資源簡介

(共45張PPT)
第十一章 機械功與機械能
第一課時 機械功和功率
1. 知道機械功和功率。用生活中的實例說明機械功和功率的含義。
2. 知道做功的過程就是能量轉化或轉移的過程。
課程標準
考點梳理
1. 定義：物理學中規(guī)定，作用在物體上的力，使物體在_______________上通過_______________，就說這個力對物體做了功。用符號__________表示。
2. 做功的兩個必要因素：
①作用在物體上的__________；
②物體在__________的方向上通過的__________。
力的方向
機械功
一段距離
W
力
力
距離
注意：力不做功有以下三種情況：
①“勞而無功”:有力作用在物體上，物體沒有移動距離，即F≠0，s＝0;
②“不勞無功”:物體移動了距離，但沒有力作用在物體上，即s≠0，F(xiàn)＝0;
③“垂直無功”:有力作用在物體上，物體移動了距離，但是力的方向和移動的距離垂直。
3. 功的計算公式：W=__________，功的單位是__________，簡稱焦，符號是__________,1 J=__________N·m。
變形公式:F=__________，s=__________。
Fs
焦耳
J
1

功
功率
時間
P
Pt
（2）單位：功率的國際單位是__________，簡稱瓦，符號是__________，常用單位還有__________，符號是__________，兩者的換算關系是 1 kW=__________W。
注意：利用推導公式P=Fv進行計算時，v的單位必須是m/s；
1 m/s=3.6 km/h。
2. 意義：功率是用來表示________________的物理量。
瓦特
W
千瓦
kW
1 000
做功快慢
3. 機械功與功率的區(qū)別如下表：
概念 意義 定義 公式 說明 單位
機械功 力的“成效”，即做功多少 物理學中規(guī)定，作用在物體上的力，使物體在力的方向上通過一段距離，就說這個力對物體做了功 W＝Fs 做功的兩個必要因素：(1)作用在物體上的力。(2)物體在力的方向上通過的距離 焦耳，符號是J，1 J＝1 N·m
功率 做功快慢 功和完成功的時間之比 推導公式P＝Fv 瓦特（W）
課本簡練
1. (九上P3活動2改編)下列實例中，關于力對物體做功的分析正確的是（ ）
A. 小鳥將蟲子從地上叼上來的過程中做了功
B. 人沿斜面將油桶推到倉庫中的過程中做了功
C. 跳水運動員從跳臺跳下的過程中自身重力做了功
D. 舉重運動員舉著杠鈴不動的過程中做了功
D
2. (九上P5例題改編)已知學校食堂的工人師傅重為600 N，他用沿斜面向上為200 N的推力將重為250 N的小車推上高為20 m、長為30 m的斜面，在此過程中：
(1)工人師傅推力做的功為多少？
(2)他克服自身重力做的功為多少？
解：(1)推力F=200 N，小車在推力方向上移動的距離s=30 m,
故推力做的功W1=Fs=200 N×30 m=6 000 J。
(2)G=600 N,h=20 m,
則工人師傅克服自身重力做的功W2=Gh=600 N×20 m=1.2×104 J。
答：（略）
3. (九上P10自我評價與作業(yè)1改編)下列關于“功”和“功率”的說法正確的是（ ）
A. 機器的功率越大，做的功越多
B. 功率不同的機器，做的功可能相等
C. 機器做功的時間越少，功率就越大
D. 做功慢的機器，做的功少
B
4. （九上P8活動2改編）學校新購了一箱物理器材，小云同學將它從一樓搬到三樓，小彬同學想測量小云搬運器材過程中對箱子做功的功率。
(1)所需要的測量器材：__________、__________、__________。
(2)小彬設計的測量步驟：①測出箱子的質量m;②測出樓梯的總長度L;③測出一樓到三樓的豎直高度h;④測出小云上樓所用的時間t;⑤算出小云搬運箱子的功率P，其中多余的是__________（填
序號）。功率的表達式為P＝_________。(用以上物理量符號來表示)
臺秤
卷尺
秒表
②
(3)請你在下面空白處幫小彬設計一個記錄實驗數(shù)據(jù)的表格。
箱子的質量m/kg 登樓的豎直高度h/m 上樓所用時間t/s 搬箱子的功率P/W
易錯精講
【例1】在以下的生活實例中，人對物體做功的有( )
易錯點1
判斷物體是否做功
B
思路點撥：做功的兩個必要因素分別是①作用在物體上的力；②物體在力的方向上通過的距離。這兩個因素缺一不可，這兩個必要因素在初中階段可以理解為力的方向和移動的距離在一條直線上。
【變式1】某人用力把一個重為10 N的冰塊沿水平冰面踢出，冰塊在水平的冰面上滑行40 m后停下來。則冰塊在滑行過程中( )
A. 人對冰塊做了400 J的功
B. 重力對冰塊做了400 J的功
C. 人和重力都沒有對冰塊做功
D. 以上說法都不對
C
【例2】世界杯歷史上首座可以完全拆解、可再利用的體育場“974球場”，由974個“中國造”的集裝箱拼裝而成。如圖1-11-1所示是運載集裝箱時的簡化圖，現(xiàn)將質量為30 t的集裝箱從A處勻速提升至B處，用時8 s，再從B處水平向左勻速移動10 s到C處后運走，其中AB＝6 m，BC＝8 m，忽略空氣阻力，g取10 N/kg，求：
（1）從A到B的過程中，集裝箱所受拉
力做的功。
（2）從A到C的過程中，集裝箱所受拉
力做功的功率。
易錯點2
功與功率的計算
解：（1）集裝箱受到的重力G=mg=30×103 kg×
10 N/kg=3×105 N，
從A到B的過程中，集裝箱始終處于平衡狀態(tài)，
由二力平衡可知，集裝箱所受拉力F=G=3×105 N，
拉力做的功W =Fs=3×105 N×6 m=1.8×106 J。


