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【期末复习】八年级物理下册单元知识点梳理(人教版):第十一章 功和机械能
展开
11.1 功(解析版)
知识
清单
1.力学中的功;
2.功的计算
知识点1:力学中的功
1.功的概念
实例
研究对象
示意图
工作(或作用力)的成效
人用了推小车
小车
人推小车的力
小车在推力F的作用下向前移动了距离s
人用力提起一桶水
水桶
人提水桶的力
水桶在拉力F的作用下向上移动了距离h
苹果从树上落下来
苹果
苹果受到的重力
苹果在重力G的作用下向下移动了距离h
【探究发现】通过对表中实例进行分析,可以发现三个实例的共同点是对物体施加了力的作用,并且物体都在力的作用下沿力的方向移动了一段距离。
【归纳总结】如果有力作用在物体上,物体在这个力的方向上移动了一段距离,就说这个力对物体做了功。
★特别提醒
“做功”≠“做工”
物理学中的“做功”与日常生活的“做工”不同。“做功”是生产、生活中普遍存在的物理现象,它由严格而明确的含义,偏重于“成效、贡献”;“做工”是指消耗一定体力和脑力的人类活动。
2.做功的两个必要因素
力学中所说的做功,包含两个必要因素:一个是作用在物体上的力,另一个是物体在这个力的方向上移动的距离。这两者缺一不可。
3.三种不做功的情况
不做功的情况
图示
实例
分析
有距离无力(不劳务工)
某同学踢足球,足球离开脚后在地面上滚动的过程中,该同学对足球没有力的作用,不做功
足球由于惯性移动一段距离,球滚动时踢足球的力不再对足球做功
有力无距离(劳而无功)
同学搬石头,但没有搬动,她对石头没有做功
有力作用在物体上,但物体没有移动,即物体没有在力的方向上移动距离,力对物体没有做功
力与移动方向垂直(垂直无功)
滑板在水平方向上移动了一段距离,但在人的拉力方向上没有移动距离,拉力没有做功
物体受到了力的作图,也移动了一段距离,但移动的方向与力的方向垂直,即物体在力的方向上没有移动距离,则这个力对物体没有做功
▲拓展培优
对“物体在力的方向上移动距离”的理解
力对物体做功时,物体的移动方向并非一定要与力的方向完全一致,移动的方向和力的方向有夹角(夹角不等于90°)时力也对物体做功。如图中,拉力F对物体做功。
【典例1】下列实例中,有力对下面“打点”物体做功的是( )。
A.苹果从树上自由的落到地面;B. 背着书包在水平路面上行走;
C. 推着油桶不动阻止其向下滚动;D.小球在光滑水平面上匀速运动
【答案】A。
【解析】A.受重力的作用,并且在重力的方向移动了距离,做功,故A符合题意;
B.重力和对书包支持力在竖直方向,运动方向水平,不做功,故B不符合题意;
C.油桶没有运动,无距离,不做功,故C不符合题意;
D.重力竖直方向,平面光滑所以没有摩擦,运动方向水平,不做功,故D不符合题意。
故选A。
知识点2:功的计算
1.功的计算公式
功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积,即功=力×物体在力的方向上移动的距离。
若用W表示功,F表示力,s表示物体在力的方向上移动的距离,则功的计算公式为:W=Fs。
2.功的单位
在国际单位制中,力的单位是牛顿(N),距离单位是米(m),则功的单位是牛·米(N·m),它用专门的名称“焦耳”来表示,简称为焦,符号是J,1J=1N·m。
1J的物理意义是1N的力的作用在物体上使其沿力的方向移动1m距离所做的功。
3.对公式W=Fs的理解
同向性
公式中的s是物体在力F的方向上移动的距离。例如,某人用50N的水平推力,推动重100N的箱子,箱子在水平地面上前进10m,求重力对箱子做的功。如果按W=Gs=100N×10m=1000J计算,则计算结果是错误的,因为这个10m不是在重力方向上移动的距离,实际是重力没有做功。
