解析:
(1)影响滑动摩擦力大小的因素是:
接触面所受压力、接触面的粗糙程度,通过分析接触面所受压力和接触面粗糙程度的关系得出摩擦力大小的关系;而两物体都做匀速直线运动,都受平衡力的作用;进而确定拉力大小关系;
(2)知道v甲>v乙,可得在相同的时间内的路程关系,再根据W=Fs比较做功大小关系。
AB选项,在水平方向上,每个物体都受拉力F与滑动摩擦力f作用,两个物体都做匀速直线运动,处于平衡状态,所以F甲=f甲,F乙=f乙;两个完全相同的物体在同一水平面上运动,两物体对水平地面的压力等于自身的重力;接触面的材料与接触面的粗糙程度相同,所以两物体所受的摩擦力大小相等,即f甲=f乙,所以F甲=F乙.故A.、B错;CD选项,因为v=st,v甲>v乙,所以在相同的时间内路程关系:
s甲>s乙,F甲=F乙。
因为W=Fs,F甲=F乙,所以W甲>W乙,故C正确、D错。
故选C。
<举一反三>
1、一个重为2N的皮球从10m高处下落3m的过程中,重力对它所做的功为()
A.20J
B.6J
C.14J
D.26J
2、如图所示,ABACAD为三个光滑面,其中AD为曲面,物体由A点分别沿着三个面下滑时,重力所做的功分别为
、
、
,则三者的大小关系为__________.
知其三:
功率:
单位时间内完成的功的多少。
要点诠释1:
功率是表示物体做功快慢的物理量。
物体做功快,则功率大;功率大,则物体做功快。
要点诠释2:
要比较物体做功的快慢,通常有两种办法。
一是完成同样的功,比较所需要的时间,做工时间越长,则做功越慢;二是在同样多的时间内,比较做功的多少,所做的功越多,则做功越快。
例四:
两个体重不同的人,都从一楼上到三楼,甲是走上去的,乙是慢跑上去的,那么,下列说法中正确的是()
A、体重大的人做的功多,功率也大
B、慢跑上去的人做的功多,功率也大
C、走上去的人做的功多,但功率较小
D、条件不足,无法比较功和功率的大小
解析:
两人都是从一楼到三楼,所以在重力方向上移动的距离相同,根据W=Fs,体重大的人做功多,但不一定功率也大,根据
可知,如果体重大的人花的时间长,那么有可能他的功率小,此题不知道甲乙谁的体重大,所以条件不足,无法比较。
故答案应选D。
<举一反三>
1、以恒力F推物体,使它在粗糙水平面上移动一段距离,力F所做做的功为W1,平均功率为P1;以相同的恒力F推该物体在光滑水平面上移动相同的距离,此时F所做的功为W2,平均功率为P2.则下列判断中正确的是()
A.W1>W2,P1>P2B.W1=W2,P1=P2
C.W1=W2,P1<P2D.W1<W2,P1<P2
知其四:
功率的计算公式:
在物理学中,功与做功所用时间之比叫做功率。
功率是表示物体做功快慢的物理量;功率的公式
,其中P表示功率,W表示功,t表示时间。
要点诠释1:
功的单位是焦(J),时间的单位是秒(s),国际单位制中功率单位是瓦特,简称瓦,符号为W
要点诠释2:
经推导得P=Fv,即物体在拉力F的作用下,以速度v沿拉力的方向做匀速直线运动,则拉力F所做的功率可表示为Fv。
(其中F表示物体所受的拉力,v表示物体运动的速度)。
由该公式可知:
在功率P一定时,力F与速度v成反比。
要点诠释3:
是用来计算整个过程中的平均功率,而P=Fv既可以计算整个过程中的平均功率,也可计算某个时刻的瞬时功率。
例五:
某工人在水平地面上,用100N水平推力以0.5m/s的速度匀速推动重500N的物体,使它沿水平方向移动10m,该过程中工人所做的功是______,水平推力的功率是______W
解析:
工人所做的功:
W=Fs=100N×10m=1000J;
水平推力的功率:
例六:
如图是使用汽车打捞水下重物示意图,在重物从水底拉到井门的过程中,汽车以恒定速度向右运动,忽略水的阻力和滑轮的摩擦,四位同学画出了汽车功率(P)随时间(t)变化的图象(如图),其中正确的是( )
ABCD
解析:
此过程分三个阶段:
第一个阶段,物体完全浸没在水中,此时浮力不变,F=G-F浮,所以拉力不变,根据P=Fv可知:
汽车在此阶段的功率不变;
