2020-2021学年人教版八年级物理下册知识点强化训练课件 专题八　功和功率的计算（38张PPT）

专题八　功和功率的计算
1．功的计算
(1)计算公式：物理学中，功等于力与力的方向上移动的距离的乘积。即：W＝Fs。
(2)符号的意义及单位：W表示功，单位是焦耳(J)，1 J＝1 N·m；F表示力，单位是牛顿(N)；s表示距离，单位是米(m)。
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(3)计算时应注意的事项：
①分清是哪个力对物体做功，即明确公式中的F。
②公式中的“s”是在力F的方向上通过的距离，必须与“F”对应。
③F、s的单位分别是N、m，得出的功的单位才是J。
类型一：功的计算
专题探究
例1：(2018·云南)如图甲所示，张华用水平推力F推置于水平地面上的木箱，在此过程中，推力F的大小随时间t变化的情况如图乙所示，木箱运动速度v的大小随时间t变化的情况如图丙所示，则1～3 s木箱做________(选填“匀速”或“变速”)运动；3～5 s推力对木箱做的功是________ J。
变速
400
【方法指导】
①首先要明确题目中所求的是什么力对物体做的功；
②然后确定物体在力F的方向上通过的距离s；③最后利用W＝Fs计算。计算时各物理量单位要统一。
注意：①克服重力做功(W＝Gh)与克服阻力(摩擦力)做功(W＝fs)是常见的功的表达方式。②功的估算：估测力的大小和物体在力的方向上移动的距离，估算功。
类型二： 功率
例2： (2020·重庆)如图所示，重庆轨道2号线在李子坝站“穿”居民楼而过，山城的复杂地形造就了全国绝无仅有的震撼景象。若列车电动机功率为370 kW，长度为120 m，行驶速度为25 m/s，该居民楼长度为130 m，则在列车穿过居民楼的过程中，求
(1)列车所花的时间为多少秒？
(2)列车电动机做的功为多少焦耳？
(1)列车穿过居民楼时通过的路程
s＝L车＋L居民楼＝120 m＋130 m＝250 m
由v＝ 可得，列车穿过居民楼的时间
t＝ ＝10 s
(2)由P＝ 可得，列车电动机做的功
W＝Pt＝370×103 W×10 s＝3.7×106 J
答：略
【方法指导】
首先通过审题明确已知条件，然后再选择相对应的功率的公式求解。
注意：
①P ＝ 具有普遍性，不限制物体的运.
动状态；P＝Fv必须是物体做匀速直线运动状态。
②计算时P、W、t必须对应于同一段时间和同一物体；时间的单位用s，功的单位用J，功率的单位才会是W，速度的单位用m/s。
③功和功率的估算：估测力的大小和物体在力的方向上移动的距离，估算功。再根据时间估算功率。
类型三： 功率的另外一种计算方法
例3：已知小汽车的总质量为1 500 kg，该车以30 m/s的速度沿水平方向做匀速直线运动，行驶了180 s，汽车在行驶过程中受到的阻力为车重的0.16倍(g取10 N/kg)求：
(1)汽车行驶的距离。
(2)在此过程中汽车的牵引力和功率。
解：(1)由v＝ 可知，汽车行驶的距离
s＝vt＝30 m/s×180 s＝5400 m
(2)汽车做匀速直线运动，处于平衡状态，由平衡条件得
F＝f＝0.16 mg
＝0.16×1500 kg×10 N/kg＝2400 N
牵引力的功率
P＝Fv＝2400 N×30 m/s＝72 000 W
答：略
【方法指导】
当计算功率的问题，出现速度这个物理量时，先考虑P＝Fv这个公式，通常问题会变得比较简单。
类型四：功率的图象问题
