資源簡介

(共36張PPT)
第3章 能量的轉化與守恒
第3節 能量轉化的量度
學習目標
1.結合實例識別做功與不做功的情形，歸納出做功的兩要素，知道功的單位。
2.能運用功的公式進行簡單的計算。
3.理解功率的概念及功率表示的物理意義。
4.概述功率的單位及計算公式 ，并能利用公式進行計算。
知識點1 功 重點
1.教材第82頁讀圖：功的概念
問題探究 觀察表格中的四種情況，分析工作（或作用力）的成效。
實例 研究對象 示意圖 工作（或作用力）的成效 共同特點
叉車抬升貨物 貨物 叉車抬貨物的力 貨物在力 的作用下上升的距離為 （1）物體受到了力的作用；
（2）物體在力的方向上通過了一段距離
人推著小車移動 小車 人推小車的力 小車在推力 的作用下向前移動了距離 （1）物體受到了力的作用；
（2）物體在力的方向上通過了一段距離
實例 研究對象 示意圖 工作（或作用力）的成效 共同特點
人搬石頭沒動 石頭 人搬石頭的力 石頭在力 作用下沒有動 （1）物體受到了力的作用；
（2）物體在力的方向上沒有通過一段距離
手提著滑板移動 滑板 人提滑板的力 人對滑板的豎直拉力為 ， 滑板在水平方向上移動 （1）物體受到了力的作用；
（2）物體在力的方向上沒有通過一段距離
歸納總結 如果物體受到力的作用，并且在這個力的方向上移動了一段距離，就說這個力對物體做了功。
力做功也常說成物體做功，如人的推力對小車做功，也可以說成人對小車做功。
教材深挖
力對物體不做功的三種情況
情況 說明 實例
有力無距離（勞而無功） 有力作用在物體上，但物體沒動，即物體沒有通過一段距離 搬石頭沒動，推汽車沒動
力與移動方向垂直（垂直無功） 物體受到了力的作用，也通過了一段距離，但通過的距離與力的方向垂直 手提書包行走
有距離無力（不勞無功） 物體沒有受到力的作用，但由于慣性通過了一段距離 足球離開腳后在地面上滾動一段距離
2.力對物體做功的兩個必要因素（判斷力是否做功的方法之一）
拓展
克服某力做功
當物體運動方向與受力方向相反時，我們常說克服該力做功。例如，當物體豎直向上運動時，重力的方向與運動方向相反，此時我們常說“克服重力做功”。
典例1 &1如圖所示，在下列生活情境中，力對物體做功的是( )
D
A.吊車吊著物體沿水平方向勻速移動
B.小麗背著書包站立不動
C.小明用力推車但車保持靜止不動
D.運動員踢球時，足球離開運動員腳之前
知識點2 功的計算
1.功的計算公式
功等于力跟物體在力的方向上通過的距離的乘積，即功 力×距離。
2.功的單位
3.對公式 的理解
同向性 公式中的 是物體在力 的方向上移動的距離。例如，某人用 的水平推力，推動重 的箱子，箱子在水平地面上前進 ,求重力對箱子做的功。如果按 計算，則運算結果是錯誤的，因為這個 不是在重力方向上移動的距離，實際上重力沒有做功
同體性 和 必須對應同一個物體
同時性 中的力 在使物體沿著力 的方向移動距離 的過程中，應始終作用在物體上，該力撤去后物體移動的距離不能計算在內
4.應用 計算功時的注意事項
分過程計算 應用 計算時，力的大小和方向應是不變的，若力的大小和方向是變化的，應分過程計算
單位統一 利用公式進行計算時，必須全部使用國際單位制中的單位， 使用 ， 使用 , 使用
相關因素 力對物體做功的多少，只與作用在物體上的力 ，以及物體在力 的方向上移動的距離 有關，與物體的質量 、速度 、運動狀態（加速、減速或勻速）等因素無關
5.做功的實質
實質 做功的過程實質上就是能量轉化的過程，力對物體做了多少功，就有多少能量發生了轉化。因此，可以用功來量度能量轉化的多少。能量的單位與功的單位一樣，也是焦耳
舉例說明 舉起重物時做功100焦，人體就有100焦的能量轉化成了物體的勢能；拖動物體做功500焦，人體就有500焦的能量轉化成了物體的動能和由于各種摩擦而產生的內能
辨析比較
功與能的區別與聯系
區別 功是一個過程量，能是一個狀態量 功是描述力對物體作用過程中取得的成效的物理量，是相對于一個過程而言的；能是描述一個物體做功本領強弱的物理量，是一個狀態量
