第十二讲功.功率.功的原理
第十二讲 功、功率、功的原理
【知识回顾】 考点一
三种不做功的情况
“劳而无功” “不劳无功” “垂直无功”
【考点突破】
【例1】如图所示的四种情景中,人对物体做功的是( )
【针对训练1】(2013福州)如图2所示的情景中,关于力对杯子做功的描述正确的是( )
图2
【针对训练
2】 如图3所示,小物块位于光滑的斜面上,斜面位于光滑的水平地面上.从地面上看,在小物块沿斜面下滑的过程中,斜面对小物块的作用力( )
A .垂直于接触面,做功为零 B.垂直于接触面,做功不为零 C .不垂直于接触面,做功为零 D.不垂直于接触
面,做功不为零
知识点二 功的计算公式:
【例1】如图4所示,小孩在水平地面上推动物体所做的功是_____J,物体的重力做功是____J。
【例2】一个人先后用同样大小的力F 将不同质量的物体分别在光滑水平面、粗糙水平面和粗糙斜面上沿力的方向移动相同的距离S (如图5所示),该力在 这三个过程中所做的功分别为W 1、W 2、W 3,关于它们 之间的大小关系说法正确的是( ) A .W 1<W 2<W 3 B .W 1<W 2=W3 C .W 1 =W2 =W3 D .W 1 =W2<W 3 【例3】如图6所示,用10N
图3
图5 的推力,将桌面上重20N 的
物体由A 处水平推动1m 到达B 处后,停止推动.物体由于惯性继续向前运动了0.2m ,最后掉到地面C 处.在此过程中,推力对物体做功是多少焦?重力对物体做功是多少焦?
图8 图7 图6
【针对训练1】如图7所示,表示一个楼梯,楼梯上面是一个平台,楼梯的斜面坡长L=5m,平台高h=4m,平台长s=3m,某人手提质量为25kg 的水桶沿楼梯上楼,然后走到平台右端.这一过程中人做了多少功?
【针对训练2】如图8所示,用F=50N的水平拉力,通过一个动滑轮,使重为200N 的物体A 水平向右匀速移动了3m ,在这个过程中( )
A .拉力F 做了150J 的功 B.拉力F 做了300J 的功 C.重力做了600J 的功D .重力做了1200J 的功 考点三 功和功率的关系
功率
公式 基本概念
物理意义:表示做功 的物理量 定义: 内所做的功叫功率
定义式 (变形得到计算功的公式:
)
推论式
单位: 【例1】在【针对训练2】中若用了10s 钟走到平台右端,整个过程中功率多大?
【例2】小华同学骑着自行车在平直公路上以正常速度匀速行驶时的功率约为100W ,则他骑车时所受的阻力约为多少?20N 【例3】(2013武汉)三位同学准备进行爬楼比赛,看看谁的功率大。他们展开了如下的讨论:其中能够正确比较功率大小的是( )
甲:只有测出各自的体重、爬楼用的时间和爬楼的高度,才能进行比较;
乙:在爬楼的时间相同时,只要测出各自的体重、爬楼的高度,就可以进行比较; 丙:在爬楼的高度相同时,只要测出各自的体重、爬楼的时间,就可以进行比较。 A .甲、乙和丙 B.甲和乙 C.甲和丙 D.乙和丙 【针对训练1】下列关于功率的说法正确的是( )
A .功率大的机械做功一定多 B.功率大的机械做功一定少
C .功率大的机械工作时所用的时间一定少 D.功率大的机械工作时做功一定快 【针对训练2】关于功率以下说法中正确的是( )
A .据P=W/t可知,机器做功越多,其功率就越大 B .据P=Fv可知,汽车牵引力一定与速度成反比
C .据 P=W/t可知,只要知道时间t 内机器所做的功,就可以求得这段时间内任一时刻机器做功的功率 D .根据P=Fv可知,发动机功率一定时,交通工具的牵引力与运动速度成反比.