同体性
F、s必须对应同一物体
同时性
W=Fs中的力在使物体沿着力的方向移动距离s的过程中,应始终作用在物体上,该力撤销后物体移动的距离不能计算在内。
4.应用公式W=Fs计算功时的注意事项
分过程计算
应用公式W=Fs计算时,力的大小和方向应是不变的,若力的大小和方向是变化的,应分过程计算
单位统一
利用公式进行计算时,必须同时使用国际单位制中的单位,F的单位用N,s使用m,W使用J
相关因素
力对物体做功的多少,只与作用在物体上的力F,以及物体在力的方向上移动的距离s有关,与物体的质量m、速度v、运动状态(加速、减速或匀速)无关
5.功的公式的变形公式及其应用
已知力做的功和物体在力的方向上移动的距离,可求出力
已知力所做的功和施加在物体上的力,可求出物体在该力的方向上移动的距离
6.对做功的两种表述
(1)力的方向与物体移动方向一致,称为力对物体做功。
(2)力的方向与物体运动方向相反,可以称为克服某个力做功。如克服重力做功:向上抛出某个物体时,重力方向向下,物体运动方向向上,对于该物体,我们一般说物体克服重力做功。
【典例2】一同学用50N的水平方向的力,将一只重5N的足球沿水平方向蹋了出去,足球在地上滚动了30m停下。在球滚动的过程中,脚对球所做的功是( )。
A.5J B.1500J C.150J D.0J
【答案】D。
【解析】在球滚动的过程中,脚对球没有力的作用,脚对球所做的功是0,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
方法
清单
1.判断力是否做功;
2.功的估算;
3.对公式W=Fs同体性的理解;
4.对公式W=Fs同时性的理解;
5.对公式W=Fs同向性的理解;
6.变形公式的应用;
7.功与图像结合
题型一:判断力是否做功
★解题指导
判断力是否做功的方法:
(1)判断了是否做功的两个必要因素(作用在物体上的力和物体在力的方向上移动的距离)是否同时存在;
(2)看是否符合三种不做功的情况,即有距离无力、有力无距离、有力有距离但力的方向与物体移动的方向垂直。
【典例3】如图所示的情景中,根据图片和文字叙述,可以确定下列过程中人对物体做功的是( )。
A. 人推一块大石头没推动;B. 人举着哑铃不动
C. 人拿着物体沿水平路面匀速前行;D. 人将地面上的石块捡起来
【答案】D。
【解析】A.人推一块大石头没推动,有力,但物体没有在力的方向上通过距离,没有做功,故A不符合题意;
B.举着杠铃静止不动,尽管施加了力,但是没有移动距离,因此不做功,故B 不符合题意;
C.人使箱子沿水平方向做匀速直线运动,人给箱子一个向上的力,箱子向上没有移动距离,人对箱子没有做功,故C不符合题意;
D.把石块从地上捡起来,人对石块施加了力,并且在力的方向上移动了距离,因此做功,故D符合题意。
故选D。
题型二:功的估测
★解题指导
解决了力和距离的估算,结合公式W=Fs即可进行功的估算。
【典例4】一名初中生将2个鸡蛋从地面举高至头顶,对这2个鸡蛋做的功约为( )。
A.0.2J B.2J C.20J D.200J
【答案】B。
【解析】两个鸡蛋的重力大约是1N,举过头顶时克服重力做功,举高的高度大约为2m,做的功
W=Fs=Gh=1N2m=2J
故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
题型三:对公式W=Fs同体性的理解
★解题指导
公式中的三个物理量必须是同一物体上的物理量。根据题目设定的内容需要认真判断。
