中考物理基础篇第12讲机械功功率(附强化训练题).doc
《中考物理基础篇第12讲机械功功率(附强化训练题).doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《中考物理基础篇第12讲机械功功率(附强化训练题).doc(18页珍藏版)》请在麦多课文档分享上搜索。
1、1第 12 讲 机械功 功率 12.1 学习提要12.1.1 功的概念1. 功如果一个物体在力的方向上通过一段距离,我们就说这个力对物体做了功。功的大小等于作用在物体上的力与物体在力的方向上通过的距离的乘积。功的符号为 W。2. 功的计算公式W=Fs,其中 W 表示功,F 表示力,s 表示物体在力的方向上通过的距离。3. 功的单位在国际单位制中,功的单位是焦耳,简称焦(J) 。1 焦=1 牛米(1J=1Nm)12.1.2 功率的概念1.功率的物理定义功率是表示做功快慢的物理量,功率的符号是 P。功率大就表示在同样的时间内力所做的功多,或者完成同样的功所用的时间较少。2. 功率的定义单位时间内所
2、做的功,叫功率。2功率的定义式为 P=W/t ,其中 P 表示功率,W 表示功,t 表示完成的时间。3. 功率的单位在国际单位制中,功率的单位是瓦特,简称瓦(W)。1 瓦=1 焦/秒(1W=1J/s)。除了瓦以外有时还用千瓦(kw)做功率的单位,它们的换算关系是 1kw=1000w。12.1.3 功的原理使用任何机械都不能省功,这个结论称为功的原理。使用机械可以省力,但必须多移动距离,也可以省距离,但必须多费力。既省力又省距离的机械是不存在的。功的原理不仅适用于简单机械,也适用于各种复杂的机械。12.2 难点解释12.2.1 理解“功”的意义物理学中的“做功”与日常生活中的“做工”或“工作”的
3、含义不同。在物理学中,“做功”是指作用在物体上的力 F 和物体在力的方向上通过的一段距离 S 这两个必要因素同时存在的物理过程。这两个因素缺一不可,缺少了其中任何一个条件,物理上就说没有做功。根据做功的两个必要因素,下面三种情况中力没有做功。(1) 物体受到力的作用,但没有通过距离。例如人用力推一个笨重的物体而没有推动;一个举着物体不动,力都没有对物体做功。(2) 物体不受外力,例如物体由于惯性做匀速直线运动,物体虽然通过了一段距离,但物体没有受到力的作用,没有力做功。(3) 物体通过的距离跟它受到的力的方向垂直。例如人在水平面上推车前进,重力的方向是竖直向下的,车虽然通过了距离,但在重力方向
4、上没有通过距离,因此重力没有对车做功。12.2.2 理解功率的另一个单位:马力3日常生活中人们经常说,这台手扶拖拉机是 10 马力的,那辆汽车是 75 马力的,这台空调是 1 匹、1.5 匹等等。匹或马力在历史上是常用的功率的单位,现在国际单位制中已不采用,但在日常生活中还在使用。关于马力的来由,18 世纪后半叶,由于改进蒸汽机而出名的英国发明家瓦特(1736-1819) ,为了找到功率的计量单位,日夜苦思冥想。有一天,他从邻近的酒坊里借了一匹特别强壮的马,找来一根绳子,绳子的一端拴在马上,另一头绕过定滑轮绑在 1000 磅(1b)的重物上。马向前跑,重物就向上提升。当时马用了 1min时间把
5、重物提升了 33 英尺(ft) ,功率是 550 磅英尺/秒(1bft/s) 。瓦特就把这个功率定义为 1 马力,用它作文功率的单位。由于换算起来很不方便,我国和世界上绝大多数国家后来都规定 1 马力=735W。需要注意的是,马力只是功率的单位,不是一匹马的功率。在长时间内一匹马做功的功率一般只有 0.40.6 马力。在特殊情况下,像马车陷在泥地里,一匹壮马能够产生近 10马力的功率,把车子拉出来。人正常劳动的功率一般是 0.050.1 马力。12.2.3 理解 p=Fv 的物理意义功率是表示做功快慢的物理量。功率的大小跟功和做功的时间两个因素有关,并由它们的比值决定。由功率的定义式 P=W/
