1、11功和功率、机械能漫画释义 知识互联网思路导航做功的判断1. 功: 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, 力学里就说这个力做了功. 计算式: W=Fs (计算是采用国际单位, 距离单位必须是m)注意: 功一定是某个力对物体做的, 所以计算功的时候首先应该明确是哪个力, 然后再确定该力的方向上物体移动的距离, 功与力有种“一一对应”的关系. 2. 某力对物体是否做功的判断: 某力对物体做功条件: (1) 有作用在物体上的力; (2) 物体在该力的方向上移动了距离; 注意三种不做功的情况: a. 物体没有受到力的作用(), 但由于惯性移动了一段距离(), 则对物体不做功
2、. b. 物体受到力的作用(), 但没有移动距离(), 该力对物体不做功. c. 物体受到力的作用(), 也通过了一 段距离(), 但物体移动的方向跟物体 到的力的方向垂直.功和功率的一般计算1. 物体在单位时间内完成的功, 叫功率. 功率的物理意义: 表示物体做功快慢的物理量2. 功率的计算: 定义式法: 常用计算式: P=Fv 机械中的功与功率 (常规滑轮)拉力做功: W=Fs对物体做功: W=Gh注意绳自由端移动距离s和物体上升高度h之间的关系. 拉力做功功率: =Fv绳对物体做功的功率P=Gv物注意: v绳和v物的之间的关系模块一: 功夯实基础 【例1】 (2011通州一模) 下列情景
3、中, 人对物体没有做功的是 ( )A. 小峰背书包走上楼梯 B. 小华用力搬石块, 石块没动C. 装卸工人沿斜面将物体推到车上 D. 小丽把花盆从地面搬到窗台上【答案】 B【例2】 (2011通州二模) 如图所示, 用大小相等的拉力、使同一个物体分别沿着水平面、斜面和竖直方向移动相同的距离s, 拉力、所做的功分别是、. 下列正确的是 ( ) A. B. C. D. 【答案】 A【例3】 有一起重机, 它将5000N重的物体匀速提高6m, 后又水平地移动4m, 则钢丝绳对物体所做的功是 ( )A. 30000 J B. 20000 J C. 50000 J D. 10000 J【答案】 A能力提
4、升【例4】 (2013通州二模) 重200N的木箱, 在40N水平拉力的作用下, 恰能沿水平地面做匀速直线运动. 当木箱在50N的水平拉力的作用下, 沿同一水平地面前进10m的过程中, 下列说法中错误的是 ( )A. 拉力做功500J B. 重力做功2000JC. 木箱受到的摩擦力为40N D. 木箱受到的重力和支持力的合力为零【答案】 B【例5】 现有n块质量为m, 边长为h的方砖放在水平地面上(如图甲), 有一个同学想把它们叠放起来(如图乙)至少要做多少功?n块砖图甲图乙【答案】 整体重心方法. 模块二: 功率 夯实基础 【例6】 下列关于功率的说法中, 正确的是 ( ) A. 功率大的机
5、械比功率小的做功多 B. 功率大的机械比功率小的做功快 C. 做功时间越长, 功率越大 D. 做功时间越短, 功率越大【答案】 B【例7】 (多选) 体重600N的小刚, 用200N的水平拉力拉着重800N的车, 沿水平公路前进50m, 用时5min, 则下列说法正确的是 ( ) A. 小刚对车做的功为1104J B. 小刚对车做的功为4104J C. 小刚对车做功的功率为2103W D. 小刚对车做功的功率为33.3W【答案】 AD【例8】 中考体育跳绳测试的项目中, 某同学在1min内跳了180次, 每次跳的高度大约为5cm. 他跳绳时的功率大约为 ( )A.1000W B.100W C.