具有能量的物體不一定做功，而正在做功的物體一定具有能量 聯系 功是能量變化的量度 典例2 如圖是射擊運動員參加射擊比賽的場景。如果槍膛長 ,火藥燃燒生成的燃氣在槍膛內對子彈的平均推力是 ，子彈離開槍膛后前進了 ,則燃氣對子彈所做的功是____ 。
30
[解析] 火藥燃燒生成的燃氣在槍膛內對子彈產生推力，使子彈運動狀態發生變化，子彈射出槍膛后，就不再受到燃氣對其的推力，此時子彈由于慣性繼續前進，因此只有當子彈在槍膛內時，燃氣才對子彈做功，故 。
知識點3 功率
1.比較做功快慢的方法
做功有快慢之分，那么，怎樣比較做功的快慢呢？下面我們類比速度的定義進行說明。
2.功率
（1）功率的概念
內容 舉例或說明
功率的物理意義 （1）功率是表示物體做功快慢的物理量。功率越大，表示物體做功越快；功率越小，表示物體做功越慢。 （2）功率的大小表示物體單位時間內做功的多少
功率 將功與做功所用時間的比叫功率 相同時間內做功越多，表示做功越快
做功相等，做功快慢不同
特別提醒
做功多 做功快
做功“多少”與“快慢”的意義不一樣，做功多的不一定做功快，做功少的不一定做功慢。只有做功時間相同時，做功多的做功才快，即功率才大。所以描述功率時，一般敘述為單位時間內（或相同時間內），物體做功越多，功率越大。
典例3 下列關于功率的說法正確的是( )
C
A.物體做功越多，功率越大 B.物體做功時間越短，功率越大
C.物體做功越快，功率越大 D.物體做功時間越長，功率越大
[解析] 功率是描述物體做功快慢的物理量，其大小取決于做功多少和做功所用時間這兩個物理量，故A、B、D錯誤，C正確。
（2）功率的定義式
①功率的定義式為 。 在時間 內的平均功率
②用 計算功率的注意事項
.解題時一定要弄清三個量的對應關系，功 一定是對應的時間 內完成的，這樣算出來的功率才是時間 內的功率。
. 可以變形為 和 ,兩變形式可分別用于求功和做功所用的時間。
（2）功率的常用單位還有千瓦 、兆瓦（MW）。 , 。
教材深挖
（3）應用 進行計算時，力的單位為 ,速度的單位為 ，這樣計算出的功率的單位才是 。
4.功和功率的比較
功 功率
概念 力與物體在力的方向上移動的距離的乘積 功與做功所用時間之比
物理意義 表示物體做功的多少 表示物體做功的快慢
符號
計算公式
決定因素 力 、物體在力 方向上移動的距離 功 、做功所用時間
單位 焦耳（J） 瓦特（W）
聯系 注意 要注意區分功率的單位 與功的符號 ，前者是功率單位的符號，是正體，后者是物理量功的符號，是斜體。
典例4 （2023·金華期末）如圖所示是小科家新購置的一款高科技智能雙輪平衡車，因其體積較小，操控方便等優點深受年輕人的喜愛。下表是該平衡車的部分技術參數：
車身質量/千克 12 最大車速/（千米/時） 25
每個輪胎與地面的接觸面積/厘米 10 電機標定輸出功率/瓦 300
（1） 該平衡車以最大速度勻速行駛時，受到的阻力為總重的 0.04倍，小科的重力為600牛，小科騎著它在水平路面上以最大速度勻速直線行駛12分鐘，牽引力做功為多少？ 取
[答案] 平衡車受到的牽引力 ,
平衡車行駛的距離 ，
則牽引力做的功 。
（2） 試通過計算判斷此過程中的功率與平衡車電機標定輸出功率是否相符？
[答案] 此過程中平衡車的實際功率 。
所以此過程中的功率與標定輸出功率不相符。
題型 1 對功和功率的理解 ★★
典例5 下列關于功和功率的說法中正確的是( )
D
A.力對物體做功越多，其功率越大
B.力越大對物體做功越多
C.功率大的機械一定比功率小的機械用時少
D.功率越大的機械做功越快
[解析] 力對物體做功越多，其功率不一定越大，還要看做功所用時間； 力越大對物體做功不一定越多，還要看物體在力的方向上移動了多少距離； 功率大的機械不一定比功率小的機械用時少，還要看做功是否相同； 功率是表示做功快慢的物理量，所以功率越大的機械做功越快。
易錯警示：由功率公式 可知，功率大小是由做功多少與做功所用時間共同決定的。
題型 2 功、功率的比較 ★★★