6、和功的计算式 W=Fs,可推导得到 P=Fv,即已知力与速度 可以计算功率。当作用在物体上的力不变,利用 P=Fv,计算功率时,若速度是运动物体在某一时刻的速度,则功率就对应于该时刻的功率,速度改变,且方向与 F 一致时,则计算出的功率也随 v 改变而改变。例如汽车爬坡时,由于汽车发动机的功率是一定的,根据公式 P=Fv 可知,汽车的牵引力跟速度成反比,牵引力较大时,速度相应减小。司机采取的措施是换挡降速,以获得较大的牵引力。12.2.4 如何理解功的原理在不考虑摩擦和机械自重的情况下,可以得出:使用任何机械时,人们所做的功,都等于不用机械而直接用手所做的功。我们把它叫做理想机械。在理想机械中
7、,动力对机械所做的功等于机械对物体所做的功。例如使用斜面提升重力为 G 的物体,斜面长和高分别为 L 和 h,用沿斜面方向的拉力 F 将物体拉到斜面的顶端。在不考虑斜面摩擦的情况下,利用机械(斜面)做的功 W1=W2,即 FL=Gh,得到 F=h/LG。说明利用斜面提升物体时,沿斜面方向的拉力 F 是物体重力 G 的 h/L 倍,因此使用斜面可以省力。考虑摩擦和机械自重的机械,又叫实际机械。在实际机械中, 人们对机械所做的功 W总等于不用机械直接对物体所做的功 W 有用 与使用机械不得不做的额外功 W 额外之和,即W 总=W 有用+W 额外。4综上所述,功的原理对所有机械,包括理想机械、实际机
8、械、考虑摩擦还是不考虑摩擦的机械等,都普遍适用。因而人们称它为“黄金定律” 。12.3 例题解析12.3.1 功的计算与判断例 1 冰块在水平的光滑冰面上匀速滑行时,分析冰块所受到的力是否对冰块做功?【点拨】分析冰块的受力情况。冰在光滑的冰面上滑行时,受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力。 “光滑”冰面表示摩擦力不计,而冰块在水平的光滑冰面上做的是匀速运动,它的滑行是惯性运动。【解答一】分析冰块的受力情况可知,当冰块在光滑的冰面匀速滑行时,冰块只受到重力和冰面支持力,方向分别是竖直向下和竖直向上。所以冰块虽在冰面上移动了距离,但此距离与所受重力、支持力垂直,根据做功的两个必要因素,说明没有力对
9、物体做功。【解答二】根据计算公式 W=Fs,这里“s”必须是物体在力的方向上通过的距离。对于重力 G 做功,W=G0,=0J;对于支持力 N 做功,W=N0,=0J,而在水平方向上,W=0s=0J,所以没有力对物体做功。【反思】如果冰块在水平的粗糙的地面上匀速滑行时,则冰块在水平方向将受到拉力(假设拉力的方向是水平方向)的作用,并在力的方向上通过了一段距离,那么这个力将对冰块做功。例 2 一个人用 330N 的力推着重力为 1500N 的小车,使它在水平路面前进了 2m,则人对小车做的功是( )A.3000J B.600J C.条件不足,无法计算 D.不能确定人是否做功【点拨】要确定人用力推小
10、车做的功,要分析小车在水平路面上前进的距离是否为在推力方向通过的距离。【解析】由题意可知,人用推力推小车前进了一段距离,说明人对小车做了功,但题目中没有明确人推小车的力一定是水平方向,因此推力所做的功不一定是 600J.5【答案】C【反思】在分析和计算力对物体做的功时,必须抓住功的两个必要因素,并注意两个物理量的对应关系,才能准确计算和判断作用力对物体做的功。12.3.2 功率概念的理解和计算例 3 举重运动员把 980N 的杠铃举高 2m,然后在空中停留 10s,问运动员功做了多少功?头 2s 内、后 10s 内和整个过程的功率分别多大?【点拨】根据功率的定义,分析举重运动员在各个时间段是否
