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第2節(jié) 能量轉(zhuǎn)化的量度
聯(lián)想情景導(dǎo)入
我們已經(jīng)知道，能量轉(zhuǎn)化是一個(gè)普遍的現(xiàn)象，自然界中物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式的變化總伴隨著能量的相互轉(zhuǎn)化。例如：舉重運(yùn)動(dòng)員用力將杠鈴舉起時(shí)，運(yùn)動(dòng)員將體內(nèi)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為杠鈴的勢(shì)能。馬拉車在路上跑時(shí)，會(huì)將體內(nèi)儲(chǔ)存的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為馬和車的動(dòng)能和由于摩擦所產(chǎn)生的熱能。
在以上這些能量轉(zhuǎn)化的事例中，有多少能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化呢 我們用怎樣的方法來(lái)衡量能量轉(zhuǎn)化的多少呢
重點(diǎn)知識(shí)詳解
一、功21世紀(jì)教育網(wǎng)
1．功：如果物體受到力的作用，并且在這個(gè)力的方向上通過(guò)了一段距離，我們就說(shuō)這個(gè)力對(duì)物體做了功。
2．功的計(jì)算。
功=力×距離
如果用F表示力，s表示物體在力的方向上通過(guò)的距離，W表示功，則功的計(jì)算公式表示為：
W=Fs
3．功的單位：在國(guó)際單位制中，功的單位是焦耳，簡(jiǎn)稱焦，單位符號(hào)為J。
1焦=1牛·米
二、功率
1．功率：?jiǎn)挝粫r(shí)間里完成的功叫做功率。功率反映了物體做功的快慢。功率=功/時(shí)間。用P表示功率，W表示功，t表示時(shí)間，則功率的公式可表示為：P=W/t。21世紀(jì)教育網(wǎng)
2．功率的單位：功率的單位是瓦特，簡(jiǎn)稱瓦，單位符號(hào)是W。
1瓦=1焦／秒21世紀(jì)教育網(wǎng)
經(jīng)典例題解析
[例1] 下面情況中，人對(duì)物體做功的是 ( )
A．舉重運(yùn)動(dòng)員舉著杠鈴不動(dòng)
B．人用力卻沒(méi)有把重物提起
C．某同學(xué)提著水桶在水平路面勻速行走
D．旅客提著行李走上樓梯21世紀(jì)教育網(wǎng)
[解析] A、B均屬于“不動(dòng)無(wú)功”型，有力作用但沒(méi)通過(guò)距離；C屬于“勞而無(wú)功”型，桶運(yùn)動(dòng)方向與施力方向垂直；D具備做功的兩個(gè)必要因素，人對(duì)行李施力，行李沿拉力方向有移動(dòng)距離，D為正確選項(xiàng)。
[答案] D
[例2] 物體重100N，在水平推力作用下，在水平面勻速前進(jìn)了50m；撤去推力F后，物體又前進(jìn)了25m。若水平推力F=10N，那么這個(gè)水平推力所做的功和物體克服阻力所做的功分別為 ( )
A．5000J、750J B．500J、750J
C．500J、250J D．5500J、500J
[解析] 解決這個(gè)題目首先要分清力F只在開(kāi)始的50m距離上存在，而水平面對(duì)物體的摩擦阻力在整個(gè)距離(50m加25m)上都起作用。因?yàn)槲矬w在水平面上勻速運(yùn)動(dòng)，則F= (阻力)。撤去F后，物體做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，只受阻力 的作用(水平方向上)。由功的定義式W=F·s可得：W1=F·s1=10N×50m=500J；W= ·(s1+sS2)=10N×(50m+25m)=750J。21世紀(jì)教育網(wǎng)
[答案] B
[例3] 關(guān)于功、功率，下列說(shuō)法正確的是 ( )
A．機(jī)械的效率越高，做功越多
B．機(jī)械的效率越高，做功越快
C．機(jī)械的功率越大，做功越多
D．機(jī)械的功率越大，做功越快
[解析] 功率是表示做功的快慢，而不是做功多少的物理量；機(jī)械效率是表示有用功在總功中的比值，與做功的多少及功率的大小無(wú)關(guān)。
[答案] D
[例4] 下列運(yùn)動(dòng)中的物體，沒(méi)有力對(duì)其做功的是 ( )
A．在河水中沿直線勻速行駛的輪船
B．從高處自由下落的雨滴21世紀(jì)教育網(wǎng)
C．在光滑的水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體
D．李明從一樓走到五樓的教室
