第3节 功与功率（导学案）物理新教材沪科版（五四学制）八年级下册

第3节 功与功率（导学案） 1. 通过生活实例，知道力学中做功的含义，能运用公式W=Fs进行简单计算，能判断力是否对物体做功，为形成能量观念奠定基础。 2. 能结合生活实例，知道物理学中的功率，知道功率的定义式P=W/t并能进行简单计算。能在了解生活中不同机械功率的基础上，设计测量功率大小的实验，提升科学探究能力。 3. 通过举例说明做功与不做功的情况，提升分析、解释、交流的能力。能类比速度定义的方法，建立功率的概念，发展科学思维能力。 4. 通过分析具体生活实例，经历功的概念的建立过程，加深对功率定义式的理解，培养将物理知识与生产生活相联系的意识。 1. 力学中功的含义； 2. 对功率概念的认识（重点）。 1. 判断力是否对物体做功；2. 功率推导式P=Fv的理解和运用（难点）。 探究一、功 【活动】思考下列两个问题并回答。 ①观察图甲所示人推车前进时的情景，如何描述该过程中作用力的成效呢？ 甲 人推车前进 乙 机械手将玩偶沿竖直方向提升 ②若抓娃娃机的机械手先将重约1N的玩偶沿竖直方向匀速提升0.4m，然后又将另一个重约2N的玩偶沿竖直方向匀速提升0.3m。仅通过比较机械手提升重物时的作用力大小或玩偶移动的距离长短，能否比较机械手前后两次作用力的成效？ 【分析归纳】 ①人推车前进时，作用力的成效表现在两个方面：一是对车施加了 的作用，二是车在力的方向上移动了一段 。 ②比较机械手前后两次作用力的成效，除了比较力的大小外，还需要比较物体在这个力的方向上移动的距离。也就是说，影响力作用的成效体现在两个方面，一个是 的大小，另一个是物体在这个力的作用下移动的 。 1. 功的概念 物理学中规定，如果一个力作用在物体上，并使物体在这个力的方向上移动了一段距离，就称这个力对物体做了机械功，简称做功。 物理学中的功包含一种“贡献”和“成效”的含义，如果某个力对物体的移动做出了贡献，就说这个力对物体做了功。 2. 做功的两个必要因素 【活动】分析下列现象，总结做功的两个必要因素。 ①如图所示是力对物体做功的两个实例。这些做功的实例有什么共同点？ ②如图所示是力对物体没有做功的两个实例。力对物体为什么没有做功？ 搬而未起 用力推车，但车未动 ③如图所示，人提着水桶在水平路面上前行。力对物体为什么没有做功？ 提着水桶在水平路面上前行 冰壶离开手后滑行 ④如图所示，冰壶离开手后滑行，人对冰壶为什么没有做功？ 【分析归纳】 ①图是力对物体做功的两个实例。这些做功实例的共同点是：物体受到了力；在力的方向上移动了距离。 ②图是力对物体没有做功的两个实例。这些力不做功的原因：物体受到了力；但是没有移动 。 ③图中人提着水桶在水平路面上前行。水桶沿水平方向运动，而力的方向与运动方向 ，沿竖直方向。力不做功的原因：物体受到了力；但是在 的方向上没有移动距离。 ④图中冰壶离开手后滑行。冰壶离开手后滑行是由于惯性，冰壶虽然移动了距离；但是没有受到人的力的作用，所以人对冰壶不做功。 【结论】力学中的功包括两个必要因素： 一是作用在物体上的 ，二是物体在这个力的方向上移动的 。 3. 力对物体不做功的三种情况 （1）有力无距离（劳而无功）：有力作用在物体上，但物体没动，即物体没有通过距离，力对物体没有做功（力的作用没有成效）。 （2）有距离无力（不劳无功）：物体因为惯性通过一段距离，在运动方向上没有力对物体做功（离开力说功是无意义的）。 （3）力与运动距离的方向垂直（垂直无功）：物体受到了力的作用，也通过了一段距离，但通过的距离与力的方向垂直，物体在力的方向上没有通过距离，这个力对物体没有做功（力的作用没有成效）。 