机械功、功率.doc
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4.2机械功
一、功
1、定义:
一个力作用在物体上,且物体沿力的方向通过了一段距离,物理学上称这个力对物体做了机械功,简称做了功。
2、机械功的两个必要因素:
(1)作用在物体上的力;
(2)物体在力的方向上通过的距离。
必要!
一个都不能少!
3、认识几种不做功的情况:
(1)有力,但是在力的方向上通过的距离为零——劳而无功;
(2)有距离,但是在运动方向上物理没有力的作用-惯性——不劳无功;
(3)有力,也有距离,但是力和运动方向是相互垂直的——垂直无功;
例:
判断下列情况中,人有没有对所带的皮箱做功:
a)人用力提放在地上的皮箱,但是没有提起。
b)人再次用力,把皮箱提起
c)人用力提着皮箱站在原地不动
d)人把箱子放在电梯上,一起随电梯上升
e)人提着箱子在水平路面上匀速前进了50m
f)人提着箱子上楼
4、功的大小计算
功的计算公式W=Fs(s必须是在力F的方向上移动的距离);单位:
焦耳
应用功的公式注意:
①分清哪个力对物体做功,计算时F就是这个力;
②公式中S 一定是在力的方向上通过的距离,强调对应。
例1:
关于功的概念,下列说法中正确的是 ( )
A.力对物体做功多,说明物体的位移一定大
B.力对物体做功少,说明物体的受力一定小
C.力对物体不做功,说明物体一定无位移
D.功的大小是由力的大小和物体在力的方向上的位移的大小确定的
例2:
一个人先后用同样大小的力F将不同质量的物体分别在光滑水平面、粗糙水平面和粗糙斜面上沿力的方向移动相同的距离S(如图所示),该力在这三个过程中所做的功分别为W1、W2、W3,关于它们之间的大小关系说法正确的是( )
A. W1<W2<W3 B. W1<W2=W3 C. W1=W2=W3 D. W1=W2<W3
例3:
放学后,某同学背着重40N的书包沿水平路面走了200m,又登上大约每层高3m的四楼才回到家,则他在回家的过程中对书包所做的功约为多少
二、功率
例1:
一位同学提着书包从1楼提到5楼,一次快跑,一次慢走,他发现快跑时会气喘吁吁,慢走到5楼就不会感觉很累。
那么他两次提力所做的功一样吗?
为什么两次做功相同,产生的效果却不同呢?
例2:
在建筑工地上,利用吊机或者人工将一大堆砖头从地上搬到五楼,你会选用什么方法?
请说说你的看法。
这里就涉及到做功的快慢。
那么如何比较做功的快慢呢?
和比较物体运动快慢一样,比较物体做功快慢有两种方法:
a.做相同的功,比较所用时间的多少。
时间越少,做功越快
b.相同的时间内,比较做功的多少。
做功越多,做功就越快
c.如果做功的多少和所用时间都不同,就比较单位时间内所做功的多少。
单位时间内做功越多。
做功就越快。
为了比较物体运动快慢,我们引入了速度的概念,为了比较物体做功的快慢,我们引入功率的概念.
1、功率定义:
单位时间内所做的功
2、物理意义:
表示做功快慢的物理量。
3、公式:
说明:
①式有极大的用处,但由于书本没出现,被绝大多数同学忽视,
它的含义是某力F产生的功率P等于力F与F的速度V的乘积。
4、单位:
瓦特,简称瓦,W 常用单位 kW1kW=1000W
1w=1J/s,表示1秒钟内所做的功为1J。
比较运动的快慢
比较做功的快慢
比较方法
1.通过相同的路程比较运动时间2.相同运动时间内比较路程
比较方法
1.完成相同的功比较所用的时间
2.相同的时间内比较做功的多少
速度
物理意义:
表示物体运动的快慢
功率
物理意义:
表示物体做功的快慢
定义:
物体在单位时间内通过的路程的多少
定义:
单位时间内物体做功的多少
公式:
速度=(v=)
公式:
功率=(P=)
思考:
做功多的物体,功率一定大吗?
功率小的物体,做功一定慢吗?
例1:
下列说法中正确的是( )
A、做功多的机器,功率就一定大
B、功率大的机器,做功就一定多
C、完成相同的功,耗时多的机器功率大
D、功率大的机器做功快
例2:
人在3S内做功150J,求人的功率?
例3:
起重机以0.1m/s的速度,将一重为4000N的重物匀速提高5m,起重机做功的功率是多少Kw?