典例6 （2023·紹興期末）如圖所示，一個物體靜止于光滑水平面上的 點，在水平恒力 作用下開始向右加速運動，依次經過 、 、 三個點，且 、 之間和 、 之間的距離相等。 在 段做的功為 ，做功功率為 ；在 段做的功為 ，做功功率為 ，下列關系正確的是( )
C
A. , B. ，
C. , D. ,
[解析] 、 之間和 、 之間的距離相等，拉力恒定，根據 可知，兩個過程中拉力做的功相等，即 。物體向右做加速運動，速度在不斷增大，通過 段比通過 段所用的時間少，根據 可知，拉力做功的功率 。
易錯警示
注意題中 段、 段雖然等距，但物體做加速運動，經過 段、 段的運動時間不相等，因此力 在 段、 段做功相等，功率不同。
題型 3 功和功率的計算
角度1 公式 和 的基本應用★★★
典例7 （2023·臺州模擬）校車安全不容忽視，浙江某地投入2 000多萬元購入一批“小車專門用來接送學生”，該車安裝了尾氣凈化裝置，能把氮氧化物轉化為氮氣和氧氣，每個座位上都安裝有安全帶。在一次接送中，整車質量達到 千克，汽車以54千米/時的速度在平直公路上勻速行駛5分鐘，受到的阻力為其車重力的0.01倍， ，求：
審題技巧：汽車做勻速直線運動，說明汽車處于平衡狀態，即汽車所受牽引力 與汽車所受摩擦力 的大小相等。
（1） 汽車以54千米/時的速度勻速行駛5分鐘，汽車牽引力做了多少功。
[答案] 汽車運動的路程 ；
汽車所受的牽引力 ，
汽車牽引力做的功 。
（2） 汽車牽引力的功率多大。
[答案] 汽車牽引力的功率 。
角度2 公式 的變形應用 ★★★
典例8 某人將一木箱沿水平方向勻速拉動 ，又將它勻速抬高放在離地面 高的平臺上，此人對木箱總共做了 的功。若木箱在地面上運動時，受到的摩擦力是木箱重力的 ，求木箱的重力。
[解析] 設木箱的重力為 ，則木箱受到的摩擦力 。將木箱沿水平方向勻速拉動時，拉力 ，則拉力做功 。使木箱勻速上升過程中做的功 。由題意知， ，即 ，解得 。
[答案]
方法點撥
分過程計算做功的大小
求力對物體做的功時，若力的大小和方向是變化的，可將全過程分為幾個相互獨立的過程，在每個分過程中應用 進行計算，最后進行相加。
歸納總結
功的公式的變形式及其應用
變形式 應用
已知力做的功和物體在力的方向上移動的距離，可求出力
已知力做的功和施加在物體上的力，可求出物體在該力的方向上移動的距離
角度3 功或功率的估算 ★★★
典例9 學校運動會上舉行“雙搖跳繩”比賽，“雙搖跳繩”是指每次在雙腳跳起后，繩連續繞身體兩周的跳繩方法，如圖所示。比賽中，九年級某同學 內搖輕繩240圈，則她在整個跳繩過程中的功率最接近( )
A
A. B. C. D.
[解析] 中學生的質量約為 ,其重力 ,跳躍過程中騰空高度 約為 ,因此跳一次做功 。 “雙搖跳繩”是指每次在雙腳跳起后，繩連續繞身體兩周的跳繩方法， 內搖輕繩240圈，起跳次數為 ，則在 內共做功 ,功率 。
方法點撥
對于此類估算題，應根據生活經驗及所學的科學知識對身邊的物理量有大致了解。例如，初中生的身高大約為 ,質量大約為 ；一本初中科學課本的質量大約為 ；人步行的速度約為 。
角度4 結合圖像信息進行計算 ★★★★
典例10 （2023·湖州模擬）&3&2021年5月15日，“天問一號”著陸器成功降落火星，如圖甲所示。質量為1 300千克的天問一號在距火星表面100米高處短暫懸停，選定安全地點后再著陸。小科對最后100米的降落過程作了簡單的模擬繪圖，如圖乙所示。已知同一物體在火星上的重力是地球上的 ， ，回答以下問題：
（1） 在勻速下降期間，“天問一號”所受火星重力對它做的功是多少？
[答案] 根據圖乙可知，勻速下降的高度為 ,“天問一號”在地球上的重力 ，由題意可知，“天問一號”在火星上的重力 ，則此過程中，“天問一號”所受火星重力做功 。
（2） 在勻速下降期間，“天問一號”所受火星重力對它做功的功率是多少？
[答案] 在勻速下降時，它的速度為 ,則重力做功的功率 。
讀圖指導
圖乙中圖像的橫軸表示“天問一號”的下降高度，縱軸表示“天問一號”的速度，即該圖像是速度隨下降高度的變化圖像。由圖像知，“天問一號”先加速下降，然后勻速下降，再減速下降。

展開更多......

收起↑