【例题1】在下列过程中，小明对篮球做功的是（　 　） A．小明拿着篮球，坐电梯匀速下楼 B．小明拿着篮球，站在路口等红灯 C．小明拿着篮球，沿水平路面行走 D．小明将篮球掷出，球在空中飞行 4. 功的概念与计算 【活动】观察思考。若抓娃娃机的机械手先将重约1N的玩偶沿竖直方向匀速提升0.4m，然后又将另一个重约2N的玩偶沿竖直方向匀速提升0.3m。能否比较机械手前后两次做功的大小？ 【分析归纳】 作用在玩偶上的力越大，玩偶在力的方向上移动的距离越大，则机械手所做的功越多。 （1）功的概念：力学中，功等于力与物体在力的方向上移动的距离的 。 （2）功的计算：功＝力×距离 W = F表示力，s表示沿力的方向移动的距离，W表示功。 （3）功的单位 在国际单位制中：力F的单位是牛（N），距离s的单位是米（m），则功W的单位是牛•米；它有一个专门的名称叫做 ，简称焦，符号是J。 1J=1N•m 人用力将两个鸡蛋提高 m，所做的功大约是1J。 比较机械手前后两次做功的大小： 第一次做功W1 = F1s1=1N×0.4m=0.4J；第二次做功W2 = F2s2=2N×0.3m=0.6J 所以第二次做功多。 5. 关于克服阻力做功 一个物体在力的作用下运动时，若运动的方向与一个力（阻力）的方向相反，我们就说物体克服这个力做功。 例如，在水平面上推动物体前进时，要克服 力做功；提高物体时要克服 力做功。 人在爬楼梯时，要克服自己的重力做功，计算做功的大小时，应该用人的重力G乘以楼梯的竖直高度h，即W=Gh。 【例题2】小明背着重G =30N的书包从1楼匀速登上2楼，再从2楼楼梯口沿着走廊匀速步行s=5m到教室。 （1）上楼过程中，小明对书包做了多少功？ （2）若忽略人行走时重心的高度变化，则从2楼楼梯口步行至教室的过程中，小明对书包做了多少功？（设每层楼高度h=3m） 探究二、功率 1. 比较做功的快慢 【活动】分析图示的两种情况，为什么说起重机做功比人做功块？ 甲 乙 【分析归纳】 （1）如图甲所示，在相同时间内，起重机运送的砖比人运送的多，说明起重机做的功比人做的功多。表明相对于人，起重机做功更快。 （2）如图乙所示，起重机和人运送同样数量的砖，做相同的功，起重机所用时间短。表明相对于人，起重机做功更快。 （3）总结：比较做功快慢的方法： ①时间相同，比较物体做功的多少，做功多的做功 。 ②做功相同，比较做功的时间，时间短的做功 。 ③功与时间都不相同，用“ ”可以比较做功的快慢。该比值越大，做功越快。 2. 功率 （1）物理意义：表示物体做功 的物理量。 （2）定义：功与做功所用时间之比叫做功率，它在数值上等于在 内所做的功。 （3）公式： 功率=功/时间 P= （4）单位 ①国际单位： ，又称为瓦特，符号W，1W=1J/s；是为了纪念英国的物理学家瓦特而用他的名字命名的。 ②工程技术上常用单位： （kW） 1kW= W 3. 计算功率的推导公式 【活动】思考讨论下述两个问题。 ①如果力作用在物体上，物体沿力的方向以速度做匀速直线运动时，则力的功率与速度是什么关系？ ②为什么汽车上坡时，司机经常用换挡的方法减小速度？ 为什么同样一辆机动车，在满载时的行驶速度一般比空载时小得多？ 【分析归纳】 （1）推导：功率与力和速度的关系 作用在物体上的力设为F，物体沿力的方向以速度v做匀速直线运动。则力F的功率为 P= 。即P = 。 公式中F表示物体受的力，v表示物体匀速直线运动的速度。即拉力做功的功率等于力与物体运动速度的乘积。 适用条件：物体做 运动，F与v在同一条直线上。 （2）应用P =Fv分析上述问题② 机车发动机的最大功率是一定的。