功和机械第三节 功率.docx
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功和机械第三节功率
第三节、功率
（一）功率
概念：
单位时间里完成的功，叫做功率。
公式：
单位：
国际单位：
瓦特，符号W常用单位：
千瓦（kW）、兆瓦（MW）
例题1建筑工地上，水泥板质量为0.7t，起重机在15t内把它匀速提升到4m的高度，起重机提升重物的功率是多少？
练习1、下列关于功率的说法，正确的是（）
A、做功越多，功率越大
B、做功时间越长，功率越大
C、机械的功率越大，机械工作时做
功越快
D、机械的功率越大，机械工作时能
量转化越快
练习2、在“比一比谁的功率大”的比赛中，某同学从一楼跑到三楼用了10秒，则他上楼过程中的功率约是（）
A、3瓦B、30瓦
C、300瓦D、3000瓦
例2.一架起重机在5min内把60000N的重物匀速举高25m，它的功率是多少kw？
例3.质量为50kg的物体，用50N的水平推力使它在粗糙水平面上以2m/S的速度匀速移动10m。
问
（1）推力功率多大？
（2）重力的的功率多大？
练习3、为什么汽车上坡时，司机经常用换挡的方法减小速度？
过关练习
1、下列说法正确的是（）
A、功率是描述物体做功多少的物理量
B、功率是描述物体做功快慢的物理量
C、由功率公式P=W/t，可以认为功率跟做功的时间成反比
D、由功率公式P=W/t，可以认为只要知道W和t的值，就可以求出任意时刻的功率
2、下列关于汽车的功率说法中，正确的是（）
A、由P=F•v可知，汽车的功率P跟速度v成正比
B、由P=F•v可知，当P一定时，汽车的牵引力F跟汽车的速度v成反比
C、当汽车达到额定功率时，它的牵引力恰好等于它受到的阻力
D、汽车的实际功率一般都应该小于或等于它的额定功率
3、质量为m的物体沿倾角为θ的斜面滑至底端时的速度大小为v，此时重力的瞬时功率为（）
A、mgvB、mgvsinθC、0D、mgvcosθ
4、一质量为m的木块静止在光滑的水平面上，从t=0开始将一个大小为F的水平恒力作用在该木块上，在t=t1时刻F的功率为（）
A、F2t1/2mB、F2t21/2mC、F2t1/mD、F2t21/m
5、某人用同一水平力F先后两次拉同一物体，第一次使此物体沿光滑水平面前进
距离，第二次使此物体沿粗糙水平面也前进
距离，若先后两次拉力做的功为W1和W2，拉力做功的功率为P1和P2，则（）
A、W1=W2，P1=P2B、W1=W2，P1>P2
C、W1>W2，P1>P2D、W1>W2，P1=P2
6、假定汽车以额定功率在水平路面上行驶，所受阻力大小不变，则它不可能做（）
A、匀加速直线运动B、匀减速直线运动
C、匀速直线运动D、变加速直线运动
7、下列关于汽车运动不正确的是（）
A、汽车以额定功率启动后做变加速运动，速度、加速度均逐渐增大
B、汽车以额定功率启动后做变加速运动，速度逐渐增大；加速度逐渐减小，加速度为零时，速度最大
C、汽车匀速行驶时，最大允许速度受发动机额定功率限制，要提高最大允许速度，必须增大发动机的额定功率
D、汽车在水平路面上以额定功率P行驶，则当牵引力F与阻力f平衡时，汽车的最大速度vm=P/f
8、火车从车站开出做匀加速运动，若阻力与速度成正比，则（）
A、火车发动机的功率一定越来越大，牵引力也越来越大
B、火车发动机的功率恒定不变，牵引力越来越小
C、当火车达到某一速率时，若要保持速率做匀速运动，则发动机的功率这时应减小
D、当火车达到某一速率时，若要保持此速率做匀速运动，则发动机的功率一定跟此时速率的平方成正比
9、以额定功率为P的汽车开上倾角为θ的斜坡，若所受阻力为f，则下列说法中正确的是（）
A、汽车增大牵引力时，速度一定要减小
B、汽车克服重力做的功等于汽车牵引力做的功
C、若汽车保持额定功率行驶，汽车的最大安全速度为v=
D、若汽车匀速上坡，牵引力做功为零
