内容正文:
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机械与人
第十章
第2课时 功 功率
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知识梳理·夯基础
教材素材·寻根源
精讲巧练·抓重点
目
录
母题研究·破难点
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知识点1 功
1.机械功
(1)定义:物理学中把力和物体在力的方向上移动距离的乘积叫作机械功,简称功。
(2)做功的两个必要因素:
A.作用在物体上的_____;
B.物体在 _____________上移动的距离。
力
这个力的方向
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【温馨提示】
力不做功的三种情况
分类 “不劳无功”(有距离无力,F=0) “不动无功”(有力无距离,s=0) “劳而无功”(力和距离垂直)
举例 踢出去的足球,人对其不做功 河水冲击石块,石块未动 提着水桶水平前进
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2.功的计算
(1)规定:功等于_____跟 ___________________________的乘积。
(2)公式:_______。
(3)单位:_______,简称_____,符号是____。1 J=1 N·m。
力
物体在力的方向上移动的距离
W=Fs
焦耳
焦
J
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知识点2 功率
1.定义:在物理学中,把_____与 _____________的比叫作功率。它在数
值上等于单位时间内所做的功。
2.物理意义:在物理学中,功率是表示 _____________的物理量。做功
越_____,功率越大。
3.单位:_______,简称瓦,符号是____。1 kW=_____W。
4.公式:_____。
功
做功所用时间
物体做功快慢
快
瓦特
W
103
P=
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【夯基辨疑】
①小球沿水平轨道运动,重力没有对小球做功( )
②排球离手后在上升过程中,人对排球做功( )
③物体做功越快,功率一定越大( )
④由功率公式P= 可知,功率与功成正比( )
⑤机械越省力,其功率就越小( )
⑥机械做功越多,其功率不一定越大( )
⑦力的大小相同时,在力的方向上移动的距离越大的物体,该力做功越
多( )
√
×
√
×
×
√
√
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教材素材 命题角度 命题内容
八年级P196图10-24(c) 功的计算 1.如图10-24(c)所示,一吊车将一重为
1.2×105 N的货物匀速提高10 m,吊车对货
物做的功为 ________J,货物在10 m高空中
水平匀速移动了2 m,在水平移动过程中,吊
车对货物做的功为____ J
1.2×106
0
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教材素材 命题角度 命题内容
八年级P197图10-25 功的计算 2.如图10-25所示,一位质量约50 kg的同学从一楼走到四楼,他上楼过程中克服重力所做的功可能为( )
A.45 J B.450 J
C.4 500 J D.45 000 J
八年级P198图10-28 功的计算 3.雪橇是雪地常见的交通工具(图10-28)。
若狗拉着雪橇以10 m/s的速度在水平雪地
上沿直线匀速滑行,雪橇受到的阻力是
200 N,则狗在5 min内做了______J的功
C
6×105
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命题点1 力对物体是否做功的判断
例1 下列四幅图中,力对物体做功的是( )
A.推车未推动 B.用绳子提升物体
C.提着滑板水平前行 D.搬石未搬起
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【解题关键】 力对物体做功的两个必要因素:一是作用在物体上的力,二是物体在这个力的方向上移动的距离。
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练1(2023·连云港)下列有关功的说法正确的是( )
A.用力推车没有推动,人对车也做了功
B.足球在水平地面上滚动时重力对足球没有做功
C.运动员举起杠铃在空中静止不动时对杠铃做了功
D.学生背着书包在水平路面匀速前进时对书包做了功
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命题点2 功、功率的理解
例2 下列关于功和功率的说法中,正确的是( )
A.物体做功越多,功率越大
B.物体做功时间越短,功率越大
C.物体做功越快,功率越大
D.物体做功时间越长,功率越大
【解题关键】 功率大小是由做功多少与做功时间共同决定的。
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练2(2023·济南)2023年5月23日12时30分许,我国13名科考队员成功登顶珠穆朗玛峰,巍巍珠峰再次见证历史!如图所示。在他们从山脚下到峰顶的过程,体重(含装备)越大的队员一定( )
A.做功越多 B.功率越大
C.做功越快 D.功率越小
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命题点3 功、功率的估测
例3 下列是对日常生活中一些物理量的估测,其中错误的是( )
A.中学生跳绳时的功率约为50 W
B.一名中学生从一楼走到五楼做的功约为6 000 J
C.从地上拿起一枚鸡蛋,并把它缓缓举过头顶做功约为10 J
D.将地面上的一本物理课本捡起来放在课桌上做的功约为3 J
【解题关键】 首先估测力F和移动距离s的大小,然后根据W=Fs估测功,根据P=估测功率。
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练3 小华把装有30枚鸡蛋的塑料袋从1楼提到3楼的家里,他提鸡蛋的力做功最接近( )
