功和机械能学习套餐
功和功率历来是初中力学的重点知识,也是中考的热点之一.同学们要想学习和掌握好这部分内容,必须注意以下三方面.
一、深刻理解做功的含义
1. 力学中功的含义:一个力作用在物体上,使物体在这个力的方向上移动了一段距离,这个力的作用就有了成效,力学中就说这个力做了功.
因此,力学中的功,是力所做的功,是指“力使物体移动了距离”这种力的成效.如果没有力,或者物体没有移动距离,就没有做功.大家一定要注意这种情况:虽然有力,并且物体也移动了距离,但如果不是在力的方向上移动的距离,力的作用没有成效,也没有做功.可见,力学中的功包含两个必要的因素.
2. 功的两个必要因素:一是作用在物体上的力,二是物体在力的方向上移动的距离.“力”和“在力的方向上移动的距离”这两个因素缺一不可,否则就没有做功.
3. 功的计算:在力学中,把力与力的方向上移动的距离的乘积叫做功.用公式表示就是W=Fs.其中W表示功,单位是焦耳(J);F表示力,单位是牛顿(N);s表示距离,单位是米(m).
例1 小明用100 N的力将重50 N的铅球掷出10 m远,则在铅球抛出的过程中,人对铅球所做的功是().
A. 10 000 J B. 500 J
C. 0 D. 15 000 J
解析: 本题考查对功的定义的理解.根据做功的含义或做功的两个必要因素可知,要求在铅球抛出的过程中人对铅球做的功,首先要弄清该过程中人对铅球的推力是多少.因为在铅球掷出后,铅球已经离开了手,人对铅球就没有推力了,铅球是由于惯性运动了10 m,所以没有力做功,或者说做功为0,故选C.A、B、D是错误答案,都是由于没有理解做功的含义,盲目套用公式W=Fs出的错.
例2 (2008年山东潍坊市中考题)2008年北京奥运会火炬的质量为985 g,火炬手持火炬沿水平路面匀速前进20 m,火炬手对火炬做的功为_____J.若使火炬匀速升高1 m,火炬手对火炬做的功为_____J.(不计空气阻力及燃料质量的变化,取g=10 N/kg)
解析: 本题考查对功的含义和功的公式的理解.当火炬手持火炬沿水平路面匀速前进时,他对火炬的作用力与火炬的重力是一对平衡力,即F=mg=985×10-3×10 N=9.85 N,方向竖直向上.因火炬在竖直方向没有移动距离,故火炬手对火炬没有做功,即做的功为0.若使火炬匀速升高1 m,因火炬手对火炬的作用力仍为F=9.85 N,则他对火炬做的功W=Fs=Fh=9.85 N×1 m=9.85 J.
二、正确理解功率的概念
单位时间内所做的功,叫做功率.功率越大,即单位时间内所做的功越多,说明做功越快,所以功率是表示做功快慢的物理量.功率的公式是P = .式中P表示功率,单位是瓦特(W);W表示功,单位是焦耳(J);t表示时间,单位是秒(s).
例3 (2008年湖北宜昌市中考题)下列关于功率的说法正确的是().
A. 物体做功越多,功率越大
B. 物体做功时间越短,功率越大
C. 物体做功越快,功率越大
D. 物体做功时间越长,功率越大
解析: 本题考查功率的意义和公式.功率是表示做功快慢的物理量,功率越大,表示物体做功越快,不表示物体做功越多,故C正确,A错误.由P = 可知,做功相同时,物体做功时间越短,则功率越大,故D错误.B因没有做功相同的条件,也不正确.
三、注意功和功率的区别与联系
1. 功和功率是两个不同的概念,意义不同,不能混淆.功是指力“功效”的多少,功率则表示做功的快慢,功率越大的机器做功越快,但不一定做功越多.
2. P = 将功和功率联系起来.我们经常利用公式W=Fs和P = 来计算功和功率,而由P = 可得W=P t和t= ,又可求功和时间,或帮助理解功率只表示做功的快慢,而做功的多少W=P t与功率和时间这两个因素都有关.
例4 (2007年四川成都市中考题)一辆汽车总重为2×104 N,在平直水平路面上以20 m/s的速度匀速行驶,汽车所受阻力为总重的0.03倍,在10 s内,汽车克服阻力做的功为_____J,功率为_____W.
解析: 由于汽车的运动方向和汽车所受阻力的方向相反,物理学中就说汽车克服阻力做了功.因为阻力F=0.03G=0.03×2×104 N=6×102 N,汽车运动的距离s=vt=20 m/s×10 s=200 m,所以汽车克服阻力做的功为
W=Fs=6×102 N×200 m=1.2×105 J.功率为
P = = =1.2×104 W.
1. (2008年四川广安市中考题)俄制米―26TS是世界上最大的重型直升机,它在四川地震灾区唐家山堰塞湖应急疏通工程完成后的撤离行动中,把重约14 t的挖掘机在30 s内匀速提升到距工地600 m的空中,在这个过程中它对挖掘机所做的功是_____J,功率是_____W.(取g=10 N/kg)
2. (2008年福建宁德市中考题)跳绳是今年体育考试的项目之一.小强同学的质量为50 kg,每跳起一次的平均高度为5 cm,每分钟跳150次,取g =10 N/kg,问:
(1) 小强同学平均跳起一次克服重力做的功为多少?
(2) 小强同学跳绳的功率为多少?
答案:1. 8.4×107 2.8×106 2. (1) 25 J. (2) 62.5 W.
注:“本文中所涉及到的***表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文”。