由P=Fv可知，运动速度与牵引力的大小成反比。汽车上坡时，需要增大牵引力，所以要减小 。同样的道理，大货车在满载时，需要的牵引力更大，所以就要减小 。 汽车上坡减小速度 货车满载时的速度小于空载时的速度 4. 机器的功率 在各种机器的铭牌上，都会标注一些描述机器工作性能和结构特征的数据，其中常常有功率这一项。 铭牌主要用来记载生产厂家及机器正常工作情况下的一些技术数据，以供正确使用而不致损坏设备。这些数据中，功率是其中的一项，机器的功率是机器的主要技术性能之一。选购机器时，要根据实际需要选择功率合适的机器。 【活动】阅读教材第81页，了解一些常见的功率。 5. 测量功率 【活动】思考下列问题并讨论回答。 ①要测量自己爬楼梯时的功率，应根据什么原理进行？应测量哪些物理量？应选择哪些测量工具？ ②要测量自己引体向上时的功率，根据什么原理进行？应测量哪些物理量？应选择哪些测量工具？ 【分析归纳】 （1）测量人爬楼梯的功率 【分析】由P=W/t=Gh/t可知，要测量同学爬楼梯的功率，需要测量体重G（或质量m）、楼层的高度h和所用时间t。 【实验原理】P= 【实验器材】体重计（或磅秤）、刻度尺、停表。 【实验步骤】①用体重计（或磅秤）测出自己的质量m。 ②用皮尺测出所登楼层的高度h。 ③用秒表测出自己上楼所用的时间t。 ④求出人上楼的功率： P= W/t = 。 测量爬楼梯功率 测量引体向上功率 （2）测量引体向上的功率 【实验原理】P=W/t 【实验器材】体重计（或磅秤）、刻度尺、停表。 【实验步骤】①用体重计（或磅秤）测出自己的质量m。 ②用刻度尺测出完成一次规范引体向上动作时上升的高度h； ③用停表测量出连续完成n次规范引体向上动作时需要的时间t； ④求出引体向上的功率： P=W/t= 。 【例题3】健身教练可以通过改变音乐的节奏来调节健身人士的运动量。从物理学视角分析，主要是改变了人的（　 　） A．消耗能量多少 B．做功多少 C．做功时间 D．做功快慢 【例题4】“复兴号”列车是世界上最先实现350km/h自动驾驶功能的高速列车。当“复兴号”列车以v=350 km/h的速度在某段平直路段上匀速行驶时，若整列车所受牵引力为F=1.2×105N，计算此时牵引力做功的功率P。 【例题5】小云想粗略地测算自己在单杠上做引体向上的运动时的功率，如图所示。 （1）需要的测量工具：体重计、秒表、 。 （2）小云采用了合适的方法，记录数据，请帮他在空格处补上相应的数据。 臂长 L/m 质量 m/kg 拉上去 的次数 总时间 t/s 拉一次克服 重力所做的功W/J 功率 P/W 0.6 50 5 12 本节的主要内容和行文逻辑是： 1. 通过节首图所展示的用机械手抓玩偶的情境，引出如何描述力的成效的问题。 2. 引出机械功的物理意义、公式、单位，以及做功的两个必要因素。 3. 通过比较做功快慢，认识功率概念的建立过程，了解功率的物理意义、公式、单位和在实际生活中的应用。 1. 下列现象中，人施加在物体上的力对物体做功的是（　　） A．举着杠铃原地不动 B．沿水平地面推动小车 C．人提水桶沿水平地面匀速运动 D．用力推石头但没有推动 2. 起重机将1000N的重物先竖直向上匀速提升3m，再悬停6s，起重机对重物做功情况是（    ） A．提升过程做了功，悬停过程做了功 B．提升过程不做功，悬停过程不做功 C．提升过程不做功，悬停过程做了功 D．提升过程做了功，悬停过程不做功 3. 北京冬奥会上，运动员孔凡影从斜坡上A点沿直线滑到B点过程中，拍摄的频闪照片如图所示，若相机每隔0.2s闪拍一次，则孔凡影在AB间，重力做功的功率最接近于（　）   A．