【针对训练3】举重是我国的优势体育项目。一位身高180cm 的运动员和一位身高160cm 的运动员,在挺举项目中用相同时间把同样重的杠钤举起,如果他们对杠钤所做的功分别为W 1和W 2,功率分别为P 1和P 2,则下列关系式正确的是 ( )
A .W 1=W2 P 1=P2 B.W 1> W2 P 1>P2 C.W 1> W2 P 1=P2 D.W 1
【例】如图9所示,将同一物体分别施以平行于斜面的力,从两个倾角不同的光滑斜面的底端拉至顶端,斜面倾角为α和β(α<β),所需的力分别为F 1、F 2,所 图9 作的功对应为W 1、W 2,则( )
A.F1<F 2,W 1<W 2 B.F 1<F 2,W 1=W2
C.F 1=F2,W 1=W2 D.F 1>F2,W 1>W2
【针对训练】如图10所示,AB=3AE,AC=2AE,AD=1.5AE。若把物体沿AB 、AC 、AD 三个斜面匀速地拉到顶端A 时,(不计摩擦)则( )
A .沿着AB 用的拉力小,做功多 B.沿着AC 用的拉力小,做功多 C .沿着 AD用的拉力大,做功少
D.沿着三个斜面用的拉力不相等,做功一样多
图
10 考点四 功和功率综合计算
【例1】(2013苏州)一辆在水平路面上沿直线匀速行驶的货车,行驶时所受的阻力为车总重的0.1倍,
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货车(含驾驶员)空载时重为2.5×10 N. (1)求货车空载行驶时所受的阻力大小;
(2)求货车以36km /h 的速度空载匀速行驶时,10s 内货车牵引力做的功;
(3)当货车以90kW 的额定功率、90km/h的速度匀速行驶时,求货车最多可装载多重的货物.
【例2】如图所示滑轮组,不计绳重和滑轮摩擦.用力F 水平向右拉动绳端,使重物A 以0.1m/s的速度做匀速直线运动,已知拉力F 的功率为10w ,物体A 重150N ,求(1)拉力F 的大小?
(2)物体A 受到摩擦阻力大小? (3) 绳端的移动速度为多少? 图5
【针对训练】如图5所示,是某建筑工地上常用的塔式起重机示意图。在15s 的时间内,起重机将质量为0.5t 的水泥板竖直地从1楼匀速提升到了5楼,如果每层楼的高度是3m ,ɡ=10N/Kg,那么: (1)起重机提升水泥板做的功是多少?
(2)起重机的电动机输出的功率至少是多少?
A 组
1. 用100N 的竖直向上的拉力,使放在水平地面上重为60N 的物体竖直向上移动了3m ,则拉力做功为( ) A .120J B.180J C.300J D.480J
2. 小明将放在水平桌面上重为3N 的物理课本,水平匀速拉动0.5m .所用的水平拉力为1N ,则课本重力做功 J ,水平拉力做功 J 。
3. 如图所示,在水平支承面ABC 上,AB 段光滑,BC 段粗糙,且AB=BC。现用恒定的拉力F 将物体由A 点拉到C 点。设在AB 段上及BC 段上,拉力对物体所做的功分别为W 1和 W2,则下列关系式正确的是( )
A .W 1>W 2 B.W1=W 2 C. W1<W 2 D.W1和W 2无一定关系 4. 平直公路上的甲、乙两辆汽车,在相同牵引力作用下匀速行驶,如果在相同时间内通过的路程之比为3:2,则甲与乙( )
A .牵引力做功之比为2:3 B.牵引力做功之比为3:2 C .牵引力的功率之比为1:1 D.汽车所受的阻力之比为3:2 5. 如图所示,在半径为R ,重为G 的油桶外绕了几圈绳子,在绳子的一端用一水平拉力F ,使油桶沿水平地面滚过距离s .在这一过程中,拉力F 所做的功为( ) A .Gs B.(G+F)s C.Fs D.2Fs 6. 绳子通过光滑环悬挂一个重50牛的物体,一个小孩拉着绳端从环正下方出发,沿水平地面向右走过3米,已知开始时,绳端与圆环的距离为4米.在这一过程中,小孩的拉力所做的功为( )
A .50焦 B.100焦 C.150焦 D.200焦
7. 重为120N 的物体置于水平地面上,工人师傅用80N 的水平推力缓慢推动,
20s 内对物体做了800J 的功,在这个过程中,物体沿水平方向运动了 m,推力做功的功率为 W,物体的重力对物体做功为 J.
