初中物理复习 功及功率.docx
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初中物理复习功及功率
功与功率
模块一功
【一、知识点】
1.定义
如果一个力作用在物体上,物体在这个力的方向上移动了一段距离,这个力的作用就显示出成效,我们就说这个力对物体做了功。
工人在把小车从A点推到B点的过程中,对小车做了功
2.做功的两个必要因素:
(1)作用在物体上的力;
(2)物体在这个力的方向上移动的距离。
注意:
只要力与运动方向不垂直,这个力就对物体做了功。
3.力对物体不做功的情况
情况
实例
原因解读
有距离无力
(无劳无功)
小球在光滑的水平面上
滚动
小球在光滑水平面上滚动时,
水平方向上没有收到力的作
用
有力无距离
(有劳无功)
举重运动员将杠铃举起
后,在空中静止5秒钟
虽然举重运动员对杠铃有向
上的推力,但在力的方向上
没有移动的距离,故举重运
动员在这5秒内对杠铃不做
功
力与距离垂直
手提水桶在水平地面上
运动一段距离,水桶虽
然受到手的提力作用,
由于提桶的力的方向始
终竖直向上,跟水平地
面垂直,所以在水平地
面上行走得再远,手的
提力对水桶也没有做功
物体受到了力的作用,同时
也运动了一段距离,但物体
在力的方向上没有通过距离,
这个力也就对物体没有做功
4.功的计算
(1)力学里规定:
功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积,即功=力
力的方向上移动的距离。
国际单位制:
功的单位是焦耳,简称焦,符号位
,其中
。
(2)1焦耳的大小:
大约是把两个鸡蛋举高1
所做的功。
(3)应用功的计算公式时,需注意:
①要明确是哪个力对哪个物体做功,或者是哪个施力物体对哪个受力物体做功。
②“同体性”:
力与在力的方向上移动的距离必须对应同一个物体。
③“同时性”:
力与物体在力的方向上移动的距离必须对应于同一时段。
④应用
计算时,单位必须是
取N,
取
,
的单位才是
。
(4)力的方向与功的正负:
力与物体位移的方向相同时,力做正功;力与物体位移方向相反时,力做负功。
5.物体克服阻力做负功
若物体在运动方向上受到一个与此方向相反的力F的作用,我们通常说物体克服阻力F做了功。
比如:
在竖直向上,物体克服重力做功;在水平方向上,物体克服摩擦力做功。
【二、例题精讲】
【例1】★
在下列情况中,人对物体是否做功?
并说明理由:
(1)将重物从地面上提起放到肩上 ;
(2)将重物提在手中沿水平方向移动50米的距离 ;
(3)扛着重物登上三楼 ;
(4)举重运动员举起杠铃后,站着坚持3秒钟不动 ;
(5)推出去的铅球在空中向前飞行时 。
考点:
力是否做功的判断.
解析:
(1)放肩上这个过程做功;放肩上后不做功,受力但没通过距离.
(2)不做功,力的方向和距离垂直,不在同一直线上.
(3)做功,既有力又有距离,并且距离和力的方向一致.
(4)不做功,受力但没通过距离.
(5)不做功,铅球在飞行过程中不受推力,依靠的是惯性.
答案:
(1)放肩上这个过程做功;放肩上后不做功,受力但没通过距离.
(2)不做功,力的方向和距离垂直,不在同一直线上.
(3)做功,既有力又有距离,并且距离和力的方向一致.
(4)不做功,受力但没通过距离.
(5)不做功,铅球在飞行过程中不受推力,依靠的是惯性.
【测试题】
以下实例,力对物体做功的是( )
A.小明将水桶从地面上提起B.用力搬桌子而未搬起
C.举重运动员举着杠铃不动D.吊车吊着货物在空中水平匀速移动
考点:
力是否做功的判断.
解析:
A、将水桶从地面上提起,是在力的方向上移动一段距离,对物体做功了,符合题意;
B、搬桌子而未搬起,有力而无距离,没有做功,不符合题意;
C、举重运动员举着杠铃不动,这样是有力但无距离,没有做功,不符合题意;
D、虽然有力也有距离,但此距离不是在力的方向上,力与距离垂直,没有做功,不符合题意;
答案:
A.