7W B．70W C．700W D．7000W 4. 如图所示是当今流行的平衡车。某品牌平衡车的功率为240 W，能以10.8 km/h的速度在平直的道路上连续匀速行驶10km，则它在这个过程中受到的阻力为______N，行驶这1km所做的功为_____J。 5. 如图所示，我国自主研发的某款人形机器人身高1.65米，某次测试中该机器人用100牛竖直向上的力将箱子在2秒内匀速抬高1米。求： （1）箱子所受的重力G； （2）机器人对箱子做功的功率P。 6. 无论是人做功，还是利用机械做功，都有做功快与慢的问题。如图所示，为了比较物体做功的快慢，三位同学均将重物匀速地从一楼搬运到三楼。楼层高度相同、重物重力不同，图丙的重物重力最大、图甲、乙最小且相等。从图中提供的信息，进行归纳： （1）根据图示数据可知，对重物做功最多的是图 中工人，做功时间最短的是图 中工人。 （2）比较图甲、乙可知， 图中工人做功快，判断依据是： 。 （3）比较图乙、丙可知， 图中工人做功快，判断依据是： 。 （4）为了能够比较甲、丙两图中工人做功的快慢，物理学中用 表示做功的快慢（填物理量名称）。 （5）某工人搬东西时P=50W，其表示的物理意义是 。 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3节 功与功率（导学案） 1. 通过生活实例，知道力学中做功的含义，能运用公式W=Fs进行简单计算，能判断力是否对物体做功，为形成能量观念奠定基础。 2. 能结合生活实例，知道物理学中的功率，知道功率的定义式P=W/t并能进行简单计算。能在了解生活中不同机械功率的基础上，设计测量功率大小的实验，提升科学探究能力。 3. 通过举例说明做功与不做功的情况，提升分析、解释、交流的能力。能类比速度定义的方法，建立功率的概念，发展科学思维能力。 4. 通过分析具体生活实例，经历功的概念的建立过程，加深对功率定义式的理解，培养将物理知识与生产生活相联系的意识。 1. 力学中功的含义； 2. 对功率概念的认识（重点）。 1. 判断力是否对物体做功；2. 功率推导式P=Fv的理解和运用（难点）。 探究一、功 【活动】思考下列两个问题并回答。 ①观察图甲所示人推车前进时的情景，如何描述该过程中作用力的成效呢？ 甲 人推车前进 乙 机械手将玩偶沿竖直方向提升 ②若抓娃娃机的机械手先将重约1N的玩偶沿竖直方向匀速提升0.4m，然后又将另一个重约2N的玩偶沿竖直方向匀速提升0.3m。仅通过比较机械手提升重物时的作用力大小或玩偶移动的距离长短，能否比较机械手前后两次作用力的成效？ 【分析归纳】 ①人推车前进时，作用力的成效表现在两个方面：一是对车施加了力的作用，二是车在力的方向上移动了一段距离。 ②比较机械手前后两次作用力的成效，除了比较力的大小外，还需要比较物体在这个力的方向上移动的距离。也就是说，影响力作用的成效体现在两个方面，一个是力的大小，另一个是物体在这个力的作用下移动的距离。 1. 功的概念 物理学中规定，如果一个力作用在物体上，并使物体在这个力的方向上移动了一段距离，就称这个力对物体做了机械功，简称做功。 物理学中的功包含一种“贡献”和“成效”的含义，如果某个力对物体的移动做出了贡献，就说这个力对物体做了功。 2. 做功的两个必要因素 【活动】分析下列现象，总结做功的两个必要因素。 ①如图所示是力对物体做功的两个实例。这些做功的实例有什么共同点？ ②如图所示是力对物体没有做功的两个实例。力对物体为什么没有做功？ 搬而未起 用力推车，但车未动 ③如图所示，人提着水桶在水平路面上前行。力对物体为什么没有做功？ 