6、10W D.1W【答案】 B 2012兰州中考ABC【例9】 一个物体由A点自由下落时, 相继经过B、C两点, 如图所示, 已知AB=BC, 物体在AB段重力做功W1, 功率P1; 在BC段重力做功W2, 功率P2, 则下列关系正确的是 ( ) A. W1=W2, P1P2 B. W1=W2, P1=P2 C. W1=W2, P1P2 D. W1W2, P1P2【答案】 C能力提升滑车Fabcde建材【例10】 (2012 石景山一模) 建筑工地上常用如图所示的装置搬运建筑材料, 使用的滑轮组由a、b、c、d、e五个滑轮组成, 如果滑车和建材共重1500 N, 每个滑轮重50 N, 不计绳重及
7、摩擦, 以0.5m/s匀速提起滑车所用的拉力F的功率P W. 【答案】 800 【例11】 (2011西城一模) 如图所示, A是一个重为G的活塞, B是一个粗细均匀、竖直固定放置的圆筒. 用竖直向下的力F1推活塞A, 使其恰能以速度为匀速向下运动(如图甲) , 活塞从金属筒上端移动到下端的过程中, 所用的时间为, F1做的功为W1 , 功率P1; 若对活塞A施以竖直向上的力F2, 使其恰能以速度为匀速向上运动(如图乙) 活塞从金属筒下端移动到上端的过程中, 所用的时间为, F2做的功为W2 , 功率P2. 已知F1=G, P1= P2. 则下列判断正确的是 ( ) A. B. C. D. 【
8、答案】 D 模块三: 滑轮组综合问题夯实基础 【例12】 如图所示, 重的物体A在水平拉力的作用下, 在水平桌面上做匀速直线运动, 物体A所受的滑动摩擦阻力是物重的倍, 物体A在内前进了. 若不计滑轮重、绳重及轴摩擦, 拉力F做功为 J.【答案】 1.6甲【例13】 (2011房山一模) 如图所示, 平静的湖面上有两艘小船, 绳的一端拴在甲船上, 绕过乙船上的滑轮, 站在岸上的人用100N的力拉绳子的自由端. 如果在20s内甲船向右匀速移动了10m, 同时乙船向左匀速移动了4m, 则人拉绳子的功率为 W. 【答案】 90【例14】 如图所示, 平静的湖面上有两艘小船, 绳的一端拴在甲船上, 绕
9、过乙船上的滑轮, 站在甲船上的人用100N的力拉绳子的自由端. 如果在20s内甲船向右匀速移动了10m. 同时乙船向左匀速移动了4m, 则人拉绳子的功率是 W.【答案】 140 能力提升【例15】 (2012西城一模)(多选) 如图所示, 聪明爱玩的小亮将一个滑轮固定在竖直墙壁上, 另一个固定在自己的滑板车上, 用绳子将两个滑轮组装成滑轮组. 小亮站在滑板车上拉动手中的绳子, 他用10N的拉力在3s内, 使自己和滑板车一起沿水平地面匀速向墙运动了1.2m. 滑轮重、轴摩擦和绳重均忽略不计. 下列说法中正确的是 ( )滑板车A. 竖直墙壁受到的拉力为20 NB. 滑板车受到地面的阻力为30 NC
10、. 在3s内小亮的拉力做功为36 JD. 动滑轮对滑板车拉力的功率为12W【答案】 BC【例16】 (2010西城二模) 工人利用滑轮组按照如图所示的方式提升货箱. 工人的体重为. 提升第一个货箱时, 工人用的竖直向下的力拉绳时, 没有提起货箱. 工人用的竖直向下的力拉绳时, 货箱恰能以的速度匀速上升. 第二个货箱比第一个货箱重, 工人仍能提起第二个货箱, 并使第二个货箱以的速度匀速上升(不计绳重及绳与轮、轮与轴之间的摩擦). 求: (1) 第一个货箱未被拉动时, 水平地面对货箱的支持力; (2) 工人提升第一个货箱和第二个货箱做功功率变化量的大小.【答案】 (1) 400N (2) 190W
11、模块四: 功、功率实验夯实基础 【例17】 小刚在研究功率与时间的关系时, 记录了表中所示的试验数据.时间/s24681012做功/J100100100100100100功率/W502510根据表中的实验数据, 可以得出的结论是: _ _. 【答案】 在做功相同时, 功率与所用的时间成反比, 且关系式为: 【例18】 攀岩运动是从登山运动中派生得来的新项目, 它集健身、娱乐、竞技于一体, 以其独有的登临高处的征服感吸引了众多爱好者. 要测量某运动员在一次攀岩比赛中克服重力做功的功率, 需要测量的物理量有该运动员的重力、 和 . 【答案】 攀岩高度 攀岩时间能力提升【例19】 (2011 大兴二