【测试题】
在举重比赛时,一运动员在第一阶段把150kg的杠铃很快举过头顶,第二阶段使杠铃在空中停留37s.下列关于运动员对杠铃做功的说法,正确的是( )
A.他在第一阶段内没做功B.他在第二阶段内没做功
C.他在两个阶段内都没做功D.他在两个阶段内都做了功
考点:
力是否做功的判断.
解析:
A、在此过程中,运动员给杠铃一个向上的力,并且使杠铃通过了一定的距离,所以,他对杠铃做了功.故A错误.
B、在此过程中,运动员给杠铃一个力,但杠铃没有通过距离,所以,他对杠铃没有做功.故B正确.
C、由于运动员在第一个过程中做了功,所以说他两个阶段都没做功是错误的.故C错误.
D、运动员在第二个过程中没有做功,所以说他在这两个阶段都做了功是错误的.故D错误.
答案:
B
【例2】★
对于功的理解,下列说法正确的是( )
A.作用在物体上的力越大,做的功就越大
B.物体移动的距离越长,做的功就越多
C.有力作用在运动的物体上,该力必然对物体做功
D.有力作用在物体上,物体在力的方向上移动距离才算力对物体做了功
考点:
功;力做功的必要因素.
解析:
A、若物体在力的方向上没有通过距离,则力再大也没有做功;故A错误;
B、若力的方向与通过的距离的方向垂直,则距离再长也没有做功;故B错误;
C、有力作用在运动的物体上,如果力的方向与通过的距离的方向垂直,则该力没有对物体做功,故C说法错误;
D、根据做功的条件可知,有力作用在物体上,并且在这个力的方向上通过距离,那么这个力对物体做功了,故D说法正确.
答案:
D
【测试题】
体育课上两位同学进行爬杆比赛,假如他们先后从同一根杆的底端匀速爬到顶端.如果要粗略比较一下两人做功的大小,需要知道的物理量是( )
A.爬杆的速度B.爬杆的时间C.两人的体重D.杆的具体高度
考点:
力做功的必要因素.
解析:
由W=Gh可知做功的多少与他们的体重和爬杆的高度有关,
题中所给的条件是他们先后从同一根杆的底端匀速爬到顶端,即他们爬杆的高度相等,那么需要知道的物理量就是两人的体重.
答案:
C
【例3】★★
用水平拉力F拉物体A在光滑水平面上沿力的方向移动距离S,拉力F做功为W1;用同样的力F拉物体A在粗糙水平面上沿力的方向移动相同的距离S,拉力F做功为W2,则( )
A.W1=W2
B.W1>W2
C.W1<W2
D.条件不足,无法比较
考点:
功的大小比较.
解析:
由公式W=FS可知,力F大小相等,两次物体通过的距离S相等,因此W1=W2.
答案:
A
【测试题】
对功的理解,下列说法中正确的是( )
A.有力又有距离,则力一定做了功
B.力的方向跟距离垂直时,则力没有做功
C.作用在物体上的力越大,则力做的功越多
D.物体移动的距离越短,则力做的功越少
考点:
力是否做功的判断;功的大小比较.
解析:
A、物体通过距离不是依靠力运动的,而是依靠惯性运动时,既有力,又有距离时,力对物体也没有做功.不符合题意.
B、力的方向跟距离垂直时,物体通过的距离不是在力的作用下进行的,力对物体没有做功.符合题意.
C、作用在物体上力越大,但是不知道物体在力的作用下通过的距离,不能确定力做功多少.不符合题意.
D、只知道物体在力的作用下移动的距离,但不知道力的大小也不能确定做功多少.不符合题意.
答案:
B
【拓展题】
用弹簧测力计沿水平方向两次拉着同一物体在同一水平面上运动,两次运动的S﹣t图象如图所示.其对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2,相同时间内所做的功分别为W1、W2,则它们的关系正确的是( )
A.F1>F2W1>W2
B.F1=F2W1>W2
C.F1=F2W1<W2
D.F1<F2W1<W2
考点:
功的大小比较.