提着水桶在水平路面上前行 冰壶离开手后滑行 ④如图所示，冰壶离开手后滑行，人对冰壶为什么没有做功？ 【分析归纳】 ①图是力对物体做功的两个实例。这些做功实例的共同点是：物体受到了力；在力的方向上移动了距离。 ②图是力对物体没有做功的两个实例。这些力不做功的原因：物体受到了力；但是没有移动距离。 ③图中人提着水桶在水平路面上前行。水桶沿水平方向运动，而力的方向与运动方向垂直，沿竖直方向。力不做功的原因：物体受到了力；但是在力的方向上没有移动距离。 ④图中冰壶离开手后滑行。冰壶离开手后滑行是由于惯性，冰壶虽然移动了距离；但是没有受到人的力的作用，所以人对冰壶不做功。 【结论】力学中的功包括两个必要因素： 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。 3. 力对物体不做功的三种情况 （1）有力无距离（劳而无功）：有力作用在物体上，但物体没动，即物体没有通过距离，力对物体没有做功（力的作用没有成效）。 （2）有距离无力（不劳无功）：物体因为惯性通过一段距离，在运动方向上没有力对物体做功（离开力说功是无意义的）。 （3）力与运动距离的方向垂直（垂直无功）：物体受到了力的作用，也通过了一段距离，但通过的距离与力的方向垂直，物体在力的方向上没有通过距离，这个力对物体没有做功（力的作用没有成效）。 【例题1】在下列过程中，小明对篮球做功的是（　A　） A．小明拿着篮球，坐电梯匀速下楼 B．小明拿着篮球，站在路口等红灯 C．小明拿着篮球，沿水平路面行走 D．小明将篮球掷出，球在空中飞行 【详解】A．小明拿着篮球，坐电梯匀速下楼，有力在球的运动方向上通过了一定的距离，故小明对篮球做功，故A符合题意; B．小明拿着篮球，站在路口等红灯，有力，但球没有在力的方向上移动距离，故没有做功，故B不符合题意； C．小明拿着篮球，沿水平路面行走，有力，但球没有在力的方向上移动距离，故没有做功，故C不符合题意； D．小明将篮球掷出，球在空中飞行，小明没有力作用在球上，没有对篮球做功，故D不符题意。 故选A。 4. 功的概念与计算 【活动】观察思考。若抓娃娃机的机械手先将重约1N的玩偶沿竖直方向匀速提升0.4m，然后又将另一个重约2N的玩偶沿竖直方向匀速提升0.3m。能否比较机械手前后两次做功的大小？ 【分析归纳】 作用在玩偶上的力越大，玩偶在力的方向上移动的距离越大，则机械手所做的功越多。 （1）功的概念：力学中，功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积。 （2）功的计算：功＝力×距离 W = Fs F表示力，s表示沿力的方向移动的距离，W表示功。 （3）功的单位 在国际单位制中：力F的单位是牛（N），距离s的单位是米（m），则功W的单位是牛•米；它有一个专门的名称叫做焦耳，简称焦，符号是J。 1J=1N•m 人用力将两个鸡蛋提高1m，所做的功大约是1J。 比较机械手前后两次做功的大小： 第一次做功W1 = F1s1=1N×0.4m=0.4J；第二次做功W2 = F2s2=2N×0.3m=0.6J 所以第二次做功多。 5. 关于克服阻力做功 一个物体在力的作用下运动时，若运动的方向与一个力（阻力）的方向相反，我们就说物体克服这个力做功。 例如，在水平面上推动物体前进时，要克服摩擦力做功；提高物体时要克服重力做功。 人在爬楼梯时，要克服自己的重力做功，计算做功的大小时，应该用人的重力G乘以楼梯的竖直高度h，即W=Gh。 【例题2】小明背着重G =30N的书包从1楼匀速登上2楼，再从2楼楼梯口沿着走廊匀速步行s=5m到教室。 （1）上楼过程中，小明对书包做了多少功？ （2）若忽略人行走时重心的高度变化，则从2楼楼梯口步行至教室的过程中，小明对书包做了多少功？（设每层楼高度h=3m） 【解析】（1）上楼过程中，小明对书包所做的功W=Fs=Gh= 30N×3m = 90J （2）在走廊上水平行走时，书包在竖直方向上移动的距离为0，所以小明对书包不做功。 探究二、功率 1. 比较做功的快慢 【活动】分析图示的两种情况，为什么说起重机做功比人做功块？ 甲 乙 【分析归纳】 （1）如图甲所示，在相同时间内，起重机运送的砖比人运送的多，说明起重机做的功比人做的功多。表明相对于人，起重机做功更快。 （2）如图乙所示，起重机和人运送同样数量的砖，做相同的功，起重机所用时间短。表明相对于人，起重机做功更快。 （3）总结：比较做功快慢的方法： ①时间相同，比较物体做功的多少，做功多的做功快。 ②做功相同，比较做功的时间，时间短的做功快。 ③功与时间都不相同，用“功/时间”可以比较做功的快慢。该比值越大，做功越快。 2. 功率 （1）物理意义：表示物体做功快慢的物理量。 （2）定义：功与做功所用时间之比叫做功率，它在数值上等于在单位时间内所做的功。 （3）公式： 功率=功/时间 P=W/t （4）单位 ①国际单位：焦/秒，又称为瓦特，符号W，1W=1J/s；是为了纪念英国的物理学家瓦特而用他的名字命名的。 ②工程技术上常用单位：千瓦（kW） 1kW=103W 3. 计算功率的推导公式 【活动】思考讨论下述两个问题。 ①如果力作用在物体上，物体沿力的方向以速度做匀速直线运动时，则力的功率与速度是什么关系？ ②为什么汽车上坡时，司机经常用换挡的方法减小速度？ 为什么同样一辆机动车，在满载时的行驶速度一般比空载时小得多？ 【分析归纳】 （1）推导：功率与力和速度的关系 作用在物体上的力设为F，物体沿力的方向以速度v做匀速直线运动。则力F的功率为 P=W/t=Fs/t =Fv。即P =Fv。 公式中F表示物体受的力，v表示物体匀速直线运动的速度。即拉力做功的功率等于力与物体运动速度的乘积。 适用条件：物体做匀速直线运动，F与v在同一条直线上。 （2）应用P =Fv分析上述问题② 机车发动机的最大功率是一定的。由P=Fv可知，运动速度与牵引力的大小成反比。汽车上坡时，需要增大牵引力，所以要减小速度。同样的道理，大货车在满载时，需要的牵引力更大，所以就要减小速度。 汽车上坡减小速度 货车满载时的速度小于空载时的速度 4. 机器的功率 在各种机器的铭牌上，都会标注一些描述机器工作性能和结构特征的数据，其中常常有功率这一项。 铭牌主要用来记载生产厂家及机器正常工作情况下的一些技术数据，以供正确使用而不致损坏设备。这些数据中，功率是其中的一项，机器的功率是机器的主要技术性能之一。选购机器时，要根据实际需要选择功率合适的机器。 【活动】阅读教材第81页，了解一些常见的功率。 5. 测量功率 【活动】思考下列问题并讨论回答。 ①要测量自己爬楼梯时的功率，应根据什么原理进行？应测量哪些物理量？应选择哪些测量工具？ ②要测量自己引体向上时的功率，根据什么原理进行？应测量哪些物理量？应选择哪些测量工具？ 【分析归纳】 （1）测量人爬楼梯的功率 【分析】由P=W/t=Gh/t可知，要测量同学爬楼梯的功率，需要测量体重G（或质量m）、楼层的高度h和所用时间t。 【实验原理】P=W/t 【实验器材】体重计（或磅秤）、刻度尺、停表。 【实验步骤】①用体重计（或磅秤）测出自己的质量m。 ②用皮尺测出所登楼层的高度h。 ③用秒表测出自己上楼所用的时间t。 ④求出人上楼的功率： P= W/t = mgh/t。 