例4：(2019·包头)如图甲所示，木块放在水平面上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块使其做直线运动，两次拉动木块得到的s－t关系图象如图乙所示。 两次对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2，两次拉力的功率分别为P1、P2，下列判断正确的是(　　)
A. Fl＞F2、P1＞P2
B. Fl＝F2、P1＞P2
C. F1＝F2、P1＝P2
D. F1＜F2、Pl＜P2
B
【方法指导】
由图乙可知，木块两次都做匀速直线运动，则拉力和滑动摩擦力是一对平衡力，大小相等，因为同一木块放在同一桌面上，压力不变、接触面的粗糙程度不变，所以两次木块受到的滑动摩擦力相等，故两次对应的弹簧测力计示数相等，即F1＝F2；从图乙中可以判断出，第1次木块的运动速度大于第2次木块的运动速度，即v1＞v2，根据公式P＝Fv可知，当拉力相等时，速度越大，拉力的功率越大，即：P1＞P2。
1.【对应例1】(2018·天津)中国选手张湘祥在奥运会上获得男子举重62 kg级冠军，挺举成绩是176 kg，图为他比赛时的照片。他在挺举过程中对杠铃做的功最接近(　　)
600 J
B. 1200 J
C. 1800 J
D. 3400 J
对应练习
D
2.【对应例1】(2019·海南)用大小相同的力F，作用在质量不同的物体上，使它们分别在同一水平面上沿力的方向移动相同的距离s(如图所示)，F所做的功分别为W1和W2，则
(　　)
A. W1＝W2
B. W1＝W2
C. W1＝2W2
D. W1＝4W2
B
3.【对应例4】(2019·江南区模拟)如图是小明和小亮利用闪光照相机拍摄纸锥竖直下落时的照片，下列关于纸锥在竖直下落过程中重力做功功率随时间变化的图象中正确的是
(　　)
A
D
C
B
C
4.【对应例2】(2019·巴彦淖尔)如图所示，水平地面G点两侧粗糙程度不同，物体一直受到沿水平方向5 N的拉力F。物体经过E点开始计时，每经过相同时间，用虚线框记录物体的位置，物体在EG段做匀速直线运动，则：(　　)
A．物体在EF段的速度大于GH段的速度
B．物体在GK段受到的摩擦力等于5 N
C．拉力F在EF段所做的功大于在GH段所做
的功
D．拉力F在EF段的功率小于在GK段的功率
答案：D
5.【对应例1】(2018·绍兴)两个完全相同的物体A、B，重均为20 N。
(1)在10 N的水平推力作用下两者同时以2 m/s的速度做匀速直线运动，如图甲，当物体通过的距离为3 m时，推力所做的功为_____J。
30
(2)若物体A、B在15 N的推力作用下以3 m/s的速度在另一水平面上做匀速直线运动，如图乙，则此时A对B的推力为________N。
7.5
6.【对应例3】(2019·凉山州)“绿色环保，低碳出行。”一辆纯电动公交车在水平路面上匀速行驶，发动机的功率为200kW，速度为72km/h。公交车行驶1 h，发动机做的功为________J，公交车行驶的路程为________m。
7.2×108
72000
7.【对应例3】(2020·广东模拟)一辆质量2 t的汽车，在平直公路上以额定功率100 kW从静止开始运动，经15 s运动200 m恰好达到最大速度，接着匀速运动20 s关闭发动机，滑行100 m停下。其v－t图象如图所示。已知汽车在运动过程中受到的阻力恰为车重的0.2倍，(g取10 N/kg)求：
(1)在运动过程中受到的阻力；
(2)整个过程中发动机所做的功的大小；
(3)汽车运动的最大速度v；
(4)整个过程中克服阻力所做的功的大小。
?