【典例5】在台球比赛中,选手在水平台面推动球杆撞击白球,白球运动后碰撞其它球,以下说法正确的是( )。
A.手推动球杆前进时,手的推力对球杆做了功;
B.白球运动时,水平台面对球的支持力做了功;
C.球在水平台面滚动的过程中,球的重力对它做了功;
D.白球撞击黑球后没有静止,是因为球杆还在对白球做功
【答案】A。
【解析】做功必须的两个因素,有力F,在力的方向上通过一段距离s,功;
A.手推动球杆前进时,有力也有距离,所以手对球杆做了功,故A正确;
B.桌面支持力与小球的运动方向垂直,小球在支持力的方向上没有移动距离,支持力对小球不做功,故B错误;
C.重力与小球运动的方向垂直,重力对小球不做功,故C错误;
D.手对白球没有力的作用,白球继续运动是因为白球具有惯性,故D错误。
故选A。
题型四:对公式W=Fs同时性的理解
★解题指导
(1)公式中F是使物体沿着力的方向移动距离s过程中(同时),作用在物体上的力;
(2)若物体在运动过程中力是变化的,应分过程计算力的功。
【典例6】放在水平地面上的物体A受到水平向右的力F的作用。力F的大小以及物体A的运动速度大小v随时间t的变化情况如图乙、丙所示。根据图像信息回答当t=7s时,物体A受到的摩擦力f的大小为______N,方向为______。912s,物体克服摩擦力做的功是______J。
【答案】6;水平向左;54。
【解析】[1]由图丙图像可知,当运动9s以后物体A做匀速直线运动,处于平衡状态,此时受到水推力和摩擦力是一对平衡力;由乙图可知,912s,推力F=6N,由二力平衡条件可得,摩擦力f=F=6N
因物体受到的摩擦力只与接触面的粗糙程度和压力的大小有关,与运动的速度无关,所以,当t=7s时,物体A做变速直线运动,受到的摩擦力也为6N。
[2]物体在水平面上向右运动,摩擦力方向与相对运动方向相反,所以摩擦力的方向为水平向左。
[3]由图丙知,912s,物体A做匀速直线运动,且v=3m/s,物体运动的距离
则克服摩擦力做的功。
题型五:对公式W=Fs同向性的理解
★解题指导
公式中F是作用在物体上的力,s是物体在力的方向上移动的距离,有时不能看作物体实际移动的距离。
【典例7】如图所示,斜面长5m,高1m,工人用沿斜面方向400N的力把重1600N的集装箱匀速推到车上,推力对集装箱做的功是( )。
A.1000J B.2000J C.1600J D.8000J
【答案】B。
【解析】由题意可知,推力对集装箱做的功是
故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
题型六:对公式W=Fs同向性的理解
★解题指导
【角度1】的应用
解答此类问题的关键是看清给出的量和待求量,不要受题目给出的信息干扰,有时候有的信息是多余的。
【典例8】如图所示,用10 N的水平推力推重为20 N的物体沿水平方向做匀速直线运动。若5 s内推力对物体做了80 J的功,则在这一过程中,物体沿水平方向运动了________m。
【答案】8。
【解析】由W=Fs得物体沿水平方向运动的距离:。
【角度2】的应用
分过程计算做功的大小:
求力对物体做功时,若力的大小和方向是变化的,可将全过程分为几个相互独立的过程,在每个分过程中应用W=Fs进行计算,最后进行相加。
【典例9】一个重200N的物体在水平拉力作用下匀速前进了20m,拉力撤消后,物体由于惯性又前进了5m。若拉力做的功为500J,则拉力的大小为 ___________N。
【答案】25。
【解析】撤去拉力后,拉力对物体没有做功;由物体在拉力作用下移动了20m和拉力做功500J,拉力的大小。
题型七:功与图像的结合
★解题指导
(1)分清图像坐标轴所代表的物理量;
(2)根据题意判断物理量的变化带来的待求量的变化情况;
