初中物理之機(jī)械功的原理

初中物理之機(jī)械功的原理第一頁，共二十一頁，2022年，8月28日實(shí)例2：使用杠桿的情況：OFGSh設(shè)物體重200N，用杠桿把它提高0.1m若杠桿的動力臂L1=1.2m，阻力臂L2=0.6m把物體提高h(yuǎn)=0.1m,所需動力為：F=100N動力移動的距離：S=0.2m動力所做的功：W1=FS=100N×0.2m=20J杠桿克服物體重力所做的功：

W2=Gh=200N×0.1m=20J結(jié)論：可見使用杠桿也不省功。這里我們沒有考慮杠桿的自重以及摩擦的影響。第二頁，共二十一頁，2022年，8月28日實(shí)例3：用動滑輪提升重物：GF設(shè)物體重G=200N，當(dāng)物體被勻速提升：h=0.2m時，手的拉力F=100N，手移動的距離S=0.4m拉力所做的功W1=100N×0.4m=40J動滑輪克服物體重力所做的功：W2=200N×0.2m=40J結(jié)論：使用動滑輪也不省功。機(jī)械功的原理：大量的實(shí)驗(yàn)和研究表明，使用機(jī)械時動力對機(jī)械所做的功等于機(jī)械克服阻力所做的功，也就是說使用任何機(jī)械都不省功。第三頁，共二十一頁，2022年，8月28日2、機(jī)械功原理的應(yīng)用：[例題]斜面長為L，高為h，將重為G的物體沿斜面勻速推到車上，若不計(jì)摩擦，沿斜面方向的推力多大？解：沿著斜面把物體勻速推上，推力所做的功:W1=FL不用斜面直接把物體勻速提高到車上，克服重力所做的功:W2=Gh根據(jù)功的原理：W1=W2

即：FL=Gh所以：FGhL＝該式表示：斜面長是斜面高的幾倍，所用的推力就是物體重力的幾分幾一。第四頁，共二十一頁，2022年，8月28日練習(xí)：一個斜面長3m，高0.5m，如果不考慮摩擦，要將一個重力為300N的箱子，沿斜面拉上頂端，問所需的拉力為多大？解：已知L=3m、h=0.5m、箱子的重力G=300N由：FGhL＝得：FGhL＝＝0.5m3m×300N=50N答：所需推力為50N第五頁，共二十一頁，2022年，8月28日3、聯(lián)系實(shí)際：

（1）騎自行車上坡，常走S形路線；（2）山區(qū)公路盤旋曲折；（3）南浦大橋上盤旋的引橋；都是為了增大爬坡的距離，相當(dāng)于增加斜面的長度，因而在把物體提高相同高度的條件下達(dá)到省力的目的。第六頁，共二十一頁，2022年，8月28日1．如圖47所示，AB=3AE，AC=2AE，AD=1.5AE。若把物體沿AB、AC、AD三個斜面勻速地拉到頂端A時，（不計(jì)摩擦）則[]A．沿著AB用的拉力小，做功多．

B．沿著AC用的拉力小，做功多．

C．沿著AD用的拉力大，做功少．

D．沿著三個斜面用的拉力不相等，做功一樣多．2．分別用杠桿、斜面和滑輪組將同一物體舉到相同高度，做的功[]

A．杠桿最多．B．斜面最多．

C．滑輪組最多．D．一樣多．

DD第七頁，共二十一頁，2022年，8月28日4．某工人用一個動滑輪提升物體，如圖所示，他作用在繩端的拉力F是200牛頓，如果使物體升高5米，拉力F所做的功是[]A．4000J．B．2000J．

C．1000J．D．19600J．B第八頁，共二十一頁，2022年，8月28日6．用一根杠桿在2秒內(nèi)，把一個重200牛頓的物體勻速舉高0.2米，而杠桿的動力作用點(diǎn)下降1米，則動力做的功是______焦耳，動力是______牛頓，動力臂與阻力臂之比是______．404051第九頁，共二十一頁，2022年，8月28日某同學(xué)研究物體做功快慢與哪些因素有關(guān)，他分別用九臺小電動機(jī)勻速提起不同的重物，利用相關(guān)儀器測出做功時間、重物的重力和提起的高度，并通過計(jì)算得出電動機(jī)做功的多少。該同學(xué)把九臺小電動機(jī)分成三組，觀察到每組的做功快慢相同，且第一組做功最快，第二組其次，第三組最慢。實(shí)驗(yàn)中記錄的有關(guān)數(shù)據(jù)分別如表一、表二、表三所示。（1）分析比較實(shí)驗(yàn)序號

的數(shù)據(jù)及相關(guān)條件，可得出的初步結(jié)論是：做相同的功，電動機(jī)所用時間越短，做功越快。第十頁，共二十一頁，2022年，8月28日（2）分析比較實(shí)驗(yàn)序號4與7（或5與8，或6與9）的數(shù)據(jù)及相關(guān)條件，可得出的初步結(jié)論是：