例4:
重力50牛顿的物体,在10牛顿的水平拉力的作用下,以0.2米/秒的速度沿水平面匀速前进4米,则拉力做功为________焦耳。
拉力做功的功率为__________瓦特。
例5:
一台功率为2kw的机器,在1min内能做J的功。
一台机器在2min内能将5000N的物体举高60m,那么它的功率为
例6:
抽水机每秒钟能把20kg水抽到15m高处,它30s所做的功是J,该抽水机的功率为w,合kW。
(g取10N/kg)
例7:
王强同学用20N的水平拉力,经5s把一个重100N的物体沿水平方向匀速拉动了10m,则此物体的速度为m/s,在这段时间中拉力做功J,拉力做功的功率是W。
例8:
一台机器的功率是750 W,它表示的意思是:
( )
A. 这台机器1分钟做的功是750 W B. 这台机器1分钟做的功是750 J
C. 这台机器1秒钟做的功是750 J D. 这台机器1秒钟做的功是750 W
例9:
甲、乙两个同学体重相同,都从一楼上到三楼甲走得慢,乙走得快,比较作功大小是W甲______W乙,比较功大小是P甲______P乙。
例10:
如图所示,放在水平桌面上重为G=4N的木块,在F=3N的水平拉力作用下,5s内运动了2m,在这个过程中,重力G对物体做的功为______J,拉力F对物体做的功为______J,拉力F做功的功率为_____W。
例11:
甲用力推一辆小车,经过3分钟小车在力的方向上前进了50米,乙用同样大小的力推另一辆小车,经过6分钟小车在力的方向上前进了相同的距离,那么:
( )
A、甲和乙做的功一样多 B、甲做的功多
C、乙做的功多 D、乙的功率是甲的功率的两倍。
例12:
为了增强体能,全班同学进行爬楼梯训练。
体重500N的小刚在10s内连续爬楼梯的总高度为7m。
求:
(1)小刚爬楼梯所做的功。
(2)小刚爬楼梯的功率。
一.选择题:
1、下列关于功率的说法正确的是( )
A.功率大的机械比功率小的机械做功一定多 B. 功率大的机械比功率小的机械做功一定少
C.功率大的机械工作时所用的时间一定少 D.功率大的机械工作时做功一定快
2、质量相同的两个人,沿同一路线登上一个小山头,一个人是快速跑上去的,另一个人是慢慢走上去的,那么()
A.两人登山所做的功相同,功率也相同. B.两人登山所做的功不相同,但功率相同.
C.两个登山所做的功相同,但功率不同. D.两个登山所做的功不相同,功率也不同.
3、李明同学快速地由一楼跑到三楼的过程中,他的功率与下列哪个值最相近( )
A.5W B.50W C.500W D.5000W
4、暑假中,明明和爸爸到花果山去游玩,同时他们进行了爬山比赛,已知明明和爸爸的体重之比为2:
3,从山底分别沿两条不同的路线爬上同一山顶所用的时间之比是3:
4,则明明和爸爸爬山的功率之比为 ( )
A.2:
3 B.1:
2 C.9:
8 D.8:
9
5、某中学举行首届跑楼梯比赛,共有20名选手进入决赛。
若要测量参赛者的功率大小,需测出的物理量是( )
A.登楼所用的时间
B.参赛者的体重,所登楼层的高度
C.参赛者的体重,所登楼层的高度以及登楼所用的时间
D.参赛者的体重,所登楼层的高度,登楼所用的时间以及参赛者通过的路程
6、甲、乙两同学进行爬杆比赛.爬到杆顶时,甲用了9s,乙用了10s,甲、乙两人质量之比是5:
6,则他们爬竿的功率之比P甲:
P乙等于( ).
A.3:
4 B. 4:
3 C.25:
27 D. 27:
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二、计算题
起重机把一个质量为0.5t的工件在15s内提升了6m,取g=10N/kg。
求:
(1)起重机对工件所做的功;
(2)起重机提升工件的功率。
三、功的原理:
做功的两个必要因素是什么?
作用在物体上的力;物体在力的方向上通过的距离。
简单机械的作用是什么?
省力省距离改变力的方向
那么使用简单机械可以省力,或者省距离,能省功吗?
我们来看一下,要把重物运到高处,有哪些方法?
l用手直接把物体提上去
l用杠杆把物体提上去
l用动滑轮或者滑轮组把物体提上去
1、内容:
使用机械时,人们所做的功,都不会少于直接用手所做的功;即:
使用任何机械都不省功。
2、说明:
对于理想机械而言,使用机械做功等于直接用手所做的功
对于实际机械而言,使用机械做功大于直接用手做的功。
摩擦力/机械重力等
3、不省功的原因是什么?
因为省力的机械必定费距离,省距离的机械一定费力,而功=力x距离,省了多少力,必定费多少距离,
所以力x距离不变,因此不能省功。
4、既然任何机械都不能省功,但人们王司马还要使用机械呢?
①功的原理是一个普遍的结论,对于任何机械都适用。
②功的原理告诉我们:
使用机械要省力必须费距离,要省距离必须费力,既省力又省距离的机械是没有的。
③使用机械虽然不能省功,但人类仍然使用,是因为使用机械或者可以省力、或者可以省距离、也可以改变力的方向,给人类工作带来很多方便。
④我们做题遇到的多是理想机械(忽略摩擦和机械本身的重力)理想机械:
使用机械时,人们所做的功(FS)= 直接用手对重物所做的功(Gh)
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