12、模) (2013平谷一模) 实验台上有组装好的实验装置, 如图所示, 其中弹簧测力计的量程为05N. 另外还有质量均为100g的钩码六个, 秒表一块(图中未画出) . 要求利用上述实验装置和钩码、秒表设计一个实验证明: 用动滑轮提升重物时, 如果拉力不变, 则拉力的功率与速度成正比. (1) 写出主要实验步骤.(2) 设计实验表格【答案】 (1) 实验步骤 在动滑轮下挂两个钩码 1分 用调好的弹簧测力计以不同的速度匀速竖直向上提升6次, 用弹簧测力计测出拉力F, 用刻度尺测出绳端移动的距离s, 用秒表测出时间t , 并把每次的F、s、t的数据记录在表格中. 2分 利用、分别计算出每次的速度和功
13、率, 并把v、P的数据记录在表格中. 1分(2) 实验记录表格1分s/mt /sv/ms-1F/NP/W 模块五: 机械能（选讲）夯实基础 【例20】 如图所示为探究“物体动能的大小跟哪些因素有关”的实验. 实验步骤如下: . 让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下, 观察木块被撞击后移动的距离. 让不同质量的钢球从斜面上相同的高度由静止滚下, 观察木块被撞击后移动的距离. 回答下列问题: (1) 步骤是为了研究动能大小与_的关系. (2) 步骤是为了研究动能大小与_的关系. (3) 该实验中斜面的作用是为了控制钢球_的大小, 木块的作用是为了比较钢球_的大小 . 【答案】 (1) 速度 (2
14、) 质量 (3) 速度; 动能 【例21】 小明看到运动员拉弓射箭时, 弓拉得越弯, 箭射得越远. 小明猜想: 弹性势能的大小可能与物体的弹性形变有关. (1) 为验证其猜想是否正确, 他设计了如下实验(弹簧被压缩后未超过其弹性限度); 如图所示, 将同一个弹簧压缩 (选填“相同”或“不同”)的长度, 将小球置于弹簧的右端, 松开后小球碰到同一位置的相同木块上, 分析比较木块 , 从而比较弹性势能的大小. (2) 若水平面绝对光滑, 本实验将 (选填“能”或“不能”)达到探究目的. (3) 小明根据实验现象认为: 小球推动木块移动一段距离后都要停下来, 所以弹簧、小球和木块所具有的机械能最终都
15、消灭了. 你认为小明的观点是 的(选填“正确”或“错误”), 理由是 . 【答案】 (1) 不同; 移动距离的远近 (2) 不能 (3) 错误; 木块克服摩擦做功, 机械能转化为内能. 【例22】 如图所示, 小球从左端由静止释放, 在左右摆动过程中, 不计空气阻力, 则 ( )A. 从最高点运动到最低点的过程, 一部分重力势能转化为动能B. 从最低点运动到最高点的过程, 一部分动能转化为重力势能C. 左侧最高点的高度大于右侧最高点的高度D. 左侧最高点的高度等于右侧最高点的高度【答案】 D 能力提升【例23】 (2013.1东城初三期末) 如图所示, 甲、乙是两个完全相同的网球. 在同一高度
16、以大小相等的速度, 将甲球竖直向下抛出、将乙球竖直向上抛出, 不计空气阻力, 则下列说法正确的是 ( )A. 甲球在空中下落时, 重力势能增大, 动能减小B. 乙球上升过程中, 重力势能转化为动能C. 抛出时甲、乙两球的机械能相等D. 抛出时甲球的动能小于乙球的动能【答案】 C【例24】 (2012海淀二模) (多选) 下列说法中正确的是 ( )A. 蹦床运动员由空中下落与蹦床接触后, 继续向下运动, 运动员到达最低点时其所受合力为零B. 实心球在空中下落的过程中, 若不计空气阻力, 则其减小的重力势能全部转化为动能C. 踢出去的足球还能在水平地面上继续运动一段距离, 是因为足球具有惯性D.