(3)对照给出的图像,判断正确的选项。
【典例10】用大小不同的力F甲、F乙且F甲>F乙,分别拉同一个物体,两个力所做的功W与物体在力的方向上移动的距离的关系图象描述正确的是( )。
A. B. C. D.
【答案】A。
【解析】AB.因为,且,所以当移动距离均为s时,两个力做的功,故A正确,B错误;
CD.因为,所以在拉力一定时,拉力所做的功与距离成正比,故CD错误。
故选A。
易错
清单
1.比较功的大小
★易错预警:比较功的大小
滑动摩擦力与接触面间的压力、接触面的粗糙程度有关,与速度大小无关,不要误认为物体速度越大所受滑动摩擦力越大。
【典例11】如图所示,在粗糙程度相同的水平面上,先用拉力F1将物体从A拉到O,再改用拉力F2将物体从O拉到C,其中LAO=LOB,用频闪相机每隔相同的时间拍下物体的位置(用虚线框表示),若拉力F1在AO段所做的功为W1,拉力F2在OB段所做的功为W2,物体在AO段受到的摩擦力为f1,在OC段受到的摩擦力为f2。下列判断正确的是( )。
A.W1>W2 B.W1<W2 C.f1>f2 D.f1<f2
【答案】B。
【解析】CD.由于物体对水平面的压力大小不变(等于物体的重力),各段的粗糙程度相同,所以物体运动时受到摩擦力的大小相同,即f1=f2,故CD错误;
AB.由图可知,在AO段物体在相同时间内运动的距离相同,说明物体做匀速直线运动,根据二力平衡条件可知拉力F1=f;在OC段物体在相同时间内运动的距离增大,说明物体做加速直线运动,则拉力F2>f=F1,因F2>F1,sAO=sOB,根据W=Fs可知拉力做的功:W1<W2,故A错误,B正确。
故选B。
中考
清单
1.判断力是否做功;
2.功的计算
1.判断力是否做功
★中考解析
中考考题要求同学们理解功的概念,能从功的角度分析并重新认识生活中常见的现象。
【典例12】(2022·四川乐山)下列四幅图中,力有对物体做功的是( )。
A. 推车未推动;B. 提着滑板水平前行;
C. 搬石未搬起;D. 用绳子提升物体
【答案】D。
【解析】A.推车未推动,有力但是没有距离,劳而无功,故A不符合题意;
B.提着滑板水平前行,力与物体运动距离垂直,垂直无功,故B不符合题意;
C.搬石未搬起,有力但是没有距离,劳而无功,故C不符合题意;
D.用绳子提升物体,有力作用在物体上,并且在力的方向上移动了距离,故这个力做了功,故D符合题意。故选D。
2.功的计算
★中考解析
中考考题要求同学们理解功的计算公式,并能在简单的物理情景中求解做功的多少。
【典例13】(2022·四川自贡)小明同学用15N的水平推力推动重为100N的超市购物车。购物车自静止开始在10s内沿水平方向前进了10m。在整个过程中推力做功为___________J,重力做功为___________J。
【答案】①150;②0。
【解析】[1]推力的方向水平向前,推车水平方向移动的距离为10m,由可知,在整个过程中推力做功
[2]当一个力作用在物体上,并使物体在力的方向上通过了一段距离,力学中就说这个力对物体做了功。重力的方向为竖直向下,但推车未在竖直方向上移动距离,故重力没做功,其大小为0。
11.2 功率(解析版)
知识
清单
1.比较做功快慢的方法;
2.功率
知识点1:比较做功快慢的方法
做功有快慢之分,那么,怎样比较做功的快慢呢?下面我们类比速度的定义进行说明。
比较运动的快慢
比较做功的快慢
时间相同,比路程
时间相同,比较做功的多少
路程相同,比时间
做功多少相同,比较所用时间
路程、时间都不同时,用路程除以时间
做功多少、所用时间都不相同时,用做功多少处于做功时间
路程与时间之比叫速度,它在数值上等于单位时间内的路程
