第九章第3-4节功和功率

年级初中学科物理版本北师大版课程标题第九章第3－4节功和功率编稿老师佚名一校佚名二校佚名审核佚名一、学习目标：1.结合实例认识功的概念，理解做功的两个必要因素，知道功的公式。2.知道功率的概念和公式二、重点、难点：重点：功的概念，做功的两个必要因素及功和功率的计算难点：理解做功的两个必要因素，功率是表示物体做功快慢的物理量三、考点分析：1.本讲内容是中考考查的重点，特别是对功和功率的计算的考查。2.理解做功的两个必要因素，会计算功和功率。3.题型：填空、选择、实验和计算题。常与机械效率综合考查。4.在中考中所占的分值为6－8分，占总分值的6％左右。一、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做机械功，简称功。2、做功的两个必要因素：（1）作用在物体上的力；（2）物体在力的方向上通过的距离。3、下列三种情况，力对物体没有做功：（1）“不劳无功”：物体没有受到力的作用，但由于惯性通过一段距离，没有力做功。（2）“不动无功”：物体受到力的作用，但静止不动，没有移动距离，力对物体不做功。（3）“劳而无功”物体受到了力的作用，同时也运动了一段路程，但在力的方向上没有通过距离，这个力也没有对物体做功。二、功的计算1、功的计算公式：功等于作用在物体上的力与物体沿力的方向通过距离的乘积，即W＝Fs，其中W表示功，F表示作用在物体上的力，s表示在力的方向上移动的距离。2、单位：焦耳，简称焦，符号J；1J＝1N·m3、应用功的公式计算时需注意以下几个问题：（1）明确是哪个力对哪个物体做功，就是说要弄清是求哪个力做的功。（2）公式中的F是作用在物体上的力，公式中的s是在力F的方向上通过的距离。（3）W＝Fs中的F，使物体沿着F的方向移动s距离的过程中，始终作用在物体上，其大小和方向是不变的。三、功率1.功率是描述物体做功快慢的物理量。2.定义：单位时间内所完成的功3.公式：Ｐ＝tW当物体在力的作用下，以速度v匀速运动时，P＝Ｆv（物体做匀速直线运动）说明：Ｐ＝Fv：当Ｐ一定时，Ｆ与v成反比，即用较大的力做功必须降低运动的速度，例如汽车上坡时速度会降低，其原因就是因为汽车上坡时所受阻力较大，因此需要增大牵引力。4.单位：瓦（Ｗ）千瓦（kＷ）兆瓦（MW）１kＷ＝103Ｗ１MW＝106Ｗ5.物理意义：1Ｗ表示物体在1s内所做的功是1J。知识点一：对功的理解例：下列实例中，力对物体没有做功的是（）A.起重机吊起重物B.马拉车车未动C.跳水运动员从跳台跳下D.举重运动员将杠铃举起。题意分析：需要找出力对物体没有做功的解题思路：根据做功的两个必要因素判断，缺一不可解答过程：A选项，起重机吊起重物时给重物一个向上的力，并在力的方向上有移动的距离，所以起重机对重物做功了；Ｂ选项，马拉车车未动属于“不动无功”的情况，未做功；Ｃ选项跳水运动员从跳台跳下受向下的重力，且运动员也向下运动，重力做功了；Ｄ选项举重运动员将杠铃举起，举力方向向上，且杠铃也向上有移动的距离，所以运动员对杠铃做功了。解题后的思考：判断力是否对物体做功要看是否满足做功的两个必要因素，如果有一个不满足就未做功。知识点二：功的计算例1：水平地面上一静止木箱重800N，某人用50N的水平推力推动木箱前进10m，撤销推力后木箱又继续前进了2m，全过程中，水平推力做了多少功，重力做了多少功？题意分析：木箱重800N，水平推力50N，推动木箱前进10m，撤销推力后木箱又继续前进2m。解题思路：先根据做功的两个必要因素判断力是否做功，如果做功了再用公式Ｗ＝Fs计算，全过程中水平推力做了多少功，重力做了多少功解答过程：水平推力做功为W＝Fs＝50N×10m＝500J撤销推力后不做功，所以全过程水平推力做功为500J重力和前进的距离方向垂直，所以不做功。解题后的思考：功是力和在力的方向上移动距离的乘积，求哪个力做功就要找到这个力和在这个力的方向上移动的距离，再用公式W=Fs计算。