。（3）請進(jìn)一步綜合分析比較表一、表二、表三中的數(shù)據(jù)及相關(guān)條件，并歸納得出結(jié)論。（a）分析比較表一、表二或表三，可初步得出：

；（b）分析比較表一、表二和表三，可初步得出：

。第十一頁，共二十一頁，2022年，8月28日14.6功率一、功率的概念在物理學(xué)中，我們有時候僅知道做功的多少還不夠，往往還需要知道做功的快慢。為了表示物體做功的快慢，引入了功率這個物理量。比較做功快慢的方法一：

做相同的功，比較所需時間的長短；方法二：相同時間，比較所做功的多少；第十二頁，共二十一頁，2022年，8月28日二、功率的定義：

單位時間內(nèi)完成的功叫功率。如果用W表示功，t表示完成這些功所需時間，P表示功率，就可得功率的計(jì)算公式：PWt＝在國際單位制中，功的單位是焦（J），時間的單位是秒（S），所以功率的單位是焦/秒，焦/秒有一個專門的名稱叫做瓦特，簡稱瓦，符號W。工程技術(shù)上常用千瓦（kW）作為功率的單位，1千瓦=103瓦。即1kW=103W因?yàn)閃=FS，將其代入公式得：PWt＝FS=t=Fv第十三頁，共二十一頁，2022年，8月28日三、功率的計(jì)算：[例1]一架卷揚(yáng)機(jī)在2分鐘里把10噸物體提高5米，問卷揚(yáng)機(jī)的功率是多少？解：由于物體的重力：

G=mg=10×103千克×9.8牛/千克=9.8×104牛

把物體舉高5米所做的功

W=Gh=9.8×104牛×5米=4.9×105焦

所以卷揚(yáng)機(jī)的功率：PWt＝＝4.9×105焦2×60秒=4.08×103瓦=4.08千瓦第十四頁，共二十一頁，2022年，8月28日[例題2]用功率為40千瓦的拖拉機(jī)耕地，問在1小時內(nèi)它做了多少功？解：由于功率PWt＝所以拖拉機(jī)所做的功W=Pt=4×104瓦×3600秒=1.44×108焦第十五頁，共二十一頁，2022年，8月28日[例題3]一輛裝滿貨物重力為4×104牛的卡車，若發(fā)動機(jī)的牽引力為2×103牛時，卡車在水平道路上，1分鐘內(nèi)勻速前進(jìn)了1.8千米。問：（1）牽引力做的功是多少？（2）重力做的功是多少？（3）這段時間里發(fā)動機(jī)的功率是多少？解：（1）由于F=2×103牛，S=1.8×103米因而W=FS=2×103牛×1.8×103米=3.6×106焦

（2）由于重力G的方向跟卡車前進(jìn)的方向相互垂直，所以重力不做功。（3）由于PWt＝而W=3.6×106焦，t=60秒所以發(fā)動機(jī)的功率P＝3.6×106焦

60秒=6×104瓦第十六頁，共二十一頁，2022年，8月28日一些人、動物、機(jī)器的功率：

人勞動時的功率一般是30～75瓦運(yùn)動員在短時間里的功率可達(dá)1500瓦馬長時間做功的功率一般是300～450瓦藍(lán)鯨游動的功率可達(dá)350千瓦上海桑塔納小轎車功率66千瓦載重汽車的功率55～1.2×102千瓦

萬噸遠(yuǎn)洋輪發(fā)動機(jī)功率8.8×103千瓦

液體燃料火箭發(fā)動機(jī)功率7.4×109千瓦第十七頁，共二十一頁，2022年，8月28日第十八頁，共二十一頁，2022年，8月28日練習(xí)：功率是25千瓦的拖拉機(jī)，它4小時做的功如果由平均功率是0.4千瓦的牛來完成，需要多長時間？解：因拖拉機(jī)所做的功和牛所做的功相等，可根據(jù)這一等量關(guān)系解題由功和功率的關(guān)系式得：W=Pt

因：W拖拉機(jī)=W牛，即：P拖拉機(jī)t拖拉機(jī)=P牛t牛代數(shù)據(jù)得：25千瓦×4小時=0.4千瓦×t牛

所以：t牛=250小時答：牛需要250小時才能完成第十九頁，共二十一頁，2022年，8月28日練習(xí)：重600牛的物體沿著長5米，高2米的斜面，在與斜面平行的拉力作用下，經(jīng)10秒從斜面的底端勻速移到頂端，若不計(jì)斜面的摩擦力，求拉力做的功及其功率？若物體受到斜面的摩擦力不能忽略，大小為100牛，則此時拉力應(yīng)為：不受摩擦?xí)r沿斜面拉物體所需的拉力+克服摩擦所需的力：故F’=F+f=240牛+100牛=340牛此時拉力所做的功：W=FS=340牛×5米=1700焦解：要求拉力所做的功，應(yīng)先求拉力的大小，根據(jù)公式：FGhL＝得：＝2米5米×600牛=240牛FGhL＝拉力做的功W=FS=240?！?米=1200焦拉力做功的功率：P＝1200焦

10秒=120瓦此時拉力做功的功率：P＝1700焦

10秒