3.3 能量转化的量度 学案（含答案）

11493500103632003.3 能量转化的量度
举重运动员举起杠铃时，将体内储存的化学能转化为杠铃的势能；起重机提升重物时，将电能转化为重物的动能和势能。为了量度能量转化的多少，描述能量转化的快慢，我们需要学习功和功率的相关知识。
一、功
【活动一】
（1）图3-25和图3-26是物体在力的作用下做功的实例。想一想，在这两个实例中有什么共同特点？
在图3-25和图3-26中，叉车提升货物和人推小车虽然是不同的现象，但有共同的特点，即货物和小车都受到了力的作用，并且都在力的方向上运动了一段距离。
（2） 图3-27和图3-28是物体在力的作用下没有做功的实例。想一想，在这两个实例中有什么共同特点？
在图3-27中，石头虽然受到人对它向上力的作用，但没有在这个力的方向上通过一段距离，因此这个力没有做功。在图3-28中，书包受到人的提力的方向是竖直向上的，而书包是在水平方向通过一段距离，在提力方向上没有通过一段距离，因此提力也没有做功。
1、功：如果物体受到力的作用，并且在这个力的方向上通过了一段距离，我们就说这个力对物体做了功。
（1）功：能量转化多少的量度。
（2）做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上通过的距离，两者缺一不可。
（3）功的大小等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。即：功=力×距离
（4）公式、物理量符号及单位：

2、不做功的三种情况
（1）物体受力，但没有在力的方向上通过一定距离，此种情况叫作“劳而无功”。
（2）物体移动了一段距离，但在此运动方向上没有受到力的作用(例如物体因惯性而运动)，此种情况叫作“不劳无功”。
（3）物体既受到力的作用，又通过一定距离，但二者方向互相垂直(例如提水桶沿水平方向移动)，此种情况叫作“垂直无功”。
2、功与能量转化的关系：做功的过程实质上就是能量转化的过程，力对物体做多少功，就有多少能量发生了转化。因此，可以用功来量度能量转化的多少。
二、功率
1、功率：单位时间内所做的功。功率是描述物体做功快慢的物理量。
2、功率公式：
（1）推导公式：
（2）换算关系：1W＝1J/s；1kW＝103 W； 1MW＝106 W。
【注意】①功率是表示物体做功快慢的物理量，功率越大，做功越快；功越大，做功越多。因此，功率大的做功不一定多；②在进行有关功率的计算时要注意单位的统一。
【例1】下面的情景中，人对物体做了功的是（ D ）
A．小华用力推车，但没有推动
B．小强举着杠铃静止不动
C．小悦背着书包静立在原地
D．小翔把一桶水从井中提起
1、如图，小明沿水平地面推箱子，但箱子没有移动，此过程（　A　）

A．小明对箱子没有做功
B．重力对箱子做了功
C．小明对箱子的推力大于地面对箱子的阻力
D. 箱子所受的重力与箱子对地面的压力是一对平衡力
【例2】关于功的概念，下列说法中正确的是（ C ）
A. 只要有力作用在物体上，力就对物体做功
B. 物体只要移动了距离，就一定做了功
C. 有力作用在物体上，物体在力的方向上又移动了距离，则这个力就对物体做了功
D. 有力作用在物体上，物体又移动了距离，这个力就一定做了功
【例3】关于功率的说法，正确的是（ D ）
A．由P=知，力做功越多，功率就越大
B．由P=F· v知，物体运动越快，功率越大
C．由W=Pt知，功率越大，力做功越多
D．由P=知，单位时间内做功越多，功率越大

1、如图所示，四幅图是小新提着包回家的情景，小新提书包的力不做功的是哪幅图（ A ）
A． B． C． D．
2、下列四幅图反映的物理情景中，其中有一幅图和其它三幅图不同，这幅图是（ B ）

A. 用力推车但没推动 B. 把杠铃举起来 C. 冰壶在平滑冰面上滑行 D. 提滑板在水平面前行
3、一个足球运动员用200N的力踢了一个重为5N的足球，足球立刻射向了50m处的球门并打在门柱上，在整个过程中，运动员对足球所做的功为（ D ）
A. 0J B. 10000J C. 250J D. 不能确定
4、下列关于功率的说法中正确的是（ C ）
A. 物体做功越多，功率越大 B. 物体做功时间越短，功率越大
C. 物体做功越快，功率越大 D. 物体做功时间越长，功率越大
5、如图所示，用大小相等的拉力F，分别沿斜面和水平面拉木箱， 拉力方向和运动方向始终一致， 运动时间tab>tcd， 运动距离sab=scd。比较两种情况下拉力所做的功和功率（ B ）
A. ab段做功较多 B. ab段与cd段做功一样多
C. ab段的功率较大 D. ab段与cd段的功率一样大
6、如图甲所示是使用汽车打捞水下重物的示意图。在重物从水底拉到井口的过程中，汽车以恒定速度向右运动，忽略水的阻力和滑轮的摩擦。四位同学画出了汽车功率P随时间t的变化图像，其中正确的是（　C　）
7、妈妈与小明进行爬山比赛，他们选择的起点、路径和终点都相同，全程设为匀速运动，妈妈的体重是小明的2倍，妈妈所用的时间是小明的3倍，若妈妈克服自身重力做功为W1、功率为P1，小明克服自身重力做功为W2、功率为P2，则下列关系正确的是（　D　）
A．W1：W2=2：1 P1：P2=6：1 B．W1：W2=2：3 P1：P2=2：1
C．W1：W2=2：1 P1：P2=3：2 D．W1：W2=2：1 P1：P2=2：3
8、如图所示，OQ是水平地面，物体在水平拉力作用下从O匀速直线运动到Q。OP段拉力F1为300N，F1做的功为W1，功率为P1；PQ段拉力F2为200N，F2做的功为W2，功率为P2，则（ C ）
A. W1>W2 B. W1P2 D. P19、“和谐号”列车在运行过程中的机车牵引功率为4800kW，时速为200km。若一列从荆州站驶出的CRH2A“和谐号”列车在平直轨道上匀速行驶100km，则该列车在这段时间内所做的功、机车受到的阻力分别 J、
N。
【答案】8.64×109 8.64×104
10、如图甲所示，水平地面上的一物体受到方向不变的水平推力F的作用，力F的大小与时间t的关系和物体运动速度与时间t的关系如图乙所示。第2s时，物体处于 状态，第6s到第9s，推力F做的功是 J。
【答案】静止 24
11、新建成的牛栏江引水济昆工程，是将水从海拔较低的德泽水库，引到海拔较高的盘龙江上游。每年为昆明提供5.67亿立方米的水，耗电及相关运行费用近10亿元。所以，珍惜水资源是每一个市民应尽的责任和义务。此工程是在德泽水库库区建泵站，将水泵入山坡高处的水池后，再自流回昆明。泵站的提水高度约220m，每秒流过水流横截面的水量是18m3。将1.8×104kg的水提高220m，水泵对水所做的功是 J，做功的功率是 .W。(g取10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3)
【答案】3.96×107 3.96×107
12、一辆在水平路面上沿直线匀速行驶的货车，行驶时所受的阻力为车总重的 0.1，货车（含驾驶员）空载时重为 2.5×104N。
（1）求货车空载行驶时所受的阻力大小。
（2）求货车以 36 km/h 的速度空载匀速行驶时，10 s 内货车牵引力做的功。
（3）当货车以 90 kW 的额定功率、90 km/h的速度匀速行驶时，求货车最多可装载多重的货物。
【答案】（1）2.5×103 N （2）2.5×105 J （3）1.1×104 N