内容正文:
功 功率
功的概念及做功的两个条件(做功和不做功)
力学中的功:如果物体受到了力的作用,并且在这个力的方向上通过了一段距离,我们就说这个力对物体做了功。
注:这里的方向指的是力和物体运动的距离在同一直线上
功的两个因素:
一是作用在物体上的力
二是物体在力的方向上通过一段距离。
不做功的三种情况:
①劳而无功(即物体受到力的作用,但在力的方向上没有距离的变化,物体没有运动)。
②不劳无功(即物体没有受到力的作用,此时不用管物体有没有运动)。
③力的方向和物体运动方向垂直。
例1.如下,力对物体做功的是( )
A.用力搬石头,搬而末动 B.提着桶在水平路面上前进
C.用力将鸡蛋举高 D.手举杠铃静止不动
例2.如图所示,小球从A点由静止释放,小球将自动从A点向B点摆动,在此过程中细绳(不发生形变)作用在小球上的拉力对小球 (选填“做”或“不做”)功;小球在 点时的动能最大。
功的计算
物理学中,功等于力与力的方向上移动的距离的乘积。即:W=Fs。功的单位:焦耳。做功的实质就是能量转化的过程,因此可以用功来度量能量转化的多少。
功的单位:W
计算功时注意:
①明确什么力做的功;
②力的方向与距离方向要一致;
③距离的单位一定为“米”。
物体能够做功是因为物体具有能量,做功的过程实际上就是能量的转化。
注:1)做功和能量转化的关系:力对物体做功,使物体的能量发生变化。如重力做功(不计其他阻力),使物体的重力势能减小,动能增大。
2)功是过程量,它对应的是一段时间和一段过程;能是状态量,它对应的是一个时刻和一个状态。
例1:物体在相同的力F的作用下沿力的方向移动了距离s,试比较在如图所示的三种情况中力F对物体做功的多少( )
A.W1=W2=W3 B.W1>W2>W3 C.W1<W2<W3 D.W1<W3<W2
例2:如图(甲)所示,用弹簧测力计测量水平桌面上的钩码所受的重力。弹簧测力计从图示位置开始向上缓慢提升,其示数F 与上升的高度h之间的关系如图(乙)所示。试解答下列问题。
(1)钩码所受的重力为 N。
(2)当h=4cm 时,弹簧测力计的示数是 N,桌面对钩码的支持力是 N。
(3)从开始提升到h=16cm,弹簧测力计对钩码所做的功是多少?
功率来表示物体做功的快慢
比较做功的快慢有三种方法:
(1) 若做功相同,比较做功的时间,所用时间越少,做功越快,所用时间越多,做功越慢。
(2)若做功时间相同,比较做功的多少,做功越多,做功越快;做功越少,做功越慢。
(3)若做功的多少和所用时间都不相同的情况下,通过计算做功的多少与做功所用的时间的比值进行比较。
注:功率只反映做功的快慢,不能表示做功的多少;功率大的做功不一定多,因为做功的时间可能很短;反之,做的功多,做功不一定快,即功率不一定大,因为这个功可能在较长的时间内完成。要比较功率的大小,必须同时考虑两个因素(做功的多少和完成这些功所用的时间),要学会用控制变量法分析问题。
例1:下列关于功率和机械效率说法中正确的是( )
A.做功多的物体,功率一定大 B.做功快的物体,功率一定大
C.有用功越大,机械的效率就越高 D.额外功越大,机械的效率就越低
例2:在中国科技馆的展厅里,摆着一个如图所示,叫做“最速降线”的展品:两个并排轨道的起点高度一样,终点高度也一样;一个是倾斜的直轨道,另一个是向下弯曲的弧形轨道。将甲、乙两个完全相同的小球同时分别从直轨道和弧形轨道的起点释放,弧形轨道上的乙球先到达终点。若不计一切摩擦阻力,则关于两小球从起点至终点的运动过程中,下列说法正确的是( )
A.乙球的重力势能先变小后变大
B.甲球所受重力对甲球做的功比乙球所受重力对乙球做的功少
C.乙球所受重力对乙球做功比甲球所受重力对甲球做功快
D.乙球的动能先增大后减小
功率的计算
在物理学中,用功率来表示做功的快慢。功率越大,表明物体做功越快;功率越小,表明物体做功越慢。根据功率的定义,可以得出功率的计算公式为P=W/t
功率的单位:J、kJ
注:1)由P=W/t可知,要测功率,必须测物体(或机械)所做的功W和完成这些功所用的时间t。物体所做的功一般不能直接测出,应测出功的两个必要因素,即作用在物体上的力的大小以及物体沿这个力的方向所通过的距离。
2)功率计算的推导公式:P=F·v
例1:学习了功率的知识后,小科和几位同学准备做“比一比谁的功率大”的活动。以下是他们设计的三套方案,其中可行的是( )
①控制爬楼的时间相同,测量出各自的体重、爬上楼的高度,算出功率进行比较。
②控制爬楼的高度相同,测量出各自的体