体所受浮力的大小与____________有关.
(4)若要探究物体所受浮力大小与物体的密度是否有关,应选择图中________(填字母)两个物体,并将它们浸没在同种液体中,测出其所受浮力的大小来进行比较.
04 拓展题
13.如图所示,a、b为制作容器时留下的一些凸起.向容器中注水,使a、b都在容器的水面以下,则下列说法中正确的是( )
A.a受浮力,b不受浮力
B.a不受浮力,b受浮力
C.a、b都受浮力
D.a、b都不受浮力
14.(2017·常德)质量为80 g的木块静止在如图的水面上,下列说法正确的是( )
A.木块所受浮力方向为F1所示
B.木块所受浮力方向为F2所示
C.木块所受浮力大小为8 N
D.木块所受的浮力大于重力
参考答案
第十章 浮力
第1节 浮力
知识管理
1.①上 ②液体 2.①不同 ②F2-F1 3.G-F 4.①物体浸在液体中的体积 ②液体的密度 ③越大 ④控制变量
基础题
1.D 2.B 3.B 4.0.4 1 5.1.2 1.2 6.(1)2 (2)A (3)控制变量法
中档题
7.C 8.D 9.C 10.物体浸入液体中的体积越大,受到的浮力越大 11.变小 不变 12.(1)4.2 (2)1 (3)液体的密度 (4)C、D
拓展题
13.A 14.A