内容正文:
第十七讲 功、功率
新课标要求
1.结合实例,认识功的概念。知道做功的过程就是能量转化或转移的过程。
2.知道机械功和功率。用生活中的实例说明机械功和功率的含义。
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考点一:功
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,就说这个力对物体做了功
两个必要因素 ①作用在物体上的 ;
②物体在力的方向上移动了
不做功的三种情况 现象 踢出足球,使其在地面上滚动10 m 用力搬大石头,没有搬动 人竖直提着滑板前进
分析 有距离无力⇒足球滚动10 m的过程中,脚对球 力 有力无距离⇒石头受力,但静止, 移动距离 力与距离垂直⇒有力也有移动距离,但力的方向与移动距离的方向
结论 都没有看到力的作用效果,故力都 (选填“做功”或“不做功”)
力
距离
没有
没有
垂直
不做功
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续表
公式 W= ;s表示在力的方向上移动的距离,单位是米。重力做功:
W=Gh;h是初末位置水平高度差
单位及换算 单位:焦,符号J;换算:1 J=1 N×1 m=1 N·m
常考功的估算 一名中学生从一楼走到二楼所做的功约为 J;
将地面上的物理课本捡起放到桌子上,人对课本做的功约为 J;
从地上拿起一枚鸡蛋,缓缓举过头顶做的功约为 J
Fs
1 500
2
1
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考点二:功率
定义 功与做功所用 之比叫功率
物理意义 表示做功 的物理量。功率大,说明做功 ,但做的功不一定多;功率小,说明做功 ,但做的功不一定少
公式 P= ,变形式W= ,t=
单位 基本单位: (符号: )
换算关系:1 kW= W,1 W=1 J/s
公式推导 当物体在力F的作用下以速度v匀速运动时,由W=Fs和P=得,P=
= ,v的单位必须是m/s(此公式只适用于物体做匀速直线运动的情况)
时间
快慢
快
慢
Pt
瓦特
W
103
Fv
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考点一:物体是否做功的判断
【典题1】(2024河北秦皇岛一模)投掷实心球是某市中考体测项目之一。以下情景中,人对实心球做功的是( )
A.②和④
B.①和③
C.①和④
D.②和③
【横向拓展1-1】(缺距离无功)如图所示,一个重为5 N的物体被水平力F=25 N压在竖直墙面上匀速下滑20 cm,则匀速下滑的过程中压力F做的功为 J。
B
0
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【横向拓展1-2】(缺力无功)如图所示是一把弹弓,将橡皮筋拉开后松手,橡皮筋内包裹的小石头能被弹射很远。橡皮筋被拉开表明力可以 。 小石头离开橡皮筋在空中飞行的过程中,弹力对它 (选填“做功”或“不做功”)。
【横向拓展1-3】(垂直无功)如图所示为游乐园过山车的轨道,过山车从高处滑下的过程中,轨道对车的支持力 (选填“不”或“要”)做功;坐在过山车上的游客都要系好安全带,设计宽而平的安全带是为了 (选填“增大”或“减小”)压强。
改变物体的形状
不做功
不
减小
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通用通法
判断物体的做功情况
(1)分析方法
(2)明确不做功的三种特例
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考点二:功和功率的计算
【典题2】(2024江西中考)如图所示,物块在大小为F的拉力作用下,在时间t内沿拉力方向移动的距离为s,则此过程中拉力对物块做的功为 ,功率为 。(均用题中所给字母表示)
【横向拓展2-1】(竖直方向)(2024内蒙古赤峰中考)某老旧小区改造工地,工人用起重机将重1.2×104 N的施工材料匀速吊上6 m高工作台,用了10 s。施工材料上升的速度是 m/s,起重机对施工材料做功 J,做功的功率是 W。
【横向拓展2-2】(斜面上)如图所示,甲用沿着斜面大小为90 N的拉力,乙用沿着斜面大小为50 N的推力,在30 s内共同使一辆小车从一个倾角为30°、长为60 m的斜坡底端匀速运动到顶端。甲、乙二人对小车共做功 J,甲对小车做功的功率为
W。
Fs
0.6
7.2×104
7.2×103
8 400
180
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【横向拓展2-3】(根据功率公式求功)(2024黑龙江鸡西中考)如图所示是某厂家开发的汽车,其质量为1 500 kg,车轮与地面接触的总面积为0.075 m2,该车在水平路面上匀速直线行驶13.8 km,用时10 min,这一过程中汽车发动机的输出功率为 4.6×107 W。(g取10 N/kg)
(1)汽车静止在水平地面上时,对地面的压强是多少?
(2)汽车牵引力所做的功是多少?
解:汽车静止在水平地面上时,对地面的压力为
F=G=mg=1 500 kg×10 N/kg=1.5×104 N,
对地面的压强为p===2×105 Pa。
解:汽车行驶的速度为v===23 m/s,
汽车发动机的输出功率为4.6×107 W,汽车牵引力为F===2×106 N,
汽车牵引力所做的功W=Fs=2×106N×13.8×103 m=2.76×1010 J。
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(3)行驶过程中汽车受到的阻力是多少?
解:该车在水平路面上匀速直线行驶,所以阻力等于牵引力,阻力为f=F=2×106 N。
通用通法
(1)运用公式W=Fs或其变形公式进行计算时,要注意三个“同一性”,即力与物体移动的距离要满足“同一物体”“同一直线”“同一时间”。
(2)功率P描述做功的快慢,做功多的功率不一定大,功率大的做功不一定多。
(3)求物体做功的功率常用到两个公式:
①P=;②P=Fv。
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