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2014科学总复习第18课时 功和功率

发布时间:2014-02-12 17:07:04  

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第18课时

功和功率

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1.功(理解) (1)两个必要条件:作用在物体上的力和物体在力的方

距离 。 向上通过的________ W=Fs __。 (2)公式:_________
焦(J) ,1 J=1 N· (3)单位:_________ m。

【注意】(1)必须注意作用在物体上的力和物体通过距
离的方向是否一致。 (2)做功的多少与物体是否做匀速直线运动无关。
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2.功率(掌握) 单位时间 内所做的功。 (1)含义:物体在____________
W P= t 。 (2)公式:_________

瓦(W) ,1 W=1 J/s。 (3)单位:__________ 【注意】(1)功率是表示物体做功快慢的物理量,不表 示做功的多少,功率越大,做功越快,并不表示做功 越多。 (2)在进行有关功率的计算时要注意单位的统一。

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3.简单机械(了解) (1)杠杆 ①五要素:支点、动力(F1)、动力臂(l1)、阻力(F2)、阻 力臂(l2)。 F1l1=F2l2 __。 ②平衡条件:____________ l1>l2 __; ③分类:省力杠杆:_______

l1<l2 __; 费力杠杆:_______
l1=l2 __。 等臂杠杆:_______ (2)滑轮 力的方向 ,不能________ 省力 。实验 ①定滑轮:能改变____________

等臂 杠杆。 质是________
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省力 ,不能________________ 改变力的方向 。实验 ②动滑轮:能________

省力 杠杆。 质是动力臂是阻力臂二倍的________
③滑轮组:既能省力又可以改变力的方向。拉力的大

段数 决定。 小由承担总重的绳子________
(3)斜面 【注意】使用机械有的可以省力,有的可以省距离,

但使用任何机械都不能省功。

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1.[2013· 河北]如图18-1所示的工具中属于费力杠杆的一

组是

(

C )

图18-1

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A.①②

B.②③

C.②④

D.③④

【解析】 船桨、碗夹的动力臂小于阻力臂属于费力杠杆。

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2.[2013· 北京]下列有关力做功的说法中正确的是(

A

)

A.用水平力推着购物车前进,推车的力做了功
B.把水桶从地面上提起来,提水桶的力没有做功 C.书静止在水平桌面上,书受到的支持力做了功 D.挂钩上的书包静止时,书包受到的拉力做了功 【解析】 水桶从地面上提起来,水桶在拉力的

方向上 通过了一定的距离,提水桶的力做了功。

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3.[2013· 宁波]如图18-2所示,物体G在竖直向上的拉力F 的作用下,匀速上升0.2 m。已知G=18 N,F=10 N。

这一过程中,不能得到的结论是

(

C

)

图18-2

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A.绳子自由端上升0.4 m B.拉力F做功4 J C.动滑轮重为2 N

D.该动滑轮的机械效率为90%
【解析】 物体上升0.2m,拉力通过2倍距离。由于绳子 与滑轮之间有摩擦的存在,所做的额外功不仅是提升 动滑轮所做的功。

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4.[2013· 泉州]雪橇是雪地常见的交通工具。若狗拉着雪
橇以10 m/s的速度在水平雪地上沿直线匀速滑行,雪橇 6×105 受到的阻力是200 N,则狗在5 min内做了__________J 2×103 的功,功率为__________W 。 5.[2012· 福州]小明在探究“杠杆的平衡条件”实验中: (1)实验前他应先调节杠杆在水平位置平衡,其目的是 便于在杠杆上直接读出力臂大小 。 _________________________________ (2)杠杆平衡后,小明在图18-3甲所示的A位置挂上两 4 个钩码,使杠杆在水平 个钩码,可在B位置挂上_____ 位置平衡。
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图18-3 (3)他改用弹簧测力计在图乙所示的C位置斜向下拉,若 每个钩码重1 N,当杠杆在水平位置平衡时,测力计的示 大于__(填“大于”“等于”或“小于”)2 N。 数将______

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6.[2013· 苏州]一辆在水平路面上沿直线匀速行驶的货 车,行驶时所受的阻力为车总重的0.1倍,货车(含驾驶 员)空载时重为2.5×104 N。

(1)求货车空载行驶时所受的阻力大小;
(2)求货车以36 km/h的速度空载匀速行驶时,10 s内货 车牵引力做的功;

(3)当货车以90 kW的额定功率、90 km/h的速度匀速行
驶时,求货车最多可装载多重的货物。 【答案】 (1)2.5×103N (2)2.5×105N (3)1.1×104N