第二个阶段,物体只有一部分浸入水中,而且排开水的体积越来越小,所受浮力也越来越小,F=G-F浮,所以拉力增大,根据P=Fv可知:
汽车在此阶段的功率增大;
第三个阶段,物体离开水面了,此时物体只在拉力和重力的作用下匀速运动,所以F=G,拉力不变,根据P=Fv可知:
汽车在此阶段的功率不变。
此题,汽车匀速运动,重物也匀速运动,在重物露出水面前,浮力不变,F=G−F浮,所以拉力不变,根据P=Fv可知:
汽车的功率不变;在物体露出水面而没完全露出时,浮力减小,F=G−F浮,所以拉力增大,根据P=Fv可知:
汽车的功率增大;在物体完全露出液面时,F=G,拉力不变,根据P=Fv可知:
汽车的功率不变;综上所述,汽车的功率先不变,再增大,最后又不变,故选C.
<举一反三>
1、一辆汽车的功率为100kW,上坡时的速度是1m/s,则该汽车的牵引力是( )
A.100NB.10NC.105ND.103N
2、汽车以额定功率从水平路面上坡时,司机换档目的是( )
A.增大速度,增大牵引力B.减小速度,减小牵引力
C.增大速度,减小牵引力D.减小速度,增大牵引力
【课后练习】
1.学校旗杆顶端装有一个定滑轮,在升旗仪式中( )
A.该滑轮可以省力
B.该滑轮可以省功
C.该滑轮可以改变力的方向
D.升旗时拉力没有对国旗做功
2.下列情形中,对物体没有做功的是( )
A.举着杠铃不动
B.将弹簧拉力器拉长
C.将实心球抛向空中
D.把掉在地上的羽毛球捡起来
3.如图10-1所示,在甲、乙两图中,甲图地面粗糙、乙图地面光滑。
质量分别为m、2m的两个物体在大小为F的恒力作用下,在力的方向上前进了相同的距离,则下列结论正确的是( )
图10-1
A.甲图中F做的功小于乙图中F做的功
B.甲图中F做的功等于乙图中F做的功
C.甲图中F做的功大于乙图中F做的功
D.条件不足,无法确定甲、乙图中F做的功谁大
4.一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10-2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( )
图10-2
A.W1<W2<W3 B.W1<W2=W3
C.W1=W2=W3D.W1=W2<W3
5.在体育考试中,小明投出的实心球在空中的运动轨迹如图10-3所示。
若实心球重20N,从最高点到落地点的过程中,球下降的高度为2.7m,用时约0.75s。
则球下降过程中重力做功为____J,功率为____W。
图10-3
6.如图10-4所示,工人利用定滑轮将重500N的物体匀速提升4m,在此过程中做功是____J;使用定滑轮可以改变力的____。
图10-4
7.如图10-5所示,将同一物体分别沿光滑的斜面AB、AC以相同的速度从底部匀速拉到顶点A,已知AB>AC,如果拉力做的功分别为W1、W2,拉力做功的功率分别为P1、P2,则W1____W2,P1____P2。
图10-5
8.如图10-6所示,用简单机械使重力都为150N的物体处于静止状态,不计摩擦、机械自重及绳重,已知OB=2OA。
图10-6
(1)F1、F2、F3从大到小的顺序为____;
(2)求图乙中F2的大小;____
(3)利用图丙的机械,小科把此物体匀速提高2m,用时10s,求拉力F3的功率。
9.如图10-7所示,小明在探究“杠杆的平衡条件”实验中所用的实验器材有:
杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。
图10-7
(1)实验前,将杠杆中点置于支架上,当杠杆静止时,发现杠杆右端下沉。
此时,应把杠杆两端的平衡螺母向____(填“左”或“右”)调节,使杠杆在不挂钩码时,保持____并静止,达到平衡状态。
这样做的好处是:
便于在杠杆上直接测量____。
(2)杠杆调节平衡后,小明在杠杆上A点处挂4个钩码,在B点处挂6个钩码,杠杆恰好在原位置平衡。
于是小明便得出了杠杆的平衡条件为:
__________________。
他这样得出的结论是否合理?