8. 我国设计的“中华月球车”今年将登陆月球,图为该车的模型。物体在月球表面附近受到的重力仅为在地球表面附近所受重力的1/6,月球车的质量为120kg ,它在月球表面受到的重力为 N。若它在月球表面上方竖直下落4m ,则重力对它做的功为
9. 如果不考虑摩擦,使用简单机械( )
A .一定可以省力 B.可以省功 C.可以提高机械效率 D.以上说法都不对 10. 今年6月美国将在科罗拉多大峡谷建成观景台.观景台搭建在大峡谷的西侧谷壁上,呈U 字型,离谷底1200m 高,取名为“人行天桥”,如图所示.如果在建造过程中有一块质量为0.1kg 的石子从观景台掉落谷底,则下落过程中,石子的重力做功为(g 取10N/kg)( )
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A .12J B.1200J C.1.2×10J D .1.2×10J 11. 关于力对物体做功,下列说法中正确的是( )
A. 悬挂着的电灯,电线对电灯做了功 B.用手托住书,沿水平路面向前走,手的托力对书做了功 C. 足球在水平草地上滚动,重力对足球做了功 D.起重机提升货物,起重机对货物做了功
B 组
1. 如图所示,物体A 通过动滑轮在水平拉力F 的作用下沿水平而以2m/s的速度匀速运动,此时弹簧秤B 的读数为8N ,如果动滑轮、绳子、弹簧秤的重力和摩擦均不考虑,那么物体A 与水平面的摩擦力以及2s 内F 所做的功分别为 ( )
A .8N ,32J B.16N ,32J C.8N ,64J D.16N ,
64J
2. 把重10N 的木块沿着长5m 、高3m 的光滑斜面匀速拉到顶端, 如图9所示,拉力F=______N,若木块又在水平面前进5m ,在水 平面上重力做功___ ___J。
3. 用一根杠杆在2s 内,把一个重196N 的物体匀速举高0.2m ,而杠杆的动力作用
点下降1m ,则动力做的功是______J,动力的功率是______W,动力是______N,动力臂与阻力臂之比是______.(不计杠杆的重力和摩擦阻力)
4. 用同一水平力F 拉一个物体先后沿光滑水平面和粗糙水平面运动,两次物体运动的距离都为S ,运动的时间分别为t l 和t 2(t 1<t 2).若物体沿光滑水平面运动时,拉力做的功为W 1,功率为P 1;物体沿粗糙水平面运动时,拉力做的功为W 2,功率为P 2,那么( )
A .W 1=W2,P l >P 2 B.W 1>W 2,P 1=P2 C.W 1<W 2,P l >P 2 D.W l =W2,P l <P 2 5. (多选)用如图所示滑轮组,拉一金属块在水平地面上以0.1m/s的速度匀速运动.若动滑轮受重力为15N ,金属块受重力为105N ,地面对金属块的摩擦力是15N (不计绳重和滑轮与轴间的摩擦)则下列说法正确的是( ) A .绳子自由端拉力是10N B.绳子自由端拉力是40N C .拉力F 的功率是3W D.拉力F 的功率是12W
6. 如图所示,重500N 的物体,在100N 的水平拉力作用下,沿水平地面以0.5m /s 的速度匀速运动10s 。(不计轮与绳之间的摩擦),则( )
A. 物体与地面间摩擦力是300N B.2S内拉力F 对物体做功是300J C. 拉力F 移动的速度是1.0m/s D.拉力F 做功的功率是50W
7. 一名同学用120N 的力,将一个4N 重的足球踢到25m远处,对他踢球的做功的情况,下列说法中正确的是
A .做功300J B.做功100J C.没有做功 D.做了功,但条件不足,无法计算 8. 在2003年中考体育达标跳绳项目测试中,燕燕同学1min 跳了120次,每次跳起的高度约为40cm ,若她的质量为50kg ,则她跳一次做的功约为____,她跳绳的平均功率约为_____W。
9. 如图所示, 为运动员投掷铅球的过程示意图,下列说法错误的是
( )
A .在a 到b 的过程中,运动员对铅球做了功 B .在b 到c 的过程中,运动员对铅球没有做功 C .在c 到d 的过程中,没有力对铅球做功
D .在a 到d 的过程中,铅球的运动状态在不断改变
4
10. 一辆汽车重为5×10N ,在平直公路上以10m /s 的速度匀速行驶1min ,已知汽车在行驶过程中受到的阻力等于车重的0.06倍。求:(1)汽车在1min 内行驶的距离;(2)汽车在1min 内做的功;(3)汽车发动机的功率。
11. 改革开放以来,我国城乡面貌发生了日新月异的变化,民众的住房条件得到了很大的改善。建造某幢
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公寓楼,所用建筑材料的总重为6×10N 。此公寓楼楼顶到地面的高度为40m 。求:(1)若此公寓楼房基与
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地面的接触面积为1×10m ,该楼对地基产生的压强为多少Pa?
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(2)若每天要把l.2×10N 的水从地面送到楼顶,至少应对这些水做多少功,若送1.2×10N 的水从地面到楼顶所用的时间为8000s ,送水的功率至少为多少W ?