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类型之一 理解滑轮与滑轮组的作用

[2013· 绍兴]如图18-4甲所示,物体A在水平拉 力F的作用下,以0.2 m/s的速度在水平面上做匀速直线运 动,此时弹簧秤示数如图乙所示。若不计滑轮、弹簧秤和 绳的重及滑轮与绳之间的摩擦,则下列说法中正确的是 (

A

)

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图18-4 A.拉力F为2牛 B.此滑轮是定滑轮 C.拉力F的功率为0.4 W D.以物体A为参照物,弹簧秤是静止的 【解析】 该

滑轮为动滑轮,拉力的大小等于弹簧秤的 示数,绳子自由端的运动速度是0.4 m/s,A与弹簧秤的运 动速度不同,相对运动状态不同。拉力的功率等于0.8W。
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[2012· 包头]如图18-5所示,用三种方法拉动同一物
体在相同的水平地面上做匀速直线运动,使物体以相等速 度移动相同的距离。所用拉力分别是F1,F2,F3,这三个 力的作用点移动距离分别是s1,s2,s3,移动速度分别为 v1,v 2,v3,不计滑轮摩擦,则 ( B )

图18-5
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A.F1∶F2∶F3=2∶1∶4
B.F1∶F2∶F3=2∶1∶4 C.F1∶F2∶F3=2∶4∶1 D.F1∶F2∶F3=2∶4∶1

s1∶s2∶s3=2∶1∶4
s1∶s2∶s3=2∶4∶1 v1∶v2∶v3=2∶1∶4 v1∶v2∶v3=2∶4∶1

【解析】 甲是定滑轮,绳子的拉力等于作用在物体上 1 的摩擦力;乙是动滑轮,拉力等于 的作用在物体上的摩擦 2 力; 丙是动滑轮, 但拉力等于 2 倍的作用在物体上的摩擦力。 同一物体在同一水平面上匀速直线运动时, 所受的摩擦力大 小相等。

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[2012· 嘉兴]如图18-6所示的三个滑轮中,属于动滑 乙 。若滑轮的自重和摩擦不计,当分别沿力 轮的是______

F1,F2和F3方向匀速提起同一物体时,则F1,F2,F3的大 F1=F3>F2 __。 小关系是____________

图18-6
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【解析】 甲、丙是定滑轮不能省力,乙是动滑轮,可 以省力。 【点悟】 定滑轮的实验质是等臂杠杆,支点在圆心;

动滑轮是省力杠杆,支点是绳子与滑轮的切点。

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类型之二

理解杠杆平衡条件

[2013· 佛山]如图18-7所示,晓月利用铁架台、 带有刻度的杠杆、细线、若干砝码等试验装置探究杠杆的

平衡条件。请你回答下列问题:

图18-7

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(1)在挂钩码前,晓月发现杠杆左端低,右端高,她将 右 调节,使杠杆在水平位置平 杠杆两端的平衡螺母向______ 衡。 (2)接着晓月在杠杆的两端挂上不同数量的钩码,移动 满足 钩码的位置,保持杠杆在水平位置平衡。其目的是:______ 平衡条件 方便测量出两个力的力臂 。 __________;__________________________ (3)改变钩码数量与位置,获取三组测量数据(如下表), 误差 ,根据表中的数据你得出杠杆的 可以减少实验的_________

F1L1=F2L2 __,并完成下表中的空格。 平衡条件是:_____________

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实验测量数据记录表: 实验 次序 1 2 3 动力 F1/N 2.0 2.0 3.0 动力臂 L1/ cm 5.00 10.00 10.00 阻力 F2/N 1.0 2.0 2.0 阻力臂 L2/cm 10.00 10.00 15.00

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【解析】 (1)由图知,右端较高,所以平衡螺母应向 右调节。(2)在杠杆两侧挂上不同数量的钩码,移动钩码的 位置,是为了使杠杆满足平衡条件在水平位置平衡;保持

杠杆在水平位置平衡,其目的是为了便于测量力臂。(3)在
实验中,获取三组测量数据,这样可以减少实验的偶然 性,并减小实验误差;由表格中数据知,动力、动力臂的

乘积等于阻力、阻力臂的乘积,可得杠杆平衡条件是:
F1L1=F2L2;根据杠杆平衡条件:F1L1=F2L2,代入数 据:3N×10 cm=2 N×L2,L2=15 cm

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[2014· 预测]在“探究杠杆平衡条件”的实验中,所用的 实验器材有:杠杆(有刻度)、支架、细线、质量相同的钩 码若干,实验装置如图18-8所示。

图18-8
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(1)某同学经过正确的测量,记录的实验数据如下表: 实验次 数 1 2 3 动力 F1/N 2 3 4 动力臂 l1/cm 10 5 5 阻力 F2/N 2 3 2 阻力臂 l2/cm 10 5 10