10、列车在恒定功率的机车牵引力下，从车站出发沿平直轨道行驶10min，速度达到108km/h的最大速度，那么这段时间内列车行驶的距离（）
A、等于18kmB、等于9km
C、一定小于9kmD、一定大于9km，小于18km
11、竖直上抛一小球，球又落回原处，已知空气阻力的大小正比于球的速度，则（）
A、上升过程中克服重力做的功大于下降过程中重力做的功
B、上升过程中克服重力做的功等于下降过程中重力做的功
C、上升过程中克服重力做功的平均功率大于下降过程中重力做功的平均功率
D、上升过程中克服重力做功的平均功率等于下降过程中重力做过的平均功率
12、雨滴在空中运动时所受空气阻力与其速率的平方成正比，若有两个雨滴从空中落下，其质量分别为m1、m2，落至地面前均已做匀速直线运动，则落地时其重力的功率之比为（）
A、m1：
m2B、
C、
D、
13、飞机在飞行中所受空气阻力与它的速度平方成正比，当飞机以速度v水平匀速飞行时，发动机的功率为P。
若飞机以速度3v水平飞行时，发动机的功率为（）
A、3PB、9PC、18PD、27P
14、质量为m的物体从高处自由落下，下落开始t秒内，重力对物体做的功是，这t秒内重力做功的平均功率是；t秒末重力对物体做功的瞬时功率是。
15、质量为3kg的物体静止在光滑的水平面上，它受到6N的水平力作用时间为3s，这个过程中水平力的平均功率是W；3s末此力的瞬时功率是W。
16、以初速度v0做平抛运动的物体，重力在第1s末和第2s末的功率之比为，重力在第1s内和第2s内的平均功率之比为。
17、从空中以40m/s的初速度平抛一个重10N的物体，物体在空中运动3s落地，不计空气阻力，若取g=10m/s2，则物体落地时重力的瞬时功率为。
18、在20m高处以大小相等的初速度20m/s将三个质量均为0.1kg的小球a、b、c分别竖直上抛、平抛和自由落下，从抛出到落地的全过程中，求重力对三个球做的功和平均功率。
不计空气阻力，g=10m/s2.
19、汽车发动机的额定功率为60kW，汽车的质量为5t，它与地面的动摩擦因数为0.1。
则：
（1）汽车保持额定功率起动后能达到的最大速度是多少？
（2）汽车从静止开始以0.5m/s2的加速度匀加速运动，这一过程能维持多长时间？
g=10m/s2
第四节、动能和势能
1、能量
（1）定义：
物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，简称能。
能量的单位和功的单位一样都是焦耳（J）
（2）实质：
物体做功的过程就是能的转化过程。
物体做的功越多，说明某种能转化为别的形式的能就越多。
（3）能量的单位
物体做功过程就是能的转化过程。
因此，能的单位与功的单位相同，在国际单位制中，功的单位是J，能的单位也是J。
例题1、关于功和能的关系，下列几种说法，正确的是（）
A、具有能的物体一定正在做功
B、物体具有的能越大，它做的功就越多
C、物体做的功越多，它具有的能就越多
D、物体能够做的功越多，它具有的能就越大
例题2、下列关于能量的叙述不正确的是（ ）
A、拉弯的弓能把箭射得很远，弓具有能量
B、高空坠物会砸伤人，坠物具有能量
C、台风把大叔连根拔起，台风具有能量
D、急流的河水将石头冲走，河水没有能量，石头具有能量
2、动能
物体由于运动具有的能量叫动能
3、动能跟哪些因素有关
物体的动能跟质量和速度有关；物体的质量越大，速度越大，动能就越大。
（一切运动的物体都具有动能）
例题1、如图所示，是“研究动能的大小与哪些因素有关”的实验装置。
（1）
实验中通过观察＿＿＿的大小，来判断小球动能的大小
（2）实验中为了研究动能的大小与质量的关系，需要控制小球撞击时的速度不变，具体的控制方法是＿＿＿＿。
（3）质量和速度谁对动能的影响较大呢？
小文所在的物理兴趣小组借助速度传感器和其他仪器得出了两组数据如表一和表二所示。
表一（钢球撞击时的速度为v=8cm/s）
序号
钢球的质量m/g