________________________;为什么?
___________________________。
(3)实验结束后,小明提出了新的探究问题:
“若支点不在杠杆的中点时,杠杆的平衡条件是否仍然成立?
”于是小组同学利用如图10-8所示装置进行探究,发现在杠杆左端的不同位置,用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于平衡状态时,测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符。
其原因是:
_______________________________________。
图10-8
10.如图10-9所示是某同学做俯卧撑时的示意图,他的质量为56kg。
身体可视为杠杆,O点为支点,A点为重心。
(g=10N/kg)
图10-9
(1)该同学所受重力是多少?
(2)在图中画出该同学所受重力的示意图,并画出重力的力臂l1。
(3)若OB=1.0m,BC=0.4m,求地面对双手支持力的大小。
11.小刚利用滑轮组及相关器材进行实验,记录的实验数据如下表所示。
请根据表中数据归纳出拉力与重力的关系:
______________________。
G/N
2
3
4
5
6
7
8
F/N
0.9
1.3
1.7
2.1
2.5
2.9
3.3
12.对于杠杆的原理,我国古代也很注意研究,在古书《墨经》中就对杆秤作了科学的说明。
某物理小组探究如图10-10所示的一杆秤,通过观察和测量知道:
杆秤上标有刻度,提纽在B点,秤钩在A点,O点为刻度的起点(为零刻度点,在B点左侧)。
用刻度尺量出OA=l1,OB=l2。
图10-10
(1)秤钩不挂重物时,秤砣挂在O点时杆秤平衡,则重心C应在B点的____(填“左”“右”或“不确定”)侧。
设该杆秤秤砣的质量为m,则杆秤自身重力(不含秤砣)和它的力臂的乘积是____。
(2)物理小组利用空瓶(空瓶质量比秤砣质量小一些)、细线和原有秤砣测出原秤砣的质量。
方法是:
用细线系在空瓶上并置于____点,慢慢往瓶中加沙子,如果杆秤恰能平衡,相当于新做了一个秤砣,再把它挂在秤钩上,移动原秤砣位置至杆秤平衡,秤杆上的读数即为原秤砣质量。
图10-11
(3)物理小组通过查资料得到“如果杠杆受两个阻力,杠杆的平衡条件是:
F动l动=F阻l阻+F阻′l阻′,如图10-11所示”。
则上一问中实际上只要有刻度尺利用科学推理也可测得秤砣质量,方法是:
设想有两个完全一样的原秤砣甲、乙,将甲置于A点,乙置于B点右侧某点,杆秤恰好平衡。
由杠杆的平衡条件可知,量出长度l1、l2后,只需从B点起向右量出长度____,该位置杆秤上的读数即为秤砣的质量m。
13.如图10-12所示,重为16N的物体A在拉力F的作用下,5s内匀速运动了0.5m。
拉力F做的功随时间变化的图像如图10-13所示。
已知动滑轮重0.5N,物体A在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力f为物重G的0.25倍。
求:
图10-12图10-13
(1)拉力F的功率。
(2)拉力F大小。
(3)克服绳重及摩擦所做的额外功占总功的比例。