【變式2】質量為50 kg的同學在做仰臥起坐運動。若該同學上半身的質量約為全身質量的35，則他上半身的重力約為__________N。他在1 min時間內做了40個仰臥起坐，每次上半身重心上升的距離均為0.3 m，則他在這段時間克服重力做的功約為__________J，功率為__________W。（g取10 N/kg）
300
3 600
60
【例3】(2020廣東)某轎車在平直公路上行駛的45 s內，其速度v與時間t、動力F與時間t的關系圖像分別如圖1-11-2甲、乙所示。 已知前10 s轎車運動的路程為100 m，求：
（1）前10 s轎車運動的平均速度。
（2）轎車在勻速直線運動階
段通過的路程。
（3）動力F做的總功。
易錯點3
結合圖像計算功與功率
(2)由圖可知，轎車在勻速直線運動階段的速度v2=20 m/s，時間t2=45 s-10 s=35 s,故路程s2=v2t2=20 m/s×35 s=700 m。
(3)前10 s動力F1=4 000 N，
做的功W1=F1s1=4 000 N×100 m=4×105 J，
10 s后動力F2=1 000 N，
做的功W2=F2s2=1 000 N×700 m=7×105 J,
動力F做的總功W=W1+W2=4×105 J+7×105 J=1.1×106 J。
答：（略）
【變式3】（2024汕頭模擬改編）如圖1-11-3甲所示，為我國自主研發(fā)的新一代智能四輪汽車，該汽車具有自動加速、剎車和避障等功能。已知汽車總重為1.5×104 N，靜止時輪胎與水平地面的接觸總面積為0.05 m2。不考慮外界因素影響，汽車勻速行駛時受到的阻力為汽車總重的0.06倍。如圖1-11-3乙所示，是汽車以恒定功率行駛時的速度v與時間t的關系圖像，g取10 N/kg。求：
（1）汽車勻速行駛時的功率。
（2）0~20 s汽車牽引力做的功。

（2）0~20 s汽車以恒定功率行駛，
故汽車牽引力做的功W′＝Pt＝1.8×104 W×20 s＝3.6×105 J。
答：（略）
考點1 機械功及其計算［10年8考：2015年(填空)、2016年(計算)、2017年(選擇和計算)、2020年(計算)、2021年(填空)、2022年(計算)、2023年(綜合)、2024年(計算和綜合)考查］
考點精練
1. 【物理觀念】小華參加校外勞動時，經(jīng)歷了如下過程：①她用力搬一筐玉米，未能搬起；②她又用力推筐，仍未推動；③在小明的幫助下，他們將這筐玉米抬起并放到手推車上；④接著他們用水平力推著手推車沿水平路面前往倉庫。則（ ）
A. ①中小華對這筐玉米做了功
B. ②中小華對這筐玉米做了功
C. ③中他們對這筐玉米做了功
D. ④中他們對手推車沒有做功
C
2.現(xiàn)有甲、乙、丙三個質量不同的物體（m甲 ＞m乙 ＞m丙 ），在大小相同的恒力F作用下，分別在水平方向、沿斜面向上、豎直方向移動了相同的距離s，如圖1-11-4所示。F在三種情況下做的功分別為W甲 、W乙 、W丙 ，下列對這三者大小判斷正確的是（ ）
A. W甲 ＞W(wǎng)乙 ＞W(wǎng)丙
B. W甲 ＜W乙 ＜W丙
C. W甲 ＝W乙 ＝W丙
D. W甲 ＝W乙 ＜W丙
C
3. 用大小不同的力F甲、F乙且F甲＞F乙先后拉同一個物體，兩個力所做的功W與物體在力的方向上移動的距離的關系圖像描述正確的是（ ）
A
4. （2024廣東節(jié)選）2024年4月30日，神舟十七號載人飛船返回艙成功著陸。若返回艙的質量為3×103 kg，在著陸過程中，從距地面1 m高處豎直向下落地，用時0.4 s。則返回艙在這段時間內所受重力做的功為__________J。（g取10 N/kg）
3×104
5. （2024成都）2024年，“成都造”飛行汽車AE200首飛成功，如圖1-11-5所示。此飛行汽車是全國首個獲民航局適航審定批復的有人駕駛電動垂直起降飛行器，其最大航程可達300 km。若該飛行汽車實現(xiàn)通航，從成都市中心出發(fā)飛往天府國際機場，航程為68 km，僅耗時15 min，g取10 N/kg，求：
（1）該飛行汽車從成都市中心到天府國際
機場的平均速度是多少千米每小時？
（2）若飛行汽車載著質量為70 kg的乘客
豎直勻速上升500 m，汽車對該乘客做功
為多少焦？