木块滑行距离s/cm
1
100
10
2
200
20
3
300
30
表二（钢球的质量为m=100g）
序号
钢球撞击时的速度v/（cm/s）
木块滑行距离s/cm
1
8
10
2
16
40
3
24
90
例题2、判断动能变化情况
①一辆汽车加速运动，它的动能＿＿＿。
②火车进站时做减速运动，它的动能＿＿＿；停止后，它的动能=＿＿＿。
③一辆洒水车在马路上匀速前进并洒水，它的动能＿＿＿。
例题3、比较动能大小
①汽车空载和满载时以相同速度前进：
＿＿＿时动能大。
②某同学慢跑和快跑时：
＿＿＿时动能大。
4、势能
（1）重力势能：
物体由于被举高而具有的能量
①重力势能跟哪些因素有关
重力势能的大小跟物体的质量和高度有关；质量越大，高度越高，重力势能越大（一切有高度的物体都具有重力势能）
例题1、一架匀速上升的直升飞机，它的（）
A、动能增加，重力势能不变
B、动能不变，重力势能增加
C、动能和重力势能都增加
D、动能和重力势能都不变
例题2、青蛙从跳起到落地的过程中，它的重力势能（）
A、一直增大
B、一直减小
C、先增大后减小
D、先减小后增大
例题3、如图所示，一个同学在蹦床上玩，从跳起到上升至最高点的过程中，＿＿＿＿能逐渐增大，＿＿＿＿能逐渐减小。
练习1、下列过程中，属于动能转化为重力势能的是（）
A．雪橇从山坡上滑下B．玩具弹簧枪将"子弹"水平射出
C．雨滴从屋檐落向地面D．斜向上射出的炮弹上升的过程
练习2、甲乙两名跳水运动员都站在10米跳台上,甲的质量大于乙的质量,当甲从跳台跳下时乙站在台上观看,则（）
A.甲乙都在跳台上时,两个人的重力势能相等
B.甲运动员的重力势能总比乙运动员的重力势能大
C.在甲运动员下落过程中,甲乙两运动员机械能始终相等
D.在甲运动员下落过程中,甲乙两运动员机械能始终不等（不计空气阻力）
练习3、下列说法中正确的是（）
A.运动的物体具有的能叫动能
B.物体由于运动具有的能叫运能
C.甲、乙两个物体，甲物体的运动速度比乙物体大，则甲物体的动能一定比乙物体的动能大D.质量大的物体一定比质量小的物体具有的动能多
练习4、下列现象中属于势能转化为动能但机械能保持不变的过程是（）
A.在地球椭圆轨道上运行的人造卫星B.下在升空的火箭
C.被击落的敌机残骸在不计空气阻力时的下落过程D.从斜坡上滑下的自行车
练习5、关于势能的下列说法正确的是（）
A.质量大的物体比质量小的物体重力势能大
B.甲物体的弹性形变大于乙物体的弹性形变，甲物的弹性势能一定大于乙物体的弹性势能
C.弹性势能与重力势能可以相互转化
D.发生弹性形变的物体，只有做功时才具有弹性势能
练习6、物体从高处下落,到地面后温度略有升高,这说明该物体的（）
A.机械能减少,内能增加B.重力势能减少,机械能不变
C.内能增加,周围空气的内能减少D.增加的动能等于减少的重力势能
练习7、一雨滴在匀速下落的过程中，它的（）
A.动能不变，重力势能增加
B.动能增大，重力势能减少，机械能减少
C.动能增大，重力势能减少，机械能守恒
D.动能不变，重力势能减少
（2）弹性势能：
物体由于发生（弹性）形变而具有的势能叫弹性势能。
①弹性势能与哪些因素有关
弹性势能的大小跟物体（弹性）形变的大小有关，物体的（弹性）形变越大，弹性势能就越大。
（一切发生弹性形变的物体都具有弹性势能）
过关练习
一、选择题
1.关于能的概念，下列说法正确的是（）
A．用线悬挂着的物体，它没有做功，它不具有机械能
B．在空中飞行的子弹，因为它能做功，所以它具有机械能
C．甲物体的运动速度比乙物体的大，则甲物体的动能一定比乙物体的大
D．甲物体的高度比乙物体的高度大，则甲物体的势能一定比乙物体的大
2.跳伞运动员在空中匀速下落的过程中，他的（）
A．动能增大，势能不变B．动能不变，势能减小
C．动能、势能都不变D．动能减小，势能增大
3.司机开车上坡前，往往加大油门，以提高汽车的速度，这是为了（）
A．增大动能B．增大势能C．增大惯性D．减小阻力
4.2005年10月13日，西昌卫星发射中心用“长征四号乙”运载火箭，成功地将‘“神州六号”飞船送人太空。
在飞船随火箭一起离开发射塔飞向天空的过程中（）
A．飞船的势能不断减小，动能不断增大B．飞船的势能不断增大，动能不断减小
C．飞船的势能和动能都在不断减小D．飞船的势能和动能都在不断增大
5.三峡水库修建大坝，为了提高水位，增加水的（）
A．内能B．重力势能C．弹性势能D．动能
6.关于能量的大小，下列说法中错误的是
A.运动速度越大的物体，动能也越大B.质量大的物体，动能不一定大
C.质量大的物体，其重力势能不一定大
D.质量越大的物体，被举得越高，其重力势能就越大
7.某块砖在一对平衡力作用下运动，则该砖（）
A．势能一定不变，动能一定不变 B．势能可能改变，动能一定不变
C．势能可能改变，动能可能改变 D．势能一定不变，动能可能改变
二.实验题
1、如图所示，是用来探究“动能大小跟哪些因素有关”的实验装置图。
（小球在光滑斜面上由
静止开始下滑，到达底端的速度只与起点高度有关，起点越高，到达底端的速度就越大，运动小球撞击停在平面上的木块后，木块运动距离越长，说明小球具有动能越大）
（1）分析比较实验甲与实验乙，可得出结论：
______________________________。
实验中被控制的物理量是________________。
（2）分析比较实验乙与实验丙，可得出结论：
______________________________。
实验中被控制的物理量是_______________________。
（3）实验结果表明，物体动能与物体的和有关，____________越大，____________越大，动能就越大。
第五节机械能及其转化
（一）机械能
（1）机械能：
动能和势能统称为机械能
①一个物体只有动能，或者只有势能，或者既有动能又有势能，此时都可以说物体具有机械能，因为机械能是动能和势能的统称。
②机械能守恒：
动能和势能之间可以相互转化，在只有动能和势能转化的过程中，机械能总量保持不变。
但机械能守恒是有条件的，若考虑摩擦阻力等，机械能的总量就会变小。
这是因为机械能转化成了其他形式的能，如落地的乒乓球越跳越低，最后静止在地面上。
③能量是与做功有密切联系的概念，能量反应了物体做功本领的大小，能量的大小可以用能够做功的多少来量度。
因此，动能、势能和机械能的单位与功的单位相同，也就是焦耳。
例题1、当自动扶梯做匀速运动时，站在上面的乘客，具有的（）
A.动能不变，势能不变，机械能不变B.动能增大，势能增大，机械能增大
C.动能减小，势能减小，机械能减小D.动能保持不变，机械能将发生变化
例题2、下列过程中属于势能转化为动能的是（）
A.跳伞运动员在空中匀速下落B.直升飞机匀速上升
C.滚摆在下降过程D.火箭发射升空
例题3、下列过程中，属于动能转化为势能的是（）
A.向上抛出的小球上升过程中速度越来越小B.雪撬从山坡上滑下
C.弹簧门在推开后自动关门D.玩具弹簧枪将“子弹”射出去
练习1、下列情况中机械能不发生变化的是（）
A.汽车刹车后在水平地面上向前滑行B.抛向空中正在上升的石块（不计空气阻力）
C.小孩从滑梯上匀速滑下D.用滑轮组把物体匀速提高
练习2、如图，先用绳子把一个铁锁悬挂起来，然后把铁锁拿近到自己的鼻子，松手后，铁锁向前摆动又摆回来。
有关铁锁在摆动过程中的能量转化，下列说法正确的是（）
A．铁锁回摆后能碰到鼻子，因为铁锁的机械能始终不变
B．铁锁下降过程中，重力势能转化为动能
C．铁锁上升到最高点，重力势能最小
D．铁锁下降到最低点，动能最小
练习3、如图所示，钢珠沿竖直平面上的光滑轨道abcd从a点运动到d点，钢珠（）
A．通过d时的速度比通过c时大
B．在c点比在b点的重力势能小
C．从a运动到b的过程中，动能转化为重力势能
D．从b运动到c的过程中，机械能转化为重力势能
练习4、掉在水平地面上的弹性小球会跳起，而且弹跳的高度会越来越低。
图示是小球弹跳的频闪照片，小球在1、2位置的高度一样。
下面说法正确的是（）
Ａ．小球在1、2位置的动能相同，机械能也相同
Ｂ．小球在1、2位置的动能相同，2位置的机械能较小
Ｃ．小球在1、2位置的机械能相同，2位置的动能较小
Ｄ．小球在2位置的动能较小，机械能也较小
练习5、在学习势能知识时，小明同学猜想物体的重力势能的大小可能与以下三个因素有关：
①物体高度，②物体质量大小，③物体所处地理位置。
为了证明自己的猜想，首先决定对因素①进行验证．他把橡皮泥平铺在水平面上，让1个小球从不同高度自由下落，记录结果如表所示。
（1）该同学依据＿＿＿＿判断重力势能的大小；
（2）本实验的结论是＿＿＿＿＿＿＿＿；
（3）若想对因素②进行验证，你认为实验中应控制相等的变量是＿＿＿＿＿＿＿＿。
练习6、陈锋同学的家到学校本是一条在同一水平面上的直路，爱动脑的陈锋做了这样的设想：
要是将从家到学校的路挖成一个“V”字形（如图所示），只要从家骑上自行车后，不用刹车也不用踩车，等车停下来就可以到达学校了请你简要说明：
（1）陈锋同学的设想的机械能转化过程
（2）陈锋同学的设想在现实中可以实现吗?
重点专题总结
专题一、机械效率
（一）滑轮组类
1、匀速竖直提升物体
例题1、用如图所示的滑轮组提升重物G，所用的拉力F=100N，如果该滑轮组的机械效率为75%，不计摩擦和绳重，求物重和每个动滑轮的自重（每个滑轮质量都相等）
（2）同时考虑动滑轮自重及摩擦，忽略绳重
例题2、用滑轮组将重为450N的物体匀速提高2m，如果该装置的机械效率为75%，克服摩擦阻力做功180J，求拉力大小及动滑轮自重（忽略绳重）
2、匀速水平拉动物体
使用滑轮组水平拉动物体时，拉力F与物体重力G没有直接关系，有用功
，而是物体克服与地面间摩擦力
所做的功。
设物体水平通过的距离为s，则
，
，
例题3、如图所示，滑轮自机械效率为60%，重物重力为2500N。
当物体水平匀速移动0.5m时，拉力F所做的功为1000J，求拉力F的大小和物体与地面间的摩擦力
。
（二）斜面类
例题4、如图所示，物体的质量为500kg，斜面的长l为高度h的2.5倍，物体在拉力F的作用下沿斜面向上匀速运动的速度为2m/s，若斜面的效率是80%，则：
（1）
拉力F为多少N？
（2）拉力F做功的功率为多少瓦？
（三）电机类
例题5、功率是2000W的起重机将重为7000N的货物在15s内匀速提升了3m，起重机的机械效率是多少？
（4）杠杆类
例题6、由于在使用杠杆时的摩擦非常小，故杠杆是一种机械效率非常高的简单机械。
如图所示，若用一根机械效率为90%的杠杆将一个720N的物体提升5cm，在这个过程中：
（1）有用功为多少？
（2）需要做多少总功？
（3）若手对杠杆向下的力为200N，杠杆的动力臂与阻力臂的比值为多少？
专题二功率大小的测量和计算
专题分析：
功率的定义式“
”可以变形为
和
，可分别用于求功和时间。
在运用上述公式时，一定要注意三个量的对应关系，“W”一定是对应的时间“t”内完成的功。
本章内容计算题出现较多，经常出现一些利用公式“
”进行比值问题的计算，应注意：
当P一定时，W与t成正比，则
；
当W一定时，P与t成反比，则
当t一定时，W与P成正比，则
例题7、甲、乙两台拖拉机，甲所做的功是乙的2倍，而乙做的功所用的时间是甲的
，则甲、乙的功率之比为（）
A、8：
1B、1：
8C、1：
2D、2：
1
例题8、当前，出租车业的快速发展，方便了人们的出行，一辆出租车从甲地匀速行驶12km到乙地，所用时间为20min。
（1）该出租车在这段时间内的速度为多大？
（2）已知人和车的总质量为1400kg，行驶过程中所受到的阻力是人、车总重的0.05倍，这段时间内汽车牵引力的功率为多大？
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