A.9 J B.30 J C.90 J D.300 J
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命题点4 功、功率的大小比较
核心母题1 在自由下落过程中,物体的运动速度会越来越大,一个物体由A
点自由下落,相继经过B、C两点,已知AB=BC。如图所示,物体在AB段重力
做功为W1,做功功率为P1;在BC段重力做功为W2,做功功率为P2,则W1____W2,
P1____P2。(均选填“>”“<”或“=”)
=
<
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【解题模板】
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【变式1】 斜面上的物体
如图所示,AC>BC,在相同时间内把同一物体分别沿斜面AC、BC匀速推上顶
端,推力分别为F1、F2,功率分别为P1、P2。在不考虑摩擦的情况下( )
A.F1<F2,P1=P2 B.F1>F2,P1>P2
C.F1=F2,P1=P2 D.F1<F2,P1<P2
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【变式2】 结合图像分析
两次水平拉动同一物体在同一水平面上做匀速直线运动,两次物体运动的路程(s)—时间(t)图像如图所示,根据图像,下列判断正确的是( )
A.两次物体运动的速度:v1<v2
B.两次物体所受的拉力:F1>F2
C.0~6 s两次拉力对物体所做的功:W1>W2
D.0~6 s两次拉力对物体做功的功率:P1<P2
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命题点5 功、功率的相关计算 6年3考
核心母题2 一辆质量为1.2 t的汽车以54 km/h 的速度在水平地面沿直线匀速行驶了6 min,行驶时所受阻力为自重的0.05倍。则此过程中:(g取10 N/kg)
(1)汽车行驶的路程为 ______m。
(2)汽车受到的牵引力为______N。
(3)汽车牵引力所做的功为___________J。
(4)汽车牵引力做功的功率为 ______W。
5 400
600
3.24×106
9 000
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【解题模板】
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【变式1】 水平移动物体
(2022·日照)物理课上,喜欢动手的小明帮助老师搬运实验器材,器材所
受的重力为20 N,距离讲台的水平距离OM=1.2 m,距离讲台面的竖直高度
ON=0.8 m,如图所示。小明先用4 s的时间在M点将器材匀速竖直搬起
0.8 m,再匀速直线运动5 s到达讲台的N点。小明水平移动器材时,速度
大小为_____cm/s、对器材做的功为____J。
24
0
24
【变式2】 结合图像分析
一个木块放在粗糙程度相同的水平地面上,如果对木块施加的水平拉力为F,如图甲所示;F的大小与时间t的关系如图乙所示;木块的运动速度v与时间t的关系如图丙所示。以下说法正确的是( )
A.当t=1 s时,木块受到的摩擦力是0
B.当t在2~4 s内,木块做匀速直线运动,受到的摩擦力为5 N
C.当t在4~6 s内,拉力F的功率为6 W
D.当t在2~6 s内,木块的机械能保持不变
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【变式3】 跨学科·结合地理知识
(2024·威海高区一模)国庆节期间,小明一家去黄
山旅游,如图是黄山的等高线地形图,小明从图中A
点爬到B点,用时20 min,已知小明重600 N,AB段山
路的长为720 m。求:
(1)小明通过AB段山路的平均速度;
(2)小明从A点到B点,克服自身重力做的功和做功
的功率。
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解:(1)由题意可得,小明通过AB段山路的平均速度:v===
0.6 m/s。
(2)由图可得,A点的海拔为1 450 m,B点的海拔为1 650 m,由W=Fs可得,
小明克服自身重力做的功:
W=Gh=600 N×(1 650 m-1 450 m)=1.2×105 J,
做功的功率:P===100 W。
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【变式4】 实际应用类
(2021·济宁兖州一模)近年来,房车自驾游渐渐地成为旅游的新趋势。这种旅游方式能让游客真正地回归自然、亲近自然,在旅途中享受自由。如图为我国制造的某款房车,该房车的总质量为3×103 kg,在一段平直公路上匀速行驶了56 km,用时0.5 h,受到的阻力为车重的0.1倍。(g=10 N/kg)求:
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(1)该房车的行驶速度;
(2)该房车牵引力所做的功;
(3)若将该房车改装成并联混合动力型,由汽油发动机与电动机同时提供动力,其功率分别为40 kW和60 kW,该房车以72 km/h的速度匀速行驶,此时该房车的牵引力。
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解:(1)该房车的行驶速度:
v===112 km/h。
(2)该房车所受重力:
G=mg=3×103 kg×10 N/kg=3×104 N,
该房车在平直公路上匀速行驶时,牵引力:
F牵=f=0.1G=0.1×3×104 N=3×103 N,
该房车牵引力所做的功:
W=F牵s=3×103 N×56×103 m=1.68×108 J。
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(3)此时房车的总功率:
P总=40 kW+60 kW=100 kW=1×105 W,
该房车的速度:v'=72 km/h=20 m/s,
根据P===Fv可知,此时该房车的牵引力:
F牵'===5 000 N。
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