解：(1)汽车质量m＝2 t＝2×103 kg
汽车重力
G＝mg＝2×103 kg×10 N/kg＝2×104 N
汽车受到的阻力
f＝0.2G＝0.2×2×104 N＝4000 N
(2)由题意可知，整个过程中发动机的工作时间
t＝15 s＋20 s＝35 s，P＝100 kW＝1×105 W
由P＝ 可得，整个过程中发动机所做的功
W＝Pt＝1×105 W×35 s＝3.5×106 J
(3)由题意和图象可知，15～35 s汽车的速度最大且做匀速直线运动，根据二力平衡条件和题意可得，汽车匀速运动时的牵引力
F＝f＝4000 N
由P＝ ＝Fv可得
汽车的最大速度
v最大＝ ＝25 m/s
(4)根据v＝ 得匀速运动20 s运动的距离
s2＝vt＝25 m/s×20 s＝500 m
整个过程运动的距离为
s＝s1＋s2＋s3
＝200 m＋500 m＋100 m＝800 m
整个过程中克服阻力所做的功
W＝fs＝4000 N×800 m＝3.2×106 J
答：略
8.【对应例3】(2020·吴兴区模拟)推土机在祖国建设中发挥了重要作用。现有一履带式推土机，其额定功率为120 kW，质量为1.5×104 kg。
(1)若推土机的牵引力用F表示，速度用v表示，发动机的功率用P表示，请你推导出F、v与P之间的关系式。
(2)若推土机在120 kW的额定功率下工作，在平直场地上以1.5 m/s的速度匀速前进了20 m，则推土机产生的牵引力和推土机所做的功分别是多少？
解：(1)设推土机的工作时间为t，
由v＝ 可知，推土机通过的路程s＝vt
推土机的牵引力做功W＝Fs＝Fvt
所以发动机的功率
P＝ ＝Fv
(2)P＝120 kW＝1.2×105 W
由P＝Fv可得，推土机产生的牵引力
F＝ ＝8×104 N
推土机所做的功
W＝Fs＝8×104 N×20 m＝1.6×106 J
答：略
9. 【对应例2】一台机器用2分钟时间做了6×104 J的功。
(1)这台机器的功率是多少？
(2)10 s内做功为多少？
(3)如果做6×105 J的功要多少时间？
?
?
?
解：(1)t1＝2 min＝120 s
P＝ ＝500 W
(2)W2＝Pt2＝500 W×10 s＝5000 J
(3)t3＝ ＝1200 s＝20 min
答：略
10.【对应例1】(2019·遵义)如图所示，一辆汽车在水平地面上将物体从枯井中拖起来的简化模型，已知物体重2000 N，井底到井口的高度为3 m，物体从井底到井口上升用时10 s，汽车质量为1.2 t，轮胎与地面的总接触面积为800 cm2，若四个车轮受力均匀，汽车前进过程中自身受到水平地面对它的摩擦力为车重的0.1倍(绳的重力、绳与滑轮之间的摩擦、空气阻力忽略不计，g取10 N/kg)。求：
(1)物体从井底到井口上升的平均速度；
(2)未拖物体前汽车对水平地面的压强；
(3)把物体从井底拖到井口的整个过程，汽车牵引力所做的功。
解：(1)物体从井底到井口上升的平均速度
v＝ ＝0.3 m/s
(2)汽车质量m汽＝1.2 t＝1.2×103 kg
未拖物体前汽车对水平地面的压力
F＝G汽＝m汽g
＝1.2×103 kg×10 N/kg＝1.2×104 N
轮胎与地面的总接触面积为
S＝800 cm2＝0.08 m2
则汽车对水平地面的压强
p＝ ＝1.5×105 Pa
(3)汽车前进过程中受到水平地面对它的
摩擦力
f＝0.1G汽＝0.1×1.2×104 N＝1.2×103 N
图中滑轮为定滑轮，不计绳重、绳与滑轮间摩擦及空气阻力，则绳子对汽车向左的拉力F拉＝G物＝2000 N，因汽车匀速运动，由力的平衡条件可得，汽车的牵引力
F牵＝f＋F拉＝1.2×103 N＋2000 N＝3200 N
汽车牵引力所做的功
W＝F牵s＝3200 N×3 m＝9600 J
答：略
谢谢