功与做功时间之比叫功率,它在数值上等于单位时间内所做的功
知识点2:功率
1.功率的概念
内容
举例说明
功率的物理意义
(1)功率是不是物体做功快慢的物理量。功率越大,不是物体做功越快;功率越小,不是物体做功越慢。
(2)功率的大小表示物体单位时间内做功的多少。例如,小明推箱子做功的功率为80W,表示小明每秒对箱子做功80J。
做功相同,做功时间不同
功率
将功与做功所用时间的比叫功率
相同时间内做功越多,表示做功越快
★特别提醒
做功“多少”与“快慢”的意义不同,做功多的不一定做功快,做功少的不一定做功慢。只有做功时间相同时,做功多的做功才快,即功率才大。所以,描述功率时不能说物体做功越多,功率越大,也要注意时间的多少,一般描述为单位时间内(或相同时间内),物体做功越多,功率越大。
【典例1】甲、乙两人爬楼比赛,同时从一楼出发跑上五楼,结果甲先到而获胜,则下列说法正确的是( )。
A.甲做功多, 甲的功率大;
B.乙做功多,乙的功率大;
C.若两人的体重相同,则甲做的功多,甲的功率大;
D.若两人做的功相同,则甲用时少,甲的功率大
【答案】D。
【解析】AB.甲和乙爬楼,均克服自身重力做功,由于甲乙自身的重力未知,则无法比较甲和乙做功的大小和做功的快慢,故AB错误;
CD.若两人的体重相同,爬楼的高度相同,由公式W=Gh可知,甲乙两人做功相同,甲先到说明做相同的功所用的时间短,由功率公式 可得,甲的功率比乙大,故C错误;D正确。
故选D。
2.功率的定义式
(1)功率的定义式为(在t时间内的平均功率)。
(2)用公式计算功率的注意事项
①解题时一定要弄清三个物理量的对应关系,功W一定是对应时间t内完成的,这样算出来的功率才是时间t内的功率。
②可以变形为W=Pt和,两变形式可分别用于求功和做功所用时间。
3.功率的单位
(1)根据功率的定义式可以推导出功率的单位。在国际单位制中,功的单位是焦耳(J),时间单位是秒(s),则功率的单位是焦耳/秒(J/s)。为了纪念英国著名发明家瓦特,给功率单位一个专门的名称,叫做瓦特,简称瓦,符号为W,即1W=1J/s。瓦特是焦耳每秒的专用名称。
(2)功率的常用单位还有千瓦(kW)、兆瓦(MW)。1kW=103W,1MW=106W。
▲拓展培优
功率的单位“匹”
我们在购买空调时总要问一下“这个空调是几匹的”,这里的“匹”实际上是一个旧制功率单位,1匹=735W。生活中我们通常不会用准确的数值去描述产品的制冷功率,所以把输入功率为800W左右的空调统称为1匹,1kW左右的统称为1.5匹。
4.功率计算的推导公式P=Fv
(1)当物体在力F作用下,以速度v沿力的方向做匀速直线运动时,力F做功的功率可以表示为,即功率的大小等于作用在物体上的力与物体速度的乘积。
(2)由P=Fv可知,当机车的输出功率P一定时,机车速度v越小,机车发动机输出的牵引力F越大。
(3)应用P=Fv进行计算时,力的单位为N,速度的单位为m/s,这样计算出的功率的单位才是W。
▲拓展培优
虽然功率的推导式P=Fv是由匀速直线运动推导出来的,但该公式也适用于变速运动。
(4)P=Fv在生活中的应用
某些阻力较大的情况下,当发动机输出功率不能改变时,人们常常通过降低速度来获得较大的牵引力。所以,当汽车要爬又长又陡的坡时,司机常换低挡位,以获得更大的牵引力从而顺利上坡。
5.功和功率的比较
功
功率
概念
力与物体在力的方向上移动的距离乘积
功与做功所用时间之比
物理意义
表示物体做功的多少
表示物体做功的快慢
符号
W
P
计算公式
W=Fs
决定因素
力F、物体在力F方向上移动的距离s
功W、做功所用时间t
单位
焦耳(J)
瓦特(W)
联系
W=Pt
★特别提醒