17、加速运动的物体, 其机械能一定增加【答案】 BC思维拓展训练 (选讲)【拓1】 一个正常人的心脏推动血液流动的功率为1.5W, 那么在90min时间内心脏做的功和用这些功可以把一个质量为50kg的中学生匀速举高的高度分别为(g=10N/kg) ( ) A. 810J、2.7m B. 810J、27m C. 8100J、162m D. 8100J、16.2m【答案】 D (模块二 功率)【拓2】 如图所示为人体心脏的血液循环示意图, 如表记录了某成年人在静息时心脏每搏动一次心脏血液的平均压强. 心脏每搏动一次就是一次血液循环, 包括心脏的收缩与舒张. 当心脏收缩时, 右心室把血泵入肺动脉, 左心
18、室把血泵入主动脉. 心脏舒张时, 两个心房的血液压强约较小, 可近似视为零. 已知此人在静息时心脏每分钟搏动72次, 左右心室每收缩一次泵出的血量均为70mL, 则可估算此人静息时心脏推动血液流动的功率大约为 W, 此人的心脏一天内推动血液流动做的功大约为 J.成人静息时心房心室压强心室平均压强(kPa)心房舒张左心房0.6右心房0.3心室收缩左心室16右心室4 【答案】 1.68 145152 (模块二 功率)【解析】(1) 左心室每收缩一次做的功：W左=P左V=16103Pa7010-6m3=1.12J右心室每收缩一次做的功：W右=P右V=4103Pa7010-6m3=0.28J左右心室每
19、收缩一次做的功：W=1.12J+0.28J=1.4J心脏每分钟做的功：W=72W=721.4J=100.8J心脏推动血液流动的功率： (2) 此人的心脏一天内推动血液流动做的功：W总=Pt=1.68W243600s=145152J. 【拓3】 (2014年海淀区初三物理期中) 如图所示, 在水平拉力作用下, 物体以的速度在水平面上做匀速直线运动, 此时弹簧测力计的示数为. 不计绳、弹簧测力计和滑轮的重力以及滑轮的摩擦, 则拉力的功率为 W. 【答案】 1.5 (模块三 滑轮组综合问题)【拓4】 (2011西城一模) (多选) 如图所示, 用24N的水平拉力F拉滑轮, 可以使重20N的物体A以0
20、.2m/s的速度在水平地面上匀速运动. 物体B重10N, 弹簧测力计的示数为5N且不变. 若不计轮重、弹簧测力计重、绳重和轴摩擦, 则下列说法中正确的是 ( )A. 地面受到的摩擦力为7NB. 滑轮移动的速度为0.4m/sC. 水平拉力F的功率为4.8WD. 在2s内绳子对物体A所做的功为4.8J【答案】 AD (模块三 滑轮组综合问题)【拓5】 (2013 西城一模)(多选) 如图甲所示, 带有滑轮的物体A放置在粗糙水平地面上, 质量为m的电动机固定在物体A上, 通过滑轮水平匀速拉动物体A, 物体A移动速度为v甲, 移动距离为s甲, 电动机做功为W1, 电动机的功率为P1, 对绳的拉力为T1
21、, 电动机收绳速度为v1; 如图乙所示, 将电动机固定在地面上, 使电动机通过滑轮水平匀速拉动物体A, 物体A移动速度为v乙, 移动距离为s乙, 电动机做功为W2, 电动机的功率为P2, 对绳的拉力为T2, 电动机收绳速度为v2. 已知地面粗糙程度相同, s甲=s乙 , P1=P2, 不计绳重及滑轮与轴的摩擦. 则下列判断正确的是 ( )A. T1 W2 C. v1v2 D. v甲v乙 【答案】 BD (模块三 滑轮组综合问题)实战演练【练1】 一个人先后用同样大小的力沿水平方向拉木箱, 使木箱分别在光滑和粗糙两种不同的水平地面上前进相同的距离. 关于拉力所做的功, 下列说法中正确的是 ( )
22、A. 在粗糙地面上做功较多B. 在光滑地面上做功较多C. 两次做功一样多D. 条件不够, 无法比较两次做功的多少【答案】 C 【练2】 你对“功和功率”的知识掌握了多少? 让我们一起来回忆! (1) 在图向左走, 向右走的漫画中, 在50s的时间内, 男孩提着重15N的小提琴水平向左匀速走了100m, 女孩用5N 的水平拉力拉箱子向右匀速走了100m, 他们中, 对物体有做功的是 (选填“男孩”或“女孩”) , 做功的功率是 W. (2) 如图所示, 有一重为100N的小球在桌面上滚动了10cm后滚出桌面, 0.5s后落在离桌面边缘2m的地面上, 桌面距离地面高度为1m. 则小球在整个运动过程