解析:
(1)根据图象可知,物体两次都做匀速直线运动,拉力等于滑动摩擦力,由于压力和接触面的粗糙程度相同,因此滑动摩擦力相等,拉力也相等,即F1=F2.
(2)从图象中可以判断出,相同时间内第②次通过的距离小,根据公式W=FS,当拉力相等时,通过的距离越大,拉力做的功就越大,即W1>W2.
答案:
B
【拓展题】
如图,甲、乙两物体质量相同,在拉力F1、F2作用下分别沿光滑斜面匀速拉到顶端,则下列说法正确的是( )
A.拉力F1做的功比F2做功多B.拉力F2做的功比F1做功多
C.两者所做的功一样多D.条件不足,无法判断
考点:
功的大小比较.
解析:
斜面光滑,沿斜面拉动物体时,物体不受摩擦力作用,不需要克服摩擦力做功,没有额外功;
所以把同一物体沿不同的斜面分别拉到相同的高度h,拉力做的功W=FS=Gh,由于G与h都相同,可知拉力F1、F2做功相同.
答案:
C
【例4】★
小明将放在水平桌面上重为3N的物理课本,水平匀速拉动0.5m.所用的水平拉力为1N,则课本重力做功 J,水平拉力做功 J。
考点:
功的计算.
解析:
①重为3N的物理课本,在水平面上匀速拉动0.5m,虽然有力,也有距离,距离不是在重力的方向上通过的距离,所以没做功.
②课本水平拉力为1N,并在水平面上匀速前进0.5m,具备做功的两个条件,所以拉力做了功,
∴W=FS=1N×0.5m=0.5J,
答案:
0;0.5.
【测试题】
在水平地面上,用50N的水平拉力拉重为100N的小车,使小车沿水平方向前进了5m,这时拉力所做的功是( )
A.50JB.250JC.750JD.0J
考点:
功的计算.
专题:
功、功率、机械效率.
分析:
做功的两个必要因素:
一是作用在物体上的力,二是在力的方向上通过的距离;知道拉力大小和在拉力方向上移动的距离,求拉力做功.
解析:
拉力做功:
W=FS=50N×5m=250J.
答案:
B
【拓展题】
在粗糙的水平面上,用100N的水平推力使一个重为500N的物体前进了10m,在此过程中( )
A.推力做了5000J的功B.推力做了1000J的功
C.重力做了5000J的功D.重力做了1000J的功
考点:
功的计算.
解析:
推力做的功W1=FS1=100N×10m=1000J
重力做的功W2=GS2=500N×0m=0J
答案:
B
【拓展题】
今年6月美国将在科罗拉多大峡谷建成观景台,它搭建在大峡谷的西侧谷壁上,呈U字形,离谷底1200米高,取名为“人行天桥”,如图所示.如果在建造过程中有一块质量为0.1千克的石子从观景台掉落谷底,则下落过程中,石子的重力做功为(g取10牛/千克)( )
A.12焦B.1200焦C.1.2×105焦D.1.2×106焦
考点:
功的计算;重力的计算.
解析:
石子的重力为G=mg=0.1kg×10N/kg=1N;
下落过程中,石子的重力做功为W=Gh=1N×1200m=1200J.
答案:
B
模块二功率
【一、知识点】
1.比较做功快慢的方法
方法一:
相同时间内,做功多的做功快;
方法二:
做相同的功,用时短的做功快。
2.功率
(1)物理意义:
描述物体做功快慢的物理量。
(2)定义:
单位时间内所做的功叫做功率。
(3)公式:
3.国际单位:
瓦特,简称瓦,符号W
4.1W的物理意义:
1s时间内做1J的功。
5.一些动物和交通工具的功率:
【二、例题精讲】
【例5】★
使用机械做功时,下面说法正确的是( )
A.功率大的机器一定比功率小的机器做功多
B.功率大的机器一定比功率小的机器做功时间少
C.功率小的机器一定比功率大的机器做功慢
D.以上说法都不对
考点:
功率的概念.