例2：大小相等的水平拉力F分别作用于原来静止、质量分别为ｍ１和ｍ２的物体A、B上，使A沿光滑水平面运动了距离s，使B沿粗糙水平面运动了同样的距离，则拉力F对A、B做的功W１和Ｗ２相比较（）A.Ｗ１＞Ｗ２B.Ｗ１＜Ｗ２C.Ｗ１＝Ｗ２D.无法比较题意分析：大小相等的水平拉力，质量不同的ｍ１和ｍ２，A沿光滑水平面运动了距离s，B沿粗糙水平面运动了同样的距离。解答过程：相等的水平拉力，都移动了s的距离，所以功相等，应选Ｃ解题后的思考：功等于作用在物体上的力与物体沿力的方向通过距离的乘积，即功的大小只与力和在力的方向上移动的距离有关，与接触面的粗糙程度、运动速度无关。此题易错选Ｂ，认为A沿光滑水平面运动所用的力小于B沿粗糙水平面运动了同样的位移所用的力，而题中已给出的大小相等的水平拉力。小结：计算力对物体做的功要先判断力是否做功，然后再依据W＝Fs进行计算。知识点三：功率的理解例：关于功率，下列说法正确的是（）A.力对物体做的功越多，功率就越大B.做功时间短的机械功率大C.完成相同的功，用的时间越长，功率越大D.功率大的机械在单位时间里做的功多解题思路：功率是单位时间内所做的功，表示做功的快慢。Ａ选项力对物体做的功越多，并不一定是单位时间内做的功越多，所以不能说功率越大；Ｂ选项做功时间短，但并不一定单位时间内做的功就多，所以也不能说功率大；Ｃ选项完成相同的功，用的时间越长，功率应越小；Ｄ选项是正确的。解题后的思考：功率是物体在单位时间内所做的功，它是由时间和功两个因素决定的，功率大不能说做的功多，因为没有说明时间，功率只表示做功的快慢，不表示做功的多少。知识点四：功率的计算例1：一电梯在10s内可以将质量为1.2t的货物由底层地面匀速运至四楼楼顶，若每层楼的高度是3.5m，那么电梯做功的功率是多少？（g取10N/kg）题意分析：t＝10sm＝1.2t＝1200kgh＝3.5m×4＝14m解答过程：W＝Fs＝Gh＝mghP＝W/t＝mgh/t＝1200kg×10N/kg×14m/10s＝16800W解题后的思考：功率是单位时间内物体所做的功，所以计算功率要用物体所做的功除以做这些功所用的时间。例2：已知某型号的载重汽车在一段平直的高速公路上匀速行驶10.08km，所用时间是8min，汽车发动机在这段时间内的功率是63kW，求：（1）汽车行驶速度是多少；（2）汽车行驶过程中的牵引力是多大。题意分析：匀速行驶，s＝10.08km＝10080mP＝63kW＝63000Wt＝8min＝480s解答过程：（1）汽车行驶的速度：v＝s/t＝10080m/480s＝21m/s（2）由Ｐ＝Ｗ／t得汽车行驶过程中所做的功：Ｗ＝Ｐt＝63000W×480s＝3.024×107J，由Ｗ＝Fs得，汽车牵引力：Ｆ＝Ｗ／s＝3.024×107J/10080m＝3000N或Ｐ＝Ｗ／t＝Fv得，F＝P/v＝63000W/21m/s＝3000N解题后的思考：计算功的公式有Ｗ＝Fs和Ｗ＝Ｐt计算功率的公式有Ｐ＝Ｗ／t和Ｐ＝Fv（物体做匀速直线运动）判断力是否对物体做功要看是否满足做功的两个必要因素，缺一个因素就没有做功。这里同学们最易忽视的是力和距离垂直时不做功的情况；功率是表示物体做功快慢的物理量，它是由时间和功两个因素决定的，功率的大小不能说明做功的多少，只能表示做功的快慢，这里同学们最易错的是认为功率大做功就多。功和功率的计算要注意公式的使用条件。一、预习新知使用机械可以省力或省距离，还可以改变力的方向，那么有没有一种机械既可以省力又可以省距离，即使用机械是否可以省功呢？使用机械做功时，它的效率是由什么决定的，如何提高机械效率呢？二、探究与反思探究任务一：探究使用机械省功吗？探究任务二：如何测滑轮组的机械效率.反思：影响滑轮组机械效率的因素，如何提高滑轮组的机械效率。（答题时间：45分钟）一、选择题1.如图所示的四种情景中，福娃对物体做功的是2.林雨将掉在地上的物理课本捡回桌面，所做的功最接近于A.0.02JB.0.2JC.2JD.20J3.