23、中, 重力做了 J的功, 其功率是 W. (3) 如果枪膛长0.3m, 火药在枪膛内对子弹的推力是100N, 子弹离开枪膛后前进了0.5m, 则火药对子弹所做的功是 J. (4) 甲、乙两同学进行爬杆比赛, 爬到杆顶(杆长相同) 时, 甲用10s, 乙用9s, 若甲乙两人的体重之比为5:6, 则甲乙两人爬到杆顶做功之比是 , 甲乙两人平均功率之比是 . (5) 你帮老师抬过东西么? 两个同学像图中一样, 将一木箱从一楼抬上三楼, 甲对木箱做的功 乙对木箱做的功(填“大于”、“等于”或“小于”) . 【答案】(1) 女孩 10 (2) 100 200 (3) 30 (4) 5: 6 3: 4 (
24、5) 大于 【练3】 铁路提速要解决许多具体的技术问题, 其中提高机车牵引力功率是一个重要问题. 己知匀速行驶时, 列车所受阻力与速度的平方成正比, 即f=kv2. 列车要提速, 就必须研制出更大功率的机车. 那么当列车分别以120km/h和40km/h的速度在水平轨道上匀速行驶时, 机车的牵引力功率之比为 ( ) A. 3:1 B. 9:1 C. 27:1 D. 81:1【答案】 C【练4】 如图所示, 聪明爱玩的小亮将一个滑轮固定在竖直墙壁上, 另一个固定在自己的滑板车上, 用绳子将两个滑轮组装成滑轮组. 小亮站在滑板车上拉动手中的绳子, 他用10N的拉力在3s内, 使自己和滑板车一起沿水
25、平地面匀速向墙运动了1.8m. 滑轮重、轴摩擦和绳重均忽略不计. 下列说法中正确的是 ( )A. 竖直墙壁受到的拉力为20 NB. 滑板车受到地面的阻力为20 NC. 在3s内小亮的拉力做功为36JD. 动滑轮对滑板车拉力的功率为12W【答案】 DA测力计B【练5】 (2012海淀二模) 如图所示, 竖直固定的测力计下端挂一个滑轮组, 滑轮组下端挂有物体B, 滑轮组绳的末端通过定滑轮沿水平方向与物体A相连. 此时物体A在绳的水平拉力作用下向左做匀速直线运动, 此时测力计的示数为450N; 在物体B下加挂重为60N的物体C后, 用水平向右的力F拉动物体A可使其沿水平桌面向右做匀速直线运动, 此时
26、物体B上升的速度大小为5cm/s. 已知每个滑轮重均为50N, 若不计绳重及滑轮的摩擦, g取10N/kg, 则下列说法中正确的是 ( )A. 物体A所受滑动摩擦力大小为100NB. 水平向右的力F的大小为400NC. 物体B所受重力为400ND. 拉力F做功的功率为63W【答案】 D【练6】 学校新近买了30套总质量为300kg的实验器材, 每套一箱. 实验员需要把这批实验器材搬运到15m高的实验室. (1) 该实验员在搬运中, 对实验器材总共做功 J;(2) 假设他身体可以向外提供的功率P与所搬运物体的质量m的关系如图所示, 每次他搬起箱子、放下箱子和下楼的时间t与所搬运物体的质量m关系如
27、表所示, 那么他搬完全部箱子, 且回到开始搬运处, 所用最短时间为 秒(计算结果精确到0.1) . 搬运质量m/kg102030时间t/s406070【答案】 44100; 1501.8厨房中的力学知识生活中处处都存在着物理, 那么请让我们一起来看一看, 厨房中有哪些含有力学知识的物理现象呢？1. 电水壶的壶嘴与壶肚构成连通器, 水面总是相平的.2. 菜刀的刀刃薄纱为了减小受力面积, 增大压强.3. 菜刀的刀刃有油, 为的是在切菜时, 使接触面光滑, 减小摩擦力.4. 菜刀柄、锅铲柄、电水壶把手有凸凹花纹, 使接触面粗糙, 增大摩擦. 5. 火铲送煤时, 是利用煤的惯性将煤送入火炉. 6. 往保温瓶里倒开水, 根据声音知水量高低. 由于水量增多, 空气柱的长度减小, 振动频率增大, 音调升高. 7. 磨菜刀时要不断浇水, 是因为菜刀与石头摩擦做功产生热使刀的内能增加, 温度升高, 刀口硬度变小, 刀口不利; 浇水是利用热传递使菜刀内能减小, 温度降低, 不会升至过高. 63春季初二物理尖端班第11讲教师版
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