要注意区分功率的单位W与功的符号W,前者是功率单位的符号,是正体,后者是功的符号,是斜体。
【典例2】两次水平拉动同一物体在同一水平面上做匀速直线运动,两次物体运动的路程随时间变化的关系图像如图所示。根据图像,下列判断正确的是( )。
A.两次物体运动的速度:v1F2;
D.0~6s两次拉力对物体做功的功率:P1>P2
【答案】D。
【解析】A.由图像可知,当t=8s时,s1=0.8m,s2=0.4m,根据可得v1=0.1m/s,v2=0.05m/s,v1>v2,故A错误;
B.两物体做匀速直线运动,所以拉力等于摩擦力,又因为是同一物体、同一水平面,所以受到的摩擦力是相等的,故两次的拉力F1=F2,由图可知,0~6s第一次运动距离s1=0.6m,第二次运动距离s2=0.3m,所以W1=F1s1=0.6F1,W2=F2s2=0.3F2
所以W1>W2,故B错误;
C.两物体做匀速直线运动,所以拉力等于摩擦力,又因为是同一物体、同一水平面,所以受到的摩擦力是相等的,故两次的拉力F1=F2,故C错误;
D.第一次做功功率
第二次做功功率
又因为F1=F2,所以P1>P2,故D正确。
故选D。
实验
清单
功率的测量
实验、探究功率的测量
1.功率的测量
【实验原理】
由可知,要测量功率,必须测物体(或机械)所做的功W和完成这些功所用的时间t。如果我们要测自己上楼的功率,需测出自己的重力G(或质量m)、楼层的高度h和上楼所用时间t。
【实验器材】
体重计(或磅秤),皮尺(或米尺),计时器(停表、手表等)。
【实验步骤】
(1)体重计(或磅秤)测出自己的质量(m),求出自己的重力G。
(2)用皮尺(或米尺)测出所登楼层的高度h(或测出一个台阶的高度h0,然后数出楼梯的台阶数n,则所登楼层高度为h=nh0)。
(3)用停表(或手表)测出自己上楼所用时间t。
功率的计算式为:或。
2.实验注意事项
(1)测量人上楼的功率时,登楼梯是克服人自身重力做功。
(2)测量过程中,应测量楼层的高度,而不测量楼梯的长度。
(3)做功的时间越短,测量误差越大,因此在测量时要适当增加做功所用时间,以减小测量误差。
【典例3】小明想利用所学的物理知识估测自己跳绳时克服重力的平均功率(不计绳重)。
(1)实验需要测量的物理量:①用______(填测量器材)测量自己的质量m;②测自己平均每次跳起的高度h(人的重心上升的高度);③用______(填测量器材)记录跳n次绳所用的______(填物理量与其对应字母)。
(2)跳绳时平均功率表达式:P=______。
(3)若小明的质量m=50kg,他跳绳时的重心高度随时间变化的情况如图所示,根据所给条件可估算出他每跳一次克服重力所做的功是______J,在1min内,他跳绳的个数是______个,在1min内克服重力做功的平均功率为______W。(g取10N/kg)
(4)小明和小华两人想比较跳绳的平均功率(假设两人跳起的平均高度相同),则______;
A.频率相同,体重大的功率大
B.频率相同,跳的时间长的功率大
C.体重相同,频率高的功率小
D.体重相同,跳的时间长的功率大
【答案】磅秤;秒表;时间t ; ;25;180;75;A。
【解析】(1)[1][2][3]实验中,除了测出人的质量和起跳高度外,还要用秒表记录跳一定次数时所用的时间t。①用磅秤测出质量m,则重力为G=mg;②测自己平均每次跳起的高度h(人的重心上升的高度),则每次克服重力所做的功W=Gh=mgh;③用秒表记录跳n次所用的时间t。
(2)[4]跳绳时平均功率
(3)[5]该同学的重力
由图可知,起跳的最大高度h=0.5m,他每跳一次克服重力所做的功
[6]由图可知,跳一次所用的时间,1min内,他跳绳的个数
[7]在1min内克服重力做功的平均功率;
(4)[8]AB.频率相同,体重大的,在相同时间里做的功多,功率大,故A符合题意,B不符合题意;
C.体重相同,频率高,在相同时间里做的功多,所以功率大,故C不符合题意;
D.体重相同,只要跳频率相同,功率与跳的时间长短无关,故D不符合题意。
故选A。
方法
清单
1.比较做功快慢的方法;
2.对功率计算公式的理解;
3.功率的估测;
4.功率大小的比较;
5.计算功率;
6.推导公式P=Fv的应用;
7.功率的测量
题型一:比较做功快慢的方法
★解题指导
比较不同物体做功的快慢,要采用控制变量法,比较相同时间做功的多少,或比较做同样的功所用时间的多少。如果时间不同,做的功也不同,则需要通过比较单位时间内所做的功来比较做功的快慢。
【典例4】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= W 2,P1>P2 B.W1= W 2,P1=P2
C.W 1=W2,P1<P2 D.W1≠W 2,P1≠P2
【答案】C。
【解析】物体在AB和BC段,距离相同,重力相同,根据W=Gh,重力做功相同,所以W1=W2
物体在下落过程中,重力势能转化为动能,物体质量不变,动能增大,所以v1<v2
因为AB=BC,所以t1>t2
又因为W1=W2
根据P=,所以P1<P2
答案C。
题型二:对功率计算公式的理解
★解题指导
由功率公式可知,功率大小是由做功多少与做功所用时间共同决定的。
【典例5】甲、乙两个集装箱质量相同。先用起重机将甲集装箱以1m/s的速度提升10m,再将乙集装箱以2m/s的速度提升10m,那么起重机( )
A.第一次做功多,功率大 B.第二次做功多,功率大
C.两次做功一样多,功率一样大 D.两次做功一样多,第二次功率大
【答案】D。
【解析】由于起重机匀速提升集装箱,故起重机对集装箱的拉力等于重力;甲、乙两集装箱质量相同,则重力相同,提升高度相同,由W=Fs可知起重机两次做的功相同。起重机提升乙集装箱的速度大于提升甲的速度,根据P==Fv=mgv
知,第二次功率大。故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
题型三:功率的估测
★解题指导
对于估测题,应该根据生活经验及所学的物理知识对身边的物理量有大致的了解。例如,初中生的身高大约是1.6m,质量大约是50kg;一本初中物理课本的质量大约为250g;人步行的速度约为1.1m/s。
【典例6】某九年级同学家住5楼,一天,他提着装有10个鸡蛋的塑料袋从1楼走到家里过程中,下列估算不合理的是( )。
A.他提鸡蛋的力做的功约为60J B.他提鸡蛋的力做功的功率约为10W
C.他爬楼做的功约为6×103J D.他爬楼做功的功率约为1×102 W
【答案】B。
【解析】A.两只鸡蛋的重力大约为1N,提着10个鸡蛋的力大约为5N;住宅楼每层楼高大约3米,家住5楼,此同学实际爬楼高度h=43m=12m
故提鸡蛋的力大约做的功为
故A合理,不符合题意;
B.从1楼到5楼的时间大约t=1min=60s
则他提鸡蛋的力做功的功率
故B不合理,符合题意;
C.中学生的重力约500N,克服自身重力做功
他爬楼做的总功W总=W1+W=6000J+60J=6060J,故C合理,不合题意;
D.爬楼做功的功率
故D合理,不合题意。
故选B。
题型四:功率大小的比较
【典例7】如图所示,AC>BC,在相同时间内把同一物体分别沿斜面AC、BC匀速推上顶端,推力分别为F1、F2,功率分别为P1、P2,推力做功为W1、W2,在不考虑摩擦的情况下:F1______F2,P1______P2,W1______W2(均选填“>”“