如图所示，是甲、乙两个物体做功与所需时间的关系图像。由图可知，甲物体的功率P甲与乙物体的功率P乙相比较，正确的是A.P甲＞P乙B.P甲＜P乙C.P甲＝P乙D.无法确定4.班里组织一次比赛活动，从一楼登上三楼，看谁的功率最大。为此，需要测量一些物理量，下列物理量中必须测量的是①三楼地面到一楼地面的高度②从一楼到达三楼所用的时间③每个同学的质量或体重④一楼到三楼楼梯的长度A.②④D.①④C.①②D.②③5.速度是表示物体运动快慢的物理量，它是用路程和时间的比值来定义的。初中物理经常用到这种定义物理量的方法，下列物理量中所采用的定义方法与速度不同的是A.密度B.压强C.功D.功率6.下列机械中，能省功的是A.扳手B.天平C.剪刀D.以上三个均不省功7.某学生用40牛的力将重60牛的铅球抛出5米远，则铅球在空中运动的过程中，人对铅球所做的功是A.200焦B.300焦C.0焦D.500焦8.重50N的重物，在10N水平力的作用下，沿水平方向移动了5m，那么重力对重物做的功是A.50JB.250JC.0JD.上述都不对9.王小虎同学听到上课铃响了，他一口气从一楼跑到三楼，所用时间为10秒。那么他在上楼的过程中，克服自己重力做功的功率最接近下面哪个值A.3WB.30WC.300WD.3000W10.当两台机器正常工作时，功率大的机器一定比功率小的机器A.做功多B.做功少C.做功慢D.做功快11.一个质量为50kg的人，在10s内连续向上跳12个台阶，已知每个台阶的高度为0.2m，则这个人在这段时间内的功率是（g取10N/kg）A.120WB.10WC.12WD.1200W二、填空题12.升国旗用的旗杆顶上安装滑轮是为了，而如图所示，塔吊中使用滑轮组主要是为了。图中用10000N的拉力F将重为18000N的重物匀速竖直提升10m用了20s，拉力F的功率是W。13.一个人用50N的力搬石头，但石头未搬动，这个人对石头做的功是______J。箱子重200N，把它从地面沿着18m长的楼梯搬到10m高的楼上，人对箱子做了______J的功；又提着箱子水平移动了20m，人对箱子又做了______J的功。14.暑假期间，小明和爸爸一起去登花果山，小明和爸爸登上山顶所用时间之比为5：6，，小明和爸爸的体重之比为4：5，则小明与爸爸的登山功率之比为。三、计算题15.如图所示，物体A的质量为50kg，当力F为100N时，物体A恰能匀速前进，若物体A前进0.5m所用的时间为10s，（不计绳和滑轮重）求：（1）力F做的功.（2）力F的功率.16.举重运动员在3秒内把1500牛的杠铃举高了2米，他对杠铃做了多少焦的功，其功率为多少瓦。如果举起的杠铃在空中停了2秒，则他对杠铃整个过程做功的平均功率为多少瓦。1.B。A选项重物静止不动，没做功；Ｂ选项有力，力的方向上有移动的距离，做功了；Ｃ选项提力向上，重物水平移动，力与距离垂直，不做功；重物没动没做功。D选项属于“不动无功”的情况，没做功，故选B。2.C。这是一道估测题，应知道物理课本重力大约为2.5Ｎ，桌子的高度约0.8m，根据公式Ｗ＝Fs＝2.5Ｎ×0.8m＝2J3.A。比较物体做功快慢有两种方法：1）时间相同比较做功多少2）做功相同比较时间所以可以在图像中画一条与纵轴平行的直线与甲、乙分别交于A、B两点，即做功所用的时间相同，而ＷＡ＞ＷＢ所以P甲＞P乙，选A。4.D。根据P＝W/t＝mgh/t需测量①三楼地面到一楼地面的高度；②从一楼到达三楼所用的时间③每个同学的质量或体重；而题中已给出从一楼登上三楼这一物理量，所以不用测①了，选Ｄ5.C。密度是质量和体积的比值，压强是压力和接触面积的比值，功是力和在力的方向上移动距离的乘积，功率是功和时间的比值，所以与速度定义不同的是功，应选C。6.D。使用任何机械可以省力或省距离但却不能省功，所以选Ｄ。7.C。铅球在空中运动的过程中，人没有对其施力，它是靠惯性运动的，所以人没对其做功，选C。8.C。重力的方向是竖直向下的，而物体是沿水平方向移动，重力与距离垂直