（2）乘客的重力G＝mg＝70 kg×10 N/kg＝700 N，
乘客豎直勻速上升，由二力平衡可知，飛行汽車對乘客豎直向上的支持力F=G＝700 N，
飛行汽車對乘客做的功W＝Fs′＝700 N×500 m＝3.5×105 J。
答：（略）
考點2 功率［10年5考：2015年(計算)、2016年(計算)、2017年(選擇)、2018年(計算)、2019年(計算)考查］
6. 【物理觀念】如圖1-11-6所示，用50 N的水平拉力F拉著重為30 N的物體在2 s內沿水平方向勻速前進了4 m,下列說法正確的是（ ）
A. 重力做功為120 J
B. 重力的功率為60 W
C. 拉力做功為0 J
D. 拉力的功率為100 W
D
7. （2017廣東）媽媽與小明進行爬山比賽，他們選擇的起點、路徑和終點都相同，全程設為勻速運動，媽媽的體重是小明的2倍，媽媽所用的時間是小明的3倍，若媽媽克服自身重力做功為W1、功率為P1，小明克服自身重力做功為W2、功率為P2，則下列關系正確的是（ )
A. W1∶W2=1∶1 B. W1∶W2=2∶3
C. P1∶P2=1∶1 D. P1∶P2=2∶3
D
8. 【科學思維】如圖1-11-7甲所示，物體在推力的作用下在同一水平地面先后做直線運動。當物體受到的水平推力為F1時，物體運動的路程和時間圖像如圖1-11-7乙所示；當物體受到的水平推力為F2時，物體運動的速度和時間圖像如圖1-11-7丙所示。兩次推力的功率分別為P1、P2。則下列關系正確的是（ ）
A. F1＜F2 B. P1＜P2
C. F1＞F2 D. P1＞P2
B
9. （2019廣東節(jié)選）如圖1-11-8所示，質量為960 kg、底面積為0.5 m2的石材A放在水平地面上，利用滑輪組水平拉動A，使其在20 s的時間內勻速向墻靠近了4 m，水平拉力F=500 N，不計繩、滑輪組的質量以及摩擦，g取10 N/kg。求拉力F的功率。

考點3 綜合真題
10. （2022廣東）如圖1-11-9所示的某智能機器人的質量為80 kg，其輪子與水平地面接觸的總面積為5×10-4 m2。在水平地面上工作時，該機器人勻速直線移動的速度為1 m/s，所受阻力是機器人重力的0.05倍。求：（g取10 N/kg）
（1）機器人對水平地面的壓強。
（2）機器人在水平地面上勻速直線移動時的牽引力。
（3）機器人在水平地面上勻速直線移動30 s，此過
程中牽引力做的功。

（2）機器人在水平地面受到的阻力f＝0.05G＝0.05×800 N＝40 N，
機器人在水平地面上勻速直線移動時，由機器人受力平衡可知，機器人的牽引力F牽＝f＝40 N。
（3）機器人30 s在水平地面上移動的路程s=vt=1 m/s×30 s=30 m，
此過程中牽引力做的功W＝F牽s＝40 N×30 m＝1 200 J。
答：（略）
11. （2017廣東）人們常用機器人潛入水下打撈沉船上的物體。（ρ水=1.0×103 kg／m3，g取10 N／kg)
(1)某時刻機器人在水下用豎直向上的力舉著體積為0.03 m3、密度為2.5×103 kg／m3的實心物體靜止不動，該力的大小是多少
(2)若機器人在水下30 m處將該物體勻速豎直向上運至水面需時間150 s，物體豎直上升所需要的動力
F與物體運動速度v的關系如圖1-11-10
所示，問：①物體上升的速度是多少
②這個過程動力F對物體做了多少功

(2)①物體上升的速度v=st=30 m150 s=0.2 m/s；
②由圖像可知，當v=0.2 m/s時，F(xiàn)=500 N，這個過程動力F對物體所做的功W=Fs=500 N×30 m=15 000 J。
答：（略）

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