测量爬楼梯功率 测量引体向上功率 （2）测量引体向上的功率 【实验原理】P=W/t 【实验器材】体重计（或磅秤）、刻度尺、停表。 【实验步骤】①用体重计（或磅秤）测出自己的质量m。 ②用刻度尺测出完成一次规范引体向上动作时上升的高度h； ③用停表测量出连续完成n次规范引体向上动作时需要的时间t； ④求出引体向上的功率： P=W/t=Gh/t =nmgh/t。 【例题3】健身教练可以通过改变音乐的节奏来调节健身人士的运动量。从物理学视角分析，主要是改变了人的（　D　） A．消耗能量多少 B．做功多少 C．做功时间 D．做功快慢 【详解】健身教练可以通过改变音乐的节奏来调节健身人士的运动量。从物理学视角分析，主要是改变了人的做功快慢，物理上用功率来表示物体做功的快慢，故D符合题意，ABC不符合题意。故选D。 【例题4】“复兴号”列车是世界上最先实现350km/h自动驾驶功能的高速列车。当“复兴号”列车以v=350 km/h的速度在某段平直路段上匀速行驶时，若整列车所受牵引力为F=1.2×105N，计算此时牵引力做功的功率P。 【答案】 【详解】设“复兴号”列车匀速通过某段平直路段的距离为s，所用时间为t。牵引力在这一过程中所做的功W=Fs，则牵引力做功的功率 【例题5】小云想粗略地测算自己在单杠上做引体向上的运动时的功率，如图所示。 （1）需要的测量工具：体重计、秒表、 。 （2）小云采用了合适的方法，记录数据，请帮他在空格处补上相应的数据。 臂长 L/m 质量 m/kg 拉上去 的次数 总时间 t/s 拉一次克服 重力所做的功W/J 功率 P/W 0.6 50 5 12 【答案】 刻度尺 294 122.5 【详解】（1）引体向上是克服自身重力做功的，所以需要知道每次引体向上身体上升的高度，需要使用刻度尺进行测量。 （2）通过表格分析知，完成一次引体向上时，升高的距离为0.6m，重力为 G=mg=50kg×9.8N/kg=490N 拉一次克服重力所做的功为W1=Gh=490N×0.6m=294J 5次所做的功为W =5W1=1500J 功率为 本节的主要内容和行文逻辑是： 1. 通过节首图所展示的用机械手抓玩偶的情境，引出如何描述力的成效的问题。 2. 引出机械功的物理意义、公式、单位，以及做功的两个必要因素。 3. 通过比较做功快慢，认识功率概念的建立过程，了解功率的物理意义、公式、单位和在实际生活中的应用。 1. 下列现象中，人施加在物体上的力对物体做功的是（　　） A．举着杠铃原地不动 B．沿水平地面推动小车 C．人提水桶沿水平地面匀速运动 D．用力推石头但没有推动 【答案】B 【详解】A．举着杠铃原地不动，人对杠铃有向上的力，但杠铃没有在力的方向上移动距离，没有做功，故A不符合题意； B．沿水平地面推动小车，人对小车有向前的力，小车在力的方向上移动距离，人对小车做功，故B符合题意； C．人提水桶沿水平地面匀速运动，人给水桶一个竖直的力，而水桶水平移动没有在力的方向上通过的距离，没有做功，故C不符合题意； D．用力推石头但没有推动，人对石头有力的作用，但石头没有在力的方向上移动距离，没有做功，故D不符合题意。 故选B。 2. 起重机将1000N的重物先竖直向上匀速提升3m，再悬停6s，起重机对重物做功情况是（    ） A．提升过程做了功，悬停过程做了功 B．提升过程不做功，悬停过程不做功 C．提升过程不做功，悬停过程做了功 D．提升过程做了功，悬停过程不做功 【答案】D 【详解】做功的两个必要条件：一是有力作用在物体上，二是物体在力的方向上通过一段距离。故起重机将1000N的重物先竖直向上匀速提升3m过程中，起重机对物体做功，再悬停6s过程中，有力作用在物体上，物体在力的方向上没有通过一段距离，故起重机对重物不做功，故D符合题意，ABC不符合题意。