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第1、2次实验 从表中数据可看出该实验的一个不合理之处是______________ 中动力和阻力的取值不合理 相同的动力和阻 __________________________,不合理的原因是_________________

力会使结果具有偶然性 ______________________。
(2)另一同学也用这种实验装置,他想在杠杆倾斜一定角度的位 置做实验。这样做有哪些不足之处? 不能直接读出力臂的值;杠杆自重会对实验产生影响 。 __________________________________________________ 【解析】 杠杆在水平位置平衡时,可以对杠杆自重忽略不计, 但在倾斜位置时,左右两侧的杠杆自重不等。实验过程中动力、阻 力的取值应不同,以避免实验结果的偶然性。

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【点悟】 杠杆的平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻 力臂,动力臂、阻力臂分别是支点到动力作用线、阻力作

用线的距离。

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类型之三

掌握功和功率的分析与计算

[2013· 自贡]如图18-9甲所示,一块质量为0.2 kg的铁块被吸附在竖直放置且足够长的磁性平板上,在竖

直方向上拉力F=3 N的作用下向上运动,铁块运动速度v
与时间t的关系图象如图乙所示。则铁块受到的摩擦力



1 3.6 _____N ,0~6 s内拉力F做的功是_______J( 取g=10 N/kg)。

图18-9
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【解析】 由于物体作匀速直线运动,向上的拉力大小 等于向下的重力和摩擦力之和,摩擦力大小等于1 N。物 体运动速度是0.2 m/s,6 s通过的距离是1.2 m,拉力做功 等于3.6 J。

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[2012· 安徽]一辆小汽车在平直公路上匀速行

驶,发动机的牵引力为2000 N,速度为108 km/h。
(1)求小汽车匀速行驶时受到的阻力大小。 (2)求牵引力在10 min内所做的功。

(3)若发动机的牵引力用F表示,小汽车的速度用v表
示,请推导出牵引力的功率P=Fv。
【答案】 (1)2000 N (2)3.6×107 J (3)根据功率公式 P W s = t ,做功公式 W=Fs,速度公式 v= t ,进行推导就会得 W Fs 出 P= t = t =Fv
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【解析】(1)因为轿车匀速行驶时,受到的阻力和牵引 力是一对平衡力,所以受到的阻力为 2000 N; (2)汽车行驶的距离: 108 s=vt= m/s× 600 s=18000 m, 3.6 牵引力在 10 min 内所做的功: W=Fs=2000 N× 18000 m=3.6× 107 J

【点悟】 因为小汽车匀速行驶,所以汽车所受的阻力与 牵引力是一对平衡力,由二力平衡条件可得出阻力的大小。

做功的计算必须分析力的方向与物体运动方向的一致性。

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力臂变化分析不合理致错 [2013· 金华]如图18-10所示是农村曾用的舂米工具的结

构示意图。杆AB可绕O点转动,杆右端均匀柱形物体的长度
与杆右侧的OB相等,杆AB的重力不计,柱形物体较重。

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图18-10 (1)若作用在A点的动力F方向始终竖直向下,则杆从 水平位置缓慢转动10°角的过程中,动力F大小的变化是 ________。 (2)若作用在A点的动力F方向始终与杆垂直,则杆从

水平位置缓慢转动45°角的过程中,动力F大小的变化是
________。
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【错解】 增大

增大(或先减小后增大)

【错因分析】 F 方向始终竖直向下,错误地认为动力臂 不变,F 方向始终与杆垂直时阻力臂分析不合理致错。(1)作 用在 A 点的动力 F 方向始终竖直向下, 则杆从水平位置缓慢 转动 10° 角的过程中,动力臂减小,阻力臂增大,阻力不变, 由杠杆平衡条件可知, 动力 F 增大。 (2)当杠杆在水平位置时, 阻力臂为 L,杠杆从水平位置缓慢转动 45° 的过程中,当杠 1 杆上升的高度为 L 时,阻力臂最大

,而杠杆转动 45° 时,杠 2 2 杆上升高度为 L,因此阻力臂先变大后变小,由杠杆平衡 2 可知,动力 F 先增大后减小。

【正解】 增大
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先增大后减小

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[2013· 常州]如图18-11所示,杠杆始终处于水平平衡 状态,改变弹簧测力计拉力的方向,使其从①→②→③。 此过程中,弹簧测力计的示数将 ( D )

图18-11

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A.逐渐变大

B.逐渐变小

C.先变大后变小

D.先变小后变大

【解析】 阻力与阻力臂不变,从①→②→③的过程中 动力臂先变大后变小,根据杠杆平衡条件可得,动力先变

小后变大。

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