解析:
A、由功率W=Pt可知,功率和时间共同决定了做功的多少,因此功率的机械做功不一定多,故A错误;
B、由功率W=Pt可知,功率和做功的所示共同决定了做功的时间长短,因此功率大的机器不一定比功率小的机器做功时间少,故B错误;
CD、功率是表示做功快慢的物理量,因此功率小的机器一定比功率大的机器做功慢,故C正确,D错误.
答案:
C
【测试题】
甲机器10S能做功100J,乙机器1S能做功60J,关于功率下列说法正确的是( )
A.甲机器的功率大B.乙机器的功率大
C.两台机器的功率一样大D.做功的时间不同无法比较
考点:
功率的计算.
解析:
甲机器的功率:
P甲=
10W;
乙机器的功率:
P乙=
60W;
P甲<P乙
答案:
B
【例6】★
马用200N的水平拉力拉着重为3000N的雪橇在水平雪地上沿直线匀速直线行驶40m,费时10S,那么雪橇在前进过程中受到的摩擦力和马的功率是( )
A.200N,800W
B.200N,400W
C.200N,8000W
D.3000N,12000W
考点:
功率的计算;二力平衡条件的应用.
解析:
①∵雪橇匀速直线行驶,∴摩擦力F=拉力F=200N;
②拉力做的功为W=FS=200N×40m=8000J,
马是功率为P=
=
=800W.
答案:
A
【测试题】
汽车发动机的额定功率为50kW,在水平路面上以54km/h的速度匀速直线行驶时,受到的阻力是1.8×103N,则发动机的实际功率为( )
A.120WB.27kWC.50kWD.97.2kW
考点:
功率的计算.
解析:
因汽车匀速直线行驶时,牵引力和受到的阻力是一对平衡力,
所以F=F=1.8×103N,
汽车匀速直线行驶的速度:
v=54km/h=15m/S,
发动机的实际功率:
P=Fv=1.8×103N×15m/S=27×103W=27KW.
答案:
B
【拓展题】
一颗子弹在枪膛中所受平均推力约为500N,枪管长1.2m,子弹从被击发到离开枪口用时0.1S则推力做功为 J,做功的功率为 W。
考点:
功的计算;功率的计算.
解析:
(1)∵W=FS
∴推力做功:
W=FS=500N×1.2m=600J;
(2)∵P=
∴做功的功率:
P=
=
=6000W.
答案:
600;6000.
【例7】★★
两台机器的功率比为3:
4,它们做同样多的功所需要的时间之比为 ;在相同的时间所做的功之比为 。
考点:
功的计算公式的应用.
解析:
解;
(1)根据公式P=
,t=
;
,
故答案为:
4:
3.
(2)根据W=Pt,
;
答案:
4:
3,3:
4.
【测试题】
水平面上有A、B两个物体,用水平推力F1使物体A前进10m做功W焦耳,用水平拉力F2使物体B前进15m做功2W焦耳,则F1与F2的大小之比F1:
F2= 。
解析:
由W=FS得:
F1=
,F2=
,
则
;
答案:
3:
4
【测试题】
做相同的功,使用功率小的机械比功率大的机械,一定( )
A.费时间B.费力C.费距离D.费功
考点:
功率的概念.
解析:
功率是表示做功快慢的物理量;数值上等于1S内所做的功,根据功率计算公式P=
,变形后可得:
t=
;故做同样多的功W,功率P小,则用时间t越大;
故BCD错误;A正确。
答案:
A
【例8】★★★
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倍,货车(含驾驶员)空载时重为2.5×104N.
(1)求货车以36km/h的速度空载匀速行驶时,10S内货车牵引力做的功;
(2)当货车以90kW的额定功率、90km/h的速度匀速行驶时,求货车最多可装载多重的货物.
考点:
功的计算;功率计算公式的应用.
解析:
(1)货车空载行驶时所受的阻力大小:
F=0.1G空=0.1×2.5×104N=2.5×103N;
∵汽车匀速行驶,
∴牵引力:
F=F=2.5×103N,
∵v=36km/h=10m/S,
∴S=vt=10m/S×10S=100m,
∴W=FS=2.5×103N×100m=2.5×105J.
(2)∵P=90kW=9×104W,v′=90km/h=25m/S,
∴P=Fv,
F′=
3600N,
∵汽车匀速行驶,
∴牵引力:
F′=F′=3600N,
∵F′=0.1G总,
∴G总=
=3.6×104N,
G载=G总﹣G空=3.6×104N﹣2.5×104N=1.1×104N.
答案:
(1)货车以36km/h的速度空载匀速行驶时,10S内货车牵引力做的功为2.5×105J;
(2)当货车以90kW的额定功率、90km/h的速度匀速行驶时,求货车最多可装载1.1×104N的货物.
【测试题】
超市进了一批洗衣粉,每箱10kg,搬运工要把它们搬到二楼的柜台上,假设他身体可以提供的功率P与他所搬运物体的质量m的关系如图所示.若要尽可能快地把这批器材搬上去,那么他每次搬运的箱子数应为( )
A.2个B.3个C.4个D.6个
考点:
功率在实际中的应用.
解析:
由P﹣m图象可知,搬运30kg物体时,功率最大为70W,此时做功最快.
每箱洗衣粉质量为10kg,所以每次搬
=3箱,搬运最快.
答案:
B
【拓展题】
先阅读,再作出选择:
汽车在行驶过程中,发动机的功率为P,牵引力为F,汽车行驶的速度为v,这三者之间的关系为P=Fv.当汽车爬坡时,驾驶员的操作总是加大油门同时将变速器换为低档.加大油门是使发动机发挥最大的功率,换为低档是为了减慢车速.那么,在爬坡时减慢车速的目的是( )
A.保证安全
B.省油
C.提高机械效率
D.增大发动机的牵引力
考点:
功率在实际中的应用.
解析:
爬坡时需要发动机有很大的牵引力,而单靠增大功率无法达到必要的牵引力,而由P=FV得:
要想使F增大,只能减小速度.当功率为最大时,速度最小时牵引力最大;
故减小速度可以增大发动机的牵引力;而不是为了保证安全;而油量取决于油门的大小,故也无法省油;机械效率取决于损耗能量的多少,而减小速度不会减小能量的损耗。
答案:
D
【拓展题】
引体向上,是同学们经常做的一项健身运动.该运动的规范动作是:
两手正握单杠,由悬垂开始.上提时.下颚须超过杠面;下放时,两臂放直,不能曲臂。
这样上拉下放,重复动作,达到锻炼臂力和腹肌的目的.陈强同学能连续匀速做16个规范的引体向上动作.课外活动小组的同学现要估测陈强同学做动作时的功率。
①请你说出应测量哪些物理量。
②写出计算陈强同学做动作时功率的表达式。
考点:
功率的测量实验.
解析:
(1)应收集的物理量:
①陈强的体重G;
②陈强做动作时脚离开地面的最大高度h1和最小高度h2(或手腕到肩的长度L);
③陈强做16个动作时所用的时间t;
(2)根据功率的计算公式P=
和W=Gh得出该同学做引体向上的功率
即P=
(或
)
答案:
(1)应收集的物理量:
①陈强的体重G;
②陈强做动作时脚离开地面的最大高度h1和最小高度h2(或手腕到肩的长度L);
③陈强做16个动作时所用的时间t;
(2)P=
(或
)
【测试题】
如图所示,引体向上是同学们经常做的一项健身运动,该运动的规范动作是:
两手正握单杠,由身体悬垂开始,上提时,下颚须超过杠面;下放时,两臂放直,不能曲臂.这样上拉下放,重复动作,达到锻炼臂力和腹肌的目的.小钢同学能连续匀速做16个规范的引体向上动作,其他同学想测出小钢同学引体向上的功率,请你说出应测量哪些物理量?
①小钢的质量;②小钢的身高;③小钢悬垂时离开地面的高度;④小钢上提后离开地面的高度;⑤小钢连续16个动作所用的时间( )
A.①②⑤B.①②④⑤C.①③④⑤D.①②③④⑤
考点:
功率的测量实验.
解析:
做引体向上的功率
需要测量的物理量是小钢的质量、小钢悬垂时离开地面的高度和上提后离开地面的高度、小钢做多个引体向上的时间.
答案:
C