内容正文:
2.1 功和机械能
【第二单元 能的转化与能量守恒】
九年级上册
例题:2021年7月,在东京奥运会上,我国运动员石智勇在男子举重73公斤级比赛中夺得冠军,挺举成绩是198kg。他在挺举过程中对杠铃大约做了多少功?
解:运动员向上挺举杠铃需要的力约为:
F=G=mg=198kg×9.8N/kg=1940.4N
运动员向上挺举杠铃的高度约为1.8m,则向上挺举对杠铃做的功为:
W=Fs=Gh=1940.4N×1.Sm=3492.72J
答:运动员向上挺举杠铃大约做了3492.72J的功。
为了简便,常将举高物体时人所做的功说成:克服重力G做的功,可直接用公式W=Gh计算。
如图,人提着重100N的桶,沿楼梯以2m/s速度从一楼上到三楼,人对桶做了多少功?若以5 m/s的速度从一楼上到三楼,人对桶做了多少功?
答:人对桶做了600J的功。
Gh=100N6m=600J
解:W=Fs=
两次做功有不一样的地方吗?这事例说明了什么?
2、甲、乙两人搬砖,下图为甲乙两人分别将一百块砖搬到二楼时的情景,图中两人谁对砖块做的功多?
谁做功快?
b:做功时间相同,甲做功多,甲做功快
c:做功相同,甲用时少,甲做功快
一、功率
1、定义:单位时间里完成的功叫做功率
2、公式:
3、单位:
瓦特
1瓦特=1焦耳/秒
其它常用单位:千瓦(KW) 、兆瓦(MW)
千瓦
1兆瓦= 瓦
瓦
106
1 =1000
意义:表示1秒钟做功1焦耳
----表示物体做功快慢的物理量
W=Pt t=W/P
判断
1.机器的功率越大,做功越多。
( )
2.机器的功率越小,做功越慢。
( )
3.抽水机抽的水越多,功率越大。
( )
√
×
×
功率是机器的主要技术指标之一。实际工作时,根据需要选择功率合适的机器。功率选择不当,会造成机器的浪费,或毁坏机器。
人短时间运动可达1千瓦
复兴号动车:
1×104KW
小汽车:约50~100千瓦
民用喷气式客机
超过9.8×105KW
例、起重机将质量为750千克的货物,在0.5分钟内匀速吊起6米高,起重机的功率是多少?(g取9.8N/kg)
W=Gh=7350牛×6米=44100焦
P=W/t=44100焦/30秒=1470瓦=1.47千瓦
答:起重机的功率是1.47千瓦。
解:G=mg=750千克×9.8牛/千克 =7350牛
判断下列几种说法的正误:
1、做功越多,做功就越快;
2、做功的时间越短,则做功就越快;
3、功率越大,做的功越多;
4、在相同的时间里,做功越多,功率越大;
5、功率越大,做功肯定越快。
×
×
×
√
√
3、抽水机每秒钟能把20kg水抽到15m高处,它30s所做的功是___J,该抽水机的功率为___W。(g=10N/kg)
1、两台机器,甲的功率是750瓦,乙的功率是2250瓦,甲、乙在相同时间里,做功之比是_______;若完成相同的功,甲、乙所用时间之比是______。
1:3
3:1
2、甲、乙两个同学体重之比是4:5,都从一楼走到三楼,甲和乙所用时间之比为7:8,那么甲、乙做功之比为_____,功率之比为______。
90000
3000
4:5
32:35
定义式
推导式
4.水牛以0.3米/秒匀速耕地时,牵引力为400牛;拖拉机以1米/秒匀速耕地时,牵引力为2000牛,试计算用这两种方法耕地的功率。
定义式
推导式
5、如图是甲、乙两物体做功与所需时间之间的关系图象,由图可知,甲物体的功率P甲和乙物体的功率P乙相比较 ( )
A、P甲>P乙 B、 P甲< P乙
C、P甲=P乙 D、无法确定
W(J)
甲
乙
t(s)
A
二、功与能
你把放在地面上的书包慢慢提到某一高度,然后停留几秒钟,再慢慢下降放回到地面。把书包提起的过程中,你对书包做了功。当你慢慢把书包放回地面时,会感受到书包拉着手下降,这个过程中书包对你做了功。
运动的物体也具有做功的本领。例如,流动的水能够推动水车转动,流动的空气(风)能够推动风车转动,飞行的子弹能够穿透钢板、这些情形中,流水、风、飞行的子弹都具有做功的本领。
举高的书包有做功的本领。
物体具有做功的本领,科学上就说这个物体具有能。
人们的生活离不开能,生活中的食、衣、住、行,以及各式各样用品的制作等,都和“能”有密切关系。
结合举重和人推车等,谈谈做功与能的转化的关系。
对物体做功可以使物体获得相应的能,而具有能的物体也可以对外做功。举重运动员具有能才能对杠铃做功,推车的人具有能才能对车做功。做功的过程实质就是能的转化的过程,力对物体做多少功,就有多少能发生了转化。因此,可以用做功的多少来量度能的转化的多少,能的单位与功的单位一样,也是焦耳。
起重机的功率是1.47千瓦
意义?
表示起重机每秒钟对货物做功1.47×103焦
能量如何转化?
起重机每秒钟消耗的1.5×103焦的能转化为货物的能。
货物的能每秒钟增加1.5×103焦。
什么能?
功 功率
概念
符号
公式
国际制单位
区别
功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积
单位时间里完成的功叫做功率
W
P
W=Fs
W=Pt
P=W/t
P=Fv(v和F在同一方向上)
焦耳(J)
(1焦=1牛·米)
瓦(W)
(1瓦=1焦/秒)
量度能量转化的多少
反映能量转化的快慢
4.在体育课上,某同学练习爬杆。他第一次匀速爬到杆顶用时8s,第二次匀速爬到杆顶用时10s,则他两次爬杆的功率之比为多大?
5.建筑工地上,用一台功率为16kW的起重机,把重为8000N的钢材匀速提到60m高的楼房顶部,需要多少时间?
6.某人用500N的力将足球踢出,使足球在地面上运动了20m,能否根据这些条件计算出人踢足球时对足球所做的功?为什么?
7.一位攀岩者背着质量为7.5kg的背包,用了2min登上一壁,此时攀岩者与起始点高度相差10m:试计算:
(1)攀岩者对背包做了多少功?
(2)如果攀岩者的体重是60kg,那么他克服自身重力做了多少功?
(3)在这个过程中,攀岩者做功的功率是多大?
比比谁的功率大
李明和爸爸想比一比谁上楼的功率大。需要测量哪些科学量?需要用到哪些测量仪器?应该怎样测量?
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