11、做功。【解答】根据功的计算公式 W=FS.举重运动员要匀速举起杠铃,必须克服杠铃的重力做功,即 F=G=980N,而在力的方向上通过的距离 S=2m,所以W=FS=980N2m =1.96 103 J根据功率的公式 P=W/t=,可得头 2s 内的功率P=W/t=1.96 103 J/2s = 980W而后 10s 内杠铃停在空中,人对杠铃虽有向上的作用力,但杠铃在此力的方向上没有移动距离,所以后 10s 内人对杠铃没有做功,因而功率等于零。在整个过程内做的功仍是1.96 103 J,时间共 12s,所以P 总 =W/t =1.96 103 J/12s = 163W【答案】1.96 10 3
12、J 980W 0W 163W【反思】功率是反映物体做功快慢的物理量,不表示做功的多少。运动员在不同的时间内可以做相同的功,但做功的快慢是不同的,即功率不同。因此在计算功率时,应把握好做功和对应的时间。11.3.3 公式 P=Fv 的应用例 4 汽车发动机的功率为 100kw,汽车的速度可达到 90km/h,如果把该发动机装在汽船上,汽船的速度只能达到 30km/h,,则汽车和汽船行驶时受到的阻力之比是多少?6【点拨】当汽车或汽船分别以相同的额定功率行驶,速度分别达到最大时,牵引力等于阻力,即 F=f。【解答】由公式 P=Fv 得,f1 : f2=v2 :v1= 30km/h :90km/h=
13、1:3【答案】1:3【反思】应用公式 P=Fv ,要注意个物理量的对应关系,在功率不变时,F 与 v 是反比关系。例如,汽车上桥时,旺旺减小行驶的速度,用以增大上桥的动力。12.3.4 功的原理的应用例 5 将质量相同的甲乙两物体,分别沿 BA 和 CA 两个光滑斜面底端匀速拉到顶端,如图 12-1 所示,如果所用的时间相同,则拉力 ( )A. F 甲 做的功比 F 乙 大,F 甲 的功率比 F 乙 大B. F 甲 做的功比 F 乙 大,F 甲 的功率比 F 乙 小C. F 甲 和 F 乙 做的功相同,功率不同D. F 甲 和 F 乙 做的功和功率相同【点拨】甲乙两个物体的质量相同,所受到的重
14、力也相同,由于它们在拉力的作用下沿光滑的斜面到达同一高度,则机械(斜面)克服重力做的功是相同的。【解析】由题意 m 甲 =m 乙 ,则 G 甲 =G 乙根据功的原理,W 动 =W 阻 =Gh,得出 F 甲 和 F 乙 所做的功相同。又因为它们做功的时间也相同,所以 F 甲和 F 乙做功的功率也相同。【答案】D7【反思】解决这类问题关键是分析两部分的功:即外力对机械所做的功和机械对物体所做的功。在不考虑摩擦和机械自重等理想情况下,这两部分功是相等的。例 6 如图 12-2 所示, 用动滑轮提升物体,作用在绳子上的拉力是 400N,如果 2s 内将物体匀速提高 4m,那么拉力做的功和功率各多大?(
- 1.请仔细阅读文档,确保文档完整性,对于不预览、不比对内容而直接下载带来的问题本站不予受理。
- 2.下载的文档,不会出现我们的网址水印。
- 3、该文档所得收入(下载+内容+预览)归上传者、原创作者;如果您是本文档原作者,请点此认领!既往收益都归您。
本资源只提供5页预览,全部文档请下载后查看!喜欢就下载吧,查找使用更方便
2000 积分 0人已下载
下载 | 加入VIP,交流精品资源 |
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 中考 物理 基础 12 机械功 功率 强化 训练 DOC
![提示](http://www.mydoc123.com/images/bang_tan.gif)