初中物理之机械功的原理(2)(1)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,机械功的原理,1,、机械做功的特点：,实例,1,：使用光滑斜面提升物体时，所做功的情况是：,F,G,S,h,拉力所做的功：,W,1,=FS,不用斜面直接把物体提升,h,所做的功：,W,2,=,Gh,由实验可得：,W,1,=,W,2,即使用斜面可以省力,但不能省功。,实例,2,：使用杠杆的情况：,O,F,G,S,h,设物体重,200N,，,用杠杆把它提高,0.1m,若杠杆的动力臂,L,1,=1.2m,，,阻力臂,L,2,=0.6m,把,物体提高,h=0.1m,所需,动力为：,F=100N,动力移动的距离：,S=0.2m,动力所做的功：,W,1,=FS=100N0.2m=20J,杠杆克服物体重力所做的功：,W,2,=,Gh,=200N0.1m=20J,结论：可见使用杠杆也不省功。,这里我们没有考虑杠杆的,自重,以及,摩擦,的影响。,实例,3,：用动滑轮提升重物：,G,F,设,物体重,G=200N,，,当物体被匀速提,升：,h=0.2m,时，,手的拉力,F=100N,，,手,移动的距离,S=0.4m,拉力所做的功,W,1,=100N0.4m=40J,动滑轮克服物体重力,所做的功：,W,2,=200N0.2m=40J,结论：使用动滑轮也不省功。,机械功的原理：,大量的实验和研究表明，使用,机械时动力对机械所做的功等于机械克服阻力,所做的功，也就是说,使用任何机械都不省功。,2,、机械功原理的应用：,例题,斜面长为,L,，,高为,h,，,将重为,G,的物体沿,斜面匀速推到车上，若不计摩擦，沿斜面方,向的推力多大？,解：沿着斜面把物体匀速推上，推力所做的,功,:,W,1,=FL,不用斜面直接把物体匀速提高到车上，克,服重力所做的功,:,W,2,=,Gh,根据功的原理：,W,1,=,W,2,即,：,FL=,Gh,所以,：,F,G,h,L,该式表示：斜面,长,是斜面,高,的几倍，所用的推力就,是物体重力的几分几一。,练习：一个斜面长,3m,，高,0.5m,，,如果不考虑,摩擦，要将一个重力为,300N,的箱子，沿斜面,拉上顶端，问所需的拉力为多大？,解：已知,L=3m,、,h=0.5m,、,箱子的重力,G=300N,由：,F,G,h,L,得：,F,G,h,L,0.5m,3m,300N=50N,答：所需推力为,50N,3,、联系实际,：,（,1,）骑自行车上坡，常走,S,形路线；,（,2,）山区公路盘旋曲折；,（,3,）南浦大桥上盘旋的引桥；,都是为了增大爬坡的距离，相当于增加,斜面的长度，因而在把物体提高相同高度的条件下达到省力的目的。,1,如图,47,所示，,AB=3AE,，,AC=2AE,，,AD=1.5AE,。,若把物体,沿,AB,、,AC,、,AD,三个斜面匀速地拉到顶端,A,时，（不计摩擦）,则,A,沿着,AB,用的拉力小，做功多,B,沿着,AC,用的拉力小，做功多,C,沿着,AD,用的拉力大，做功少,D,沿着三个斜面用的拉力不相等，做功一样多,2,分别用杠杆、斜面和滑轮组将同一物体举到相同高度，,做的功,A,杠杆最多,B,斜面最多,C,滑轮组最多,D,一样多,D,D,4,某工人用一个动滑轮提升物体，如图所示，他作用在绳端的拉力,F,是,200,牛顿，如果使物体升高,5,米，拉力,F,所做的功是,A,4000J,B,2000J,C,1000J,D,19600J,B,6,用一根杠杆在,2,秒内，把一个重,200,牛顿的物体匀速举,高,0.2,米，而杠杆的动力作用点下降,1,米，则动力做的功,是,_,焦耳，动力是,_,牛顿，动力臂与阻力臂之,比是,_,40,40,5,1,某同学研究物体做功快慢与哪些因素有关，他分别用九台小电动机匀速提起不同的重物，利用相关仪器测出做功时间、重物的重力和提起的高度，并通过计算得出电动机做功的多少。该同学把九台小电动机分成三组，观察到每组的做功快慢相同，且第一组做功最快，第二组其次，第三组最慢。实验中记录的有关数据分别如表一、表二、表三所示。,（,1,）分析比较实验序号,的数据及相关条件，可得出的初步结论是：做相同的功，电动机所用时间越短，做功越快。,（,2,）分析比较实验序号,4,与,7,（或,5,与,8,，或,6,与,9,）的数据及相关条件，可得出的初步结论是：,。,（,3,）请进一步综合分析比较,表一、表二、表三,中的数据及相关条件，并归纳得出结论。,（,a,）,分析比较表一、表二或表三，可初步得出,：,；,（,b,）,分析比较表一、表二和表三，可初步得出：,。