[解析] 行駛的輪船是在發(fā)動(dòng)機(jī)牽引下向前行駛的，所以說(shuō)發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)船做了功；下落的雨滴重力對(duì)雨滴做了功；李明上樓他克服自身重力要做功；在光滑的水面上勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體由于慣性向前行駛，沒(méi)有力對(duì)物體做功。
[答案] C
[例5] 兩個(gè)體重不同的人，都從一樓走到三樓，甲是走上去的，乙是慢跑上去的，那么下列說(shuō)法中正確的是 ( )
A．體重大的人做的功多，功率也大21世紀(jì)教育網(wǎng)
B．慢跑上去的人做的功多，功率也大
C．走上去的人做的功多，但功率較小
D．條件不足，無(wú)法比較功率的大小21世紀(jì)教育網(wǎng)
[解析] 人上樓都要克服自身重力而做功，兩人上升的高度盡管一樣。但沒(méi)有明確兩人體重的大小，不能確定那人做的功多，同樣也確定不了兩人功率大小，所以A、B、C選項(xiàng)都沒(méi)有道理。
[答案] D21世紀(jì)教育網(wǎng)
[例6] 某同學(xué)用如圖所示的牽引裝置來(lái)鍛煉關(guān)節(jié)的功能。重物質(zhì)量為3kg，小腿拉繩使重物在4s內(nèi)勻速上升0.5m，若不計(jì)繩重及摩擦，求：
(1) 小腿拉重物所做的功。(2)小腿拉重物的功率。(g=10N/kg)
[解析] 牽引裝置中的重物是通過(guò)繩子繞過(guò)一個(gè)定滑輪與小腿相連接的，所以小腿的拉力等于重物的重力，則小腿拉重物做的功由w=Fs=Gh可算出。以上所計(jì)算出來(lái)的功是該同學(xué)的小腿在4s內(nèi)完成的，所以功率由P=可算出。21世紀(jì)教育網(wǎng)
[答案] (1)小腿拉重物所做的功為W=Gh=mgh=3kg×10N/kg×0.5m=15J
(2)小腿拉重物的功率為P===3.75w
考點(diǎn)應(yīng)試必備
1．下列所示的四種情景中，福娃對(duì)物體做功的是 ( )
2．如圖所示，質(zhì)量為m的跳高運(yùn)動(dòng)員先后用背越 式和跨越式兩種跳高方式跳過(guò)某一高度，該高度比他起跳時(shí)的重心高出h，則他從起跳后至躍過(guò)橫桿的過(guò)程中克服重力所做的功
( )
A．都必須大于mgh
B．都不一定大于mgh
C．用背越式不一定大于mgh，用跨越式必須大于mgh
D．用背越式必須大于mgh，用跨越式不一定大于mgh
3．樹(shù)葉從空中飄下，在樹(shù)葉下降過(guò)程中 ( )
A．沒(méi)有力對(duì)它做功 B．重力對(duì)它做了功21世紀(jì)教育網(wǎng)
C．下落的樹(shù)葉自己對(duì)自己做了功 D．不能確定是否做功21世紀(jì)教育網(wǎng)
4．某市某商場(chǎng)舉行首屆跑樓梯比賽，共有500多名選手參加，若要比較參賽者的功率大小，需測(cè)出的物理量是 ( )
A．登樓所用的時(shí)間
B．參賽者的體重，所登樓層的高度
C．參賽者的體重，所登樓層的高度以及登樓所用的時(shí)間
D．參賽者的體重，所登樓層的高度，登樓所用的時(shí)間及參賽者通過(guò)的路程
5．下列對(duì)功的理解的說(shuō)法中正確的是 ( )
A．作用在物體上的力越大，做的功越多
B．物體通過(guò)的距離越大，做的功越多
C．有力作用在運(yùn)動(dòng)物體上，此力對(duì)物體一定做功
D．有力作用在物體上，物體在這個(gè)力的方向上通過(guò)距離，這個(gè)力對(duì)物體做了功
6．以下實(shí)例，力對(duì)物體做功的是 ( )
A．舉重運(yùn)動(dòng)員舉著杠鈴不動(dòng)21世紀(jì)教育網(wǎng)
B．小明將水桶從地面上提起21世紀(jì)教育網(wǎng)
C．吊車吊著貨物在空中水平勻速移動(dòng)
D．用力搬桌子而未搬起
7．一木塊重30N，在大小為10N的水平拉力作用下，10s內(nèi)沿水平地面勻速前進(jìn)5m，則重力對(duì)木塊做的功是 ( )
A．0 B. 150J C．50J D．200J
8．在四川抗震救災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，一塊水泥板質(zhì)量為0.5t，起重機(jī)在5s內(nèi)把它勻速提高2m，此過(guò)程中 ( )
A．起重機(jī)對(duì)水泥板所做的功為1×103J
B．起重機(jī)對(duì)水泥板所做的功為1×104J
C．起重機(jī)提升水泥板的功率為2×102W
D．起重機(jī)的柴油機(jī)耗功的功率為2×103W
9．如圖所示的四種情景中，人對(duì)物體做功的是 ( )
10．如圖所示，要粗測(cè)小明同學(xué)做“引體向上”時(shí)的功率。下面所列的物理量中，不需要測(cè)量的是 ( )
A．他的質(zhì)量
B．單杠的高度
C．每次身體上升的高度
D．做“引體向上”的時(shí)間