故选D。 3. 北京冬奥会上，运动员孔凡影从斜坡上A点沿直线滑到B点过程中，拍摄的频闪照片如图所示，若相机每隔0.2s闪拍一次，则孔凡影在AB间，重力做功的功率最接近于（　）   A．7W B．70W C．700W D．7000W 【答案】D 【详解】运动员的身高约为1.7m，由图可知，AB间高度差约为3个运动员的身高，根据题意可知相机每隔0.2s闪拍一次，则运动时间t=2×0.2s=0.4s 运动时竖直向下的平均速度 孔凡影的重力约600N，重力做功的功率 故D符合题意，ABC不符合题意。故选D。 4. 如图所示是当今流行的平衡车。某品牌平衡车的功率为240 W，能以10.8 km/h的速度在平直的道路上连续匀速行驶10km，则它在这个过程中受到的阻力为______N，行驶这1km所做的功为_____J。 【答案】 80 8×104 【详解】①由公式 P ②行驶这10 km所做的功 W=Fs=80 N×103m=8×104J 5. 如图所示，我国自主研发的某款人形机器人身高1.65米，某次测试中该机器人用100牛竖直向上的力将箱子在2秒内匀速抬高1米。求： （1）箱子所受的重力G； （2）机器人对箱子做功的功率P。 【答案】（1）100N；（2）50W 【详解】（1）用100牛的力将箱子匀速向上抬高，此时箱子处于平衡状态，箱子受到的重力和向上的提力是一对平衡力大小相等，则箱子所受的重力为G=F=100N （2）机器人对箱子做的功为W=Fs=100N×1m=100J，机器人对箱子做功的功率为 6. 无论是人做功，还是利用机械做功，都有做功快与慢的问题。如图所示，为了比较物体做功的快慢，三位同学均将重物匀速地从一楼搬运到三楼。楼层高度相同、重物重力不同，图丙的重物重力最大、图甲、乙最小且相等。从图中提供的信息，进行归纳： （1）根据图示数据可知，对重物做功最多的是图 中工人，做功时间最短的是图 中工人。 （2）比较图甲、乙可知， 图中工人做功快，判断依据是： 。 （3）比较图乙、丙可知， 图中工人做功快，判断依据是： 。 （4）为了能够比较甲、丙两图中工人做功的快慢，物理学中用 表示做功的快慢（填物理量名称）。 （5）某工人搬东西时P=50W，其表示的物理意义是 。 【答案】（1）丙，甲；（2）甲，做功相同，甲用时间少；（3）丙，相同时间内，丙做功较多；（4）功率；（5）某工人搬东西时每秒做功50J 【详解】（1）由图中信息知，图甲、乙的工人所搬重物的重力相同，图丙的重物重力最大，上升的高度相同，由W=Gh可知，对重物做功最多的是图丙中的工人；由图可知，甲用时40s，图乙、丙的工人用时45s，做功时间最短的是图甲中工人。 （2）图甲、乙的工人所搬重物的重力相同，上升的高度相同，由W=Gh可知，图甲、乙所做的功相同，甲用时40s，图乙、丙的工人用时45s，甲图中工人做功快，判断依据是：做功相同，甲用时间少。 （3）比较图乙、丙可知，丙所提重物的重力大，提升高度相同，由W=Gh可知，丙比乙对重物做功多，二者用时相同，丙图中工人做功快，判断依据是：相同时间内，丙做功较多。 （4）甲、丙两图中，工人做的功不等，用的时间不同，为了能够比较甲、丙两图中工人做功的快慢，物理学中用功率表示做功的快慢，即用单位时间做功的多少来表示做功的快慢，写成公式P=W/t。 （5）功率表示做功的快慢，某工人搬东西时P=50W，其表示的物理意义是某工人搬东西时每秒做功50J。 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $