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14.2机械功一、功1、定义：一个力作用在物体上，且物体沿力的方向通过了一段距离，物理学上称这个力对物体做了机械功，简称做了功。2、机械功的两个必要因素：（1）作用在物体上的力；（2）物体在力的方向上通过的距离。必要！一个都不能少！3、认识几种不做功的情况：（1）有力，但是在力的方向上通过的距离为零——劳而无功；（2）有距离，但是在运动方向上物理没有力的作用-惯性——不劳无功；（3）有力，也有距离，但是力和运动方向是相互垂直的——垂直无功；例：判断下列情况中，人有没有对所带的皮箱做功：a)人用力提放在地上的皮箱，但是没有提起。b)人再次用力，把皮箱提起c)人用力提着皮箱站在原地不动d)人把箱子放在电梯上，一起随电梯上升e)人提着箱子在水平路面上匀速前进了50mf)人提着箱子上楼4、功的大小计算功的计算公式W=Fs（s必须是在力F的方向上移动的距离）；单位：焦耳应用功的公式注意：①分清哪个力对物体做功，计算时F就是这个力；②公式中S一定是在力的方向上通过的距离，强调对应。例1：关于功的概念，下列说法中正确的是（）A．力对物体做功多，说明物体的位移一定大B．力对物体做功少，说明物体的受力一定小C．力对物体不做功，说明物体一定无位移D．功的大小是由力的大小和物体在力的方向上的位移的大小确定的例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（如图所示），该力在这三个过程中所做的功分别为W1、W2、W3，关于它们之间的大小关系说法正确的是（）A．W1＜W2＜W3B．W1＜W2=W3C．W1=W2=W3D．W1=W2＜W3例3：放学后，某同学背着重40N的书包沿水平路面走了200m，又登上大约每层高3m的四楼才回到家，则他在回家的过程中对书包所做的功约为多少2二、功率例1：一位同学提着书包从1楼提到5楼，一次快跑，一次慢走，他发现快跑时会气喘吁吁，慢走到5楼就不会感觉很累。那么他两次提力所做的功一样吗？为什么两次做功相同，产生的效果却不同呢？例2：在建筑工地上，利用吊机或者人工将一大堆砖头从地上搬到五楼，你会选用什么方法？请说说你的看法。这里就涉及到做功的快慢。那么如何比较做功的快慢呢？和比较物体运动快慢一样，比较物体做功快慢有两种方法：a.做相同的功，比较所用时间的多少。时间越少，做功越快b.相同的时间内，比较做功的多少。做功越多，做功就越快c.如果做功的多少和所用时间都不同，就比较单位时间内所做功的多少。单位时间内做功越多。做功就越快。为了比较物体运动快慢，我们引入了速度的概念，为了比较物体做功的快慢，我们引入功率的概念.1、功率定义：单位时间内所做的功2、物理意义：表示做功快慢的物理量。3、公式：说明：①式有极大的用处，但由于书本没出现，被绝大多数同学忽视，它的含义是某力F产生的功率P等于力F与F的速度V的乘积。4、单位：瓦特，简称瓦，W常用单位kW１kＷ＝1000Ｗ1w=1J/s，表示1秒钟内所做的功为1J。比较运动的快慢比较做功的快慢比较方法1.通过相同的路程比较运动时间2.相同运动时间内比较路程比较方法1.完成相同的功比较所用的时间2.相同的时间内比较做功的多少速度物理意义：表示物体运动的快慢功率物理意义：表示物体做功的快慢定义：物体在单位时间内通过的路程的多少定义：单位时间内物体做功的多少公式：速度=时间路程（v=ts）公式：功率=时间功（P=tW）思考：做功多的物体，功率一定大吗？功率小的物体，做功一定慢吗？3例1：下列说法中正确的是（）A、做功多的机器，功率就一定大B、功率大的机器，做功就一定多C、完成相同的功，耗时多的机器功率大D、功率大的机器做功快例2：人在3S内做功150J，求人的功率？例3：起重机以0.1ｍ/ｓ的速度，将一重为4000Ｎ的重物匀速提高5ｍ，起重机做功的功率是多少Kw？例4：重力50牛顿的物体，在10牛顿的水平拉力的作用下，以0.2米/秒的速度沿水平面匀速前进4米，则拉力做功为________焦耳。拉力做功的功率为__________瓦特。例5：一台功率为2kw的机器，在1min内能做J的功。一台机器在2min内能将5000N的物体举高60m，那么它的功率为例6：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，合kW。（g取10N/kg）例7：王强同学用20N的水平拉力，经5s把一个重100N的物体沿水平方向匀速拉动了10m,则此物体的速度为m/s，在这段时间中拉力做功J,拉力做功的功率是W。例8:一台机器的功率是750W，它表示的意思是：（）A.这台机器1分钟做的功是750WB.这台机器1分钟做的功是750JC.这台机器1秒钟做的功是750JD.这台机器1秒钟做的功是750W例9：甲、乙两个同学体重相同，都从一楼上到三楼甲走得慢，乙走得快，比较作功大小是W甲______W乙，比较功大小是P甲______P乙。例10：如图所示，放在水平桌面上重为G＝4N的木块，在F＝3N的水平拉力作用下，5s内运动了2m，在这个过程中，重力G对物体做的功为______J，拉力F对物体做的功为______J，拉力F做功的功率为_____W。例11：甲用力推一辆小车，经过3分钟小车在力的方向上前进了50米，乙用同样大小的力推另一辆小车，经过6分钟小车在力的方向上前进了相同的距离，那么：()A、甲和乙做的功一样多B、甲做的功多C、乙做的功多D、乙的功率是甲的功率的两倍。例12:为了增强体能，全班同学进行爬楼梯训练。体重500N的小刚在10s内连续爬楼梯的总高度为7m。求：(1)小刚爬楼梯所做的功。(2)小刚爬楼梯的功率。4一．选择题：1、下列关于功率的说法正确的是（）A.功率大的机械比功率小的机械做功一定多B.功率大的机械比功率小的机械做功一定少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2、质量相同的两个人，沿同一路线登上一个小山头，一个人是快速跑上去的，另一个人是慢慢走上去的，那么（）A．两人登山所做的功相同，功率也相同．B．两人登山所做的功不相同，但功率相同．C．两个登山所做的功相同，但功率不同．D．两个登山所做的功不相同，功率也不同．3、李明同学快速地由一楼跑到三楼的过程中，他的功率与下列哪个值最相近()A.5WB.50WC.500WD.5000W4、暑假中，明明和爸爸到花果山去游玩，同时他们进行了爬山比赛，已知明明和爸爸的体重之比为，从山底分别沿两条不同的路线爬上同一山顶所用的时间之比是，则明明和爸爸爬山的功率之比为（）A．2：3B．1：2C．9：8D．8：95、某中学举行首届跑楼梯比赛，共有20名选手进入决赛。若要测量参赛者的功率大小，需测出的物理量是（）A.登楼所用的时间B.参赛者的体重，所登楼层的高度C.参赛者的体重，所登楼层的高度以及登楼所用的时间D.参赛者的体重，所登楼层的高度，登楼所用的时间以及参赛者通过的路程6、甲、乙两同学进行爬杆比赛．爬到杆顶时，甲用了9s，乙用了10s，甲、乙两人质量之比是5：6，则他们爬竿的功率之比P甲：P乙等于()．A．3：4B．4：3C．25：27D．27：25二、计算题起重机把一个质量为0.5t的工件在15s内提升了6m，取g＝10N/kg。求：(1)起重机对工件所做的功；(2)起重机提升工件的功率。5三、功的原理：做功的两个必要因素是什么？作用在物体上的力；物体在力的方向上通过的距离。简单机械的作用是什么？省力省距离改变力的方向那么使用简单机械可以省力，或者省距离，能省功吗？我们来看一下，要把重物运到高处，有哪些方法？用手直接把物体提上去用杠杆把物体提上去用动滑轮或者滑轮组把物体提上去1、内容：使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功；即：使用任何机械都不省功。2、说明：对于理想机械而言，使用机械做功等于直接用手所做的功对于实际机械而言，使用机械做功大于直接用手做的功。摩擦力/机械重力等3、不省功的原因是什么？因为省力的机械必定费距离，省距离的机械一定费力，而功=力x距离，省了多少力，必定费多少距离，所以力x距离不变，因此不能省功。4、既然任何机械都不能省功，但人们王司马还要使用机械呢?①功的原理是一个普遍的结论，对于任何机械都适用。②功的原理告诉我们：使用机械要省力必须费距离，要省距离必须费力，既省力又省距离的机械是没有的。③使用机械虽然不能省功，但人类仍然使用，是因为使用机械或者可以省力、或者可以省距离、也可以改变力的方向，给人类工作带来很多方便。④我们做题遇到的多是理想机械（忽略摩擦和机械本身的重力）理想机械：使用机械时，人们所做的功（FS）=直接用手对重物所做的功（Gh）