,14.6,功率,一、功率的概念,在物理学中，我们有时候仅知道做功的多少还不够，往往还需要知道做功的快慢。,为了表示,物体做功的快慢,，引入了功率这个物理量。,比较做功快慢的方法一：,做相同的功，比较所需时间的长短；,方法二：,相同时间，比较所做功的多少；,二、功率的定义：,单位时间内完成的功叫功率。,如果用,W,表示功，,t,表示完成这些功所需时间，,P,表示功率，就可得功率的计算公式：,P,W,t,在国际单位制中，功的单位是,焦（,J,），,时间,的单位是,秒（,S,），,所以功率的单位是,焦,/,秒,，焦,/,秒有一个专门的名称叫做,瓦特,，简称,瓦,，符号,W,。,工程技术上常用,千瓦（,kW,）,作为功率的单位，,1,千瓦,=10,3,瓦,。即,1 kW=10,3,W,因为,W=FS,，,将其代入公式得：,P,W,t,FS,=,t,=,Fv,三、功率的计算：,例,1,一架卷扬机在,2,分钟,里把,10,吨,物体提高,5,米,，问,卷扬机的功率是多少？,解：由于物体的重力：,G=mg=1010,3,千克,9.8,牛,/,千克,=9.810,4,牛,把物体举高,5,米所做的功,W=,Gh,=9.810,4,牛,5,米,=4.910,5,焦,所以卷扬机的功率：,P,W,t,4.910,5,焦,260秒,=4.0810,3,瓦,=4.08,千瓦,例题,2,用功率为,40,千瓦的拖拉机耕地，问在,1,小时内它做了多少功？,解：由于功率,P,W,t,所以拖拉机所做的功,W=Pt,=410,4,瓦3600秒=1.4410,8,焦,例题,3,一辆装满货物重力为,410,4,牛的卡车，若发动机,的牵引力为,210,3,牛时，卡车在水平道路上，,1,分钟内匀,速前进了,1.8,千米。问：,（,1,）牵引力做的功是多少？,（,2,）重力做的功是多少？,（,3,）这段时间里发动机的功率是多少？,解,：（,1,）由于,F=,210,3,牛，,S=1.810,3,米,因而,W=FS=210,3,牛,1.810,3,米,=3.610,6,焦,（,2,）由于重力,G,的方向跟,卡车前进的方向相互,垂直，所以重力不做功。,（,3,）由于,P,W,t,而,W=3.610,6,焦，,t=60,秒,所以发动机的功率,P,3.610,6,焦,60秒,=,610,4,瓦,一些人、动物、机器的功率：,人劳动时的功率一般是,30,75,瓦,运动员在短时间里的功率可达,1500,瓦,马长时间做功的功率一般是,300,450,瓦,蓝鲸游动的功率可达,350,千瓦,上海桑塔纳小轿车功率,66,千瓦,载重汽车的功率,55,1.210,2,千瓦,万吨远洋轮发动机功率,8.810,3,千瓦,液体燃料火箭发动机功率,7.410,9,千瓦,练习：功率是,25,千瓦的拖拉机，它,4,小时做的功如,果由平均功率是,0.4,千瓦的牛来完成，需要多长时,间？,解：因拖拉机所做的功和牛所做的功相等，可根据,这一等量关系解题,由功和功率的关系式得：,W=Pt,因：,W,拖拉机,=W,牛,，,即：,P,拖拉机,t,拖拉机,=P,牛,t,牛,代数据得：,25,千瓦,4,小时,=0.4,千瓦,t,牛,所以：,t,牛,=250,小时,答：牛需要,250,小时才能完成,练习：重,600,牛的物体沿着长,5,米，高,2,米的斜面，在与斜,面平行的拉力作用下，经,10,秒从斜面的底端匀速移到顶,端，若不计斜面的摩擦力，求拉力做的功及其功率？,若物体受到斜面的摩擦力,不能忽略,，大小为,100,牛，则此时,拉力应为：,不受摩擦时沿斜面拉物体所需的拉力,+,克服摩擦,所需的力：,故,F,=F+f=240,牛,+100,牛,=340,牛,此时拉力所做的功：,W=FS=340,牛,5,米,=1700,焦,解：要求拉力所做的功，应先求,拉力的大小，根据公式：,F,G,h,L,得：,2,米,5,米,600牛=240牛,F,G,h,L,拉力做的功,W=FS=240,牛,5,米,=1200,焦,拉力做功的功率：,P,1200,焦,10秒,=,120,瓦,此时拉力做功的功率：,P,1700,焦,10秒,=,170,瓦,练习：一台抽水机的功率是,1.2,千瓦，它在,5,分钟内可以做多少功？这些功可以把重多,少牛的水抽到,20,米高的水塔上去？,解：抽水机在,5,分钟内能做的功：,W=Pt=1.210,3,瓦,560,秒,=3.610,5,焦,抽水机对水所做的功：,W=,Gh,G,W,h,3.610,5,焦,20,米,=,1.810,4,牛,所以：,