11．在“5·12汶川地震”搶險(xiǎn)救災(zāi)前線，一輛柳州市生產(chǎn)的裝載機(jī)5s內(nèi)將一塊重20000N的巨石勻速舉高3m，裝載機(jī)的舉力對(duì)巨石做功為_(kāi)________J，舉力做功的功率為 _________W。
12．攀巖運(yùn)動(dòng)是從登山運(yùn)動(dòng)中派生來(lái)的新項(xiàng)目，它集健身、娛樂(lè)、競(jìng)技于一體，以其獨(dú)有的登臨高處的征服感吸引了眾多愛(ài)好者。要測(cè)量某運(yùn)動(dòng)員在一次攀巖比賽中克服重力做功的功率，需要測(cè)量的物理量有該運(yùn)動(dòng)員的重力、_________和_________。
13．下圖是2008年北京奧運(yùn)會(huì)射擊運(yùn)動(dòng)員射擊比賽的圖標(biāo)，該圖標(biāo) 生動(dòng)地說(shuō)明運(yùn)動(dòng)員要想擊中靶心，都要閉了一只眼，然后讓另一只眼和槍上的準(zhǔn)星、靶心在同一直線上，這是利用了_________的原理；如果槍膛長(zhǎng)30cm，火藥在槍膛內(nèi)對(duì)子彈的推力是100N，子彈離開(kāi)槍膛后前進(jìn)了50m，則火藥對(duì)子彈所做的功是_________J。
14．慶“六一”趣味運(yùn)動(dòng)會(huì)中，小敏和小王分別把圖甲中三個(gè)質(zhì)量均為1千克、邊長(zhǎng)為30厘米的均質(zhì)正方體泡沫塑料塊按圖乙堆疊起來(lái)。小敏和小王疊起這堆正方體泡沫塑料塊，每人至少要做功_________焦。比賽中小敏快于小王完成堆疊，則堆疊過(guò)程中小敏做功的功率_________ (填“大于”“等于”或“小于”)小王。
15．如圖所示，2008年北京奧運(yùn)會(huì)火炬的質(zhì)量為9859，火炬手持火炬沿水平路面勻速前進(jìn)20m，火炬手對(duì)火炬做的功為_(kāi)________J．若使火炬勻速升高1m，火炬手對(duì)火炬做的功為_(kāi)________J。(不計(jì)空氣阻力及燃料質(zhì)量的變化，g取10N／kg)
16．杭州灣跨海大橋在建造過(guò)程中多項(xiàng)成果具有世界一流水平，其中一項(xiàng)是自行設(shè)計(jì)制造了2400噸液壓箱梁縱移臺(tái)車。若該臺(tái)車將2000噸整體預(yù)制好的箱梁豎直上移10米，在此過(guò)程中該臺(tái)車對(duì)箱梁做的功為_(kāi)________焦。(g取10牛／千克) 21世紀(jì)教育網(wǎng)
17．在四川抗震救災(zāi)中，一架號(hào)稱“空中巨無(wú)霸”的米-26重型運(yùn)輸直升機(jī)通過(guò)銅纜和機(jī)身相連，一次將一臺(tái)l3.2噸的挖掘機(jī)，空運(yùn)到唐家山堰塞湖壩頂參加搶險(xiǎn)。當(dāng)直升機(jī)吊著挖掘機(jī)(如圖所示)，水平勻速飛行50米，鋼索對(duì)挖掘機(jī)的拉力是_________N，對(duì)挖掘機(jī)做的功為_(kāi)________J。(g=10N/kg，不計(jì)空氣阻力)
18．2008年5月1日，杭州市率先在西湖景區(qū)推行公共自行車交通服務(wù)。許多市民也開(kāi)始不使用汽車而騎自行車上班。騎車上班還有利于身體健康。體重80千克的金老師每天騎車(車的質(zhì)量約20千克)上班“減肥”。若他以5米/秒的速度勻速前行，受到的阻力約為人與車總重的0.04倍，則他消耗的功率約為_(kāi)________瓦。(g=10牛/千克)
19．杭州灣跨海大橋是目前世界上最長(zhǎng)的跨海大橋，全長(zhǎng)約36km。在建橋過(guò)程中，我國(guó)自主研制的巨型“天一號(hào)”起吊運(yùn)架船要把2180t的箱梁提升30m，至少需做_________的功。21世紀(jì)教育網(wǎng)
20．如圖所示，小明在跑步機(jī)上鍛煉身體。設(shè)他在跑步機(jī)上以5m/s的速度勻速跑動(dòng)30min，跑動(dòng)的總動(dòng)力為40N。
求：(1)他在這段時(shí)間內(nèi)相當(dāng)于跑了多少路程
(2)他在這段時(shí)間內(nèi)做了多少功
(3)他做功的功率是多少 21世紀(jì)教育網(wǎng)
參考答案
1．B 2．C 3．B 4．C 5．D 6．B 7．A 8．B 9．B 10．B 11．6×104 1.2×104 12．攀登高度所用時(shí)間 13．光的直線傳播30 14．9大于15．0 9．85 16．2X 108 17．132000 0 18．200 19．6．54×108J 20．(1)9km(2)360000J (3)200W
21世紀(jì)教育網(wǎng) www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁(yè) （共 2 頁(yè)）
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