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功的定义
做功必须具备两个因素:一是有力作用在物体上,二是物体必须在这个力的方向上通过距离.下面举几个没有做功的例子.
1.小球由于惯性在光滑的水平面上通过一段距离,水平方向上有距离但水平方向上没
有力作用在小球上,我们称其为“无力不功”.
2.用力推一个物体,物体不动,有力作用但在这个力的方向上没有通过距离,我们
称其为“力而无功”.
3.吊车吊着一个物体水平通过一段距离,有力有距离,但力的方向和物体移动方向
垂直,我们称其为“垂直无功”.
题1 (2008年柳州市中考题)以下事例中力对物体做功的是( )
(A) 举重运动员举着杠铃不动
(B) 小明将水桶从地面上提起
(C) 吊车吊着货物在空中水平匀速移动
(D) 用力搬桌子而未搬起
解析:本题考察对做功的两个必要因素的理解,根据相关的情景不难判断出(A)和(D)属于“力而无功”,(C)属于“垂直无功”,(B)选项中人对物体既有力,在力的方向上又有距离.故正确的答案是(B).
点拨:理解和掌握做功的两个必要因素是解答是否做功题目的关键.
功的计算
功的计算可用公式W=Fs来计算.这里特别要注意力F和在这个力的方向通过的距
离 s 相对应,如果要克服重力做功,则可用W=Gh来计算.功的单位是焦耳,符号是J.
题2 (2008年济宁市中考题)图1是2008年北京奥运会射击运动员射
击比赛的图标,如果枪膛长30 cm,火药在枪膛内对子弹的推力是100 N,
子弹离开枪膛后前进了50 m,则火药对子弹所做的功是J.
解析:根据公式W=Fs,火药在枪膛内对子弹的推力是100 N,推力
作用在子弹上子弹通过的距离是30 cm 即0.3 m,则火药对子弹所做的功是:
W=Fs=100 N×0.3 m=30 J.
点拨:本题出错主要原因是有的同学将子弹在力的方向上通过的距离看成了50 m 或50.3 m,子弹出膛后是由于惯性继续前进了50 m,火药对子弹的推力仅仅作用在枪膛内0.3 m 的这段距离.
功率的定义和计算
功率反映了机械做功的快慢,它与做功多少和做功所需时间的多少两个因素有关.
忽略其中的一个因素谈功率与另外一个因素成正比或反比是错误的.
求功率的公式为P=W/t,通过此公式我们还可以推导出:
P=W/t=Fs/t=Fv,利用公式P=Fv 在解决车辆行驶时有关功率的计算上非常方便.
题3 (2008年厦门市中考题)厦门快速公交系统(BRT)建成后,假如质量为50 kg 的小陆要乘坐BRT公交车时,先用30 s 走上高5 m 的人行天桥,再用15 s 从天桥乘坐自动扶梯
到达BRT站台,站台比天桥高4 m.试求:(g=10 N/kg)
(1)小陆走上人行天桥的过程中克服重力所做的功;
(2)小陆从地面到BRT站台过程中克服重力做功的平均功率.
解析:如果要克服重力做功,则可用W=Gh来计算.走上人行天桥的过程中克服重力所做的功为:
W1=Gh1=mgh1
=50 kg×10 N/kg×5 m
=2500 J
小陆从地面到BRT站台过程中克服重力做功为:
W2=Gh2=mgh2
=50 kg×10 N/kg×(5 m+4 m)
=4500 J
小陆从地面到BRT站台过程中的平均功率为:
P=W2/t
=4500 J/(30 s+15 s)
=100 W
点拨:求解功率时一定要求做功与做功时间相对应,求解平均功率时甚至要考虑中间的停顿或休息的时间.
2008年功和功率中考题在线练习
1.(滩坊市中考题)射钉枪是向墙内打钉的重要工具,它利用强大的气流将钉子
打入墙内,在气流把钉子打入墙内的过程中( )
(A) 气体对钉子做功(B) 气体对钉子不做功
(C) 钉子的机械能守恒(D) 钉子的动能转化为内能
2.(临沂市中考题)两名举重运动员,甲比乙高,如果他们举起相同质量的杠铃
所用的时间相等,如图2所示,则( )
(A) 甲运动员做功较多,功率较小
(B) 甲运动员做功较多,功率较大
(C) 甲运动员做功较多,他们的功率相等
(D) 甲、乙运动员做功相等,功率相等
3.(柳州市中考题)在“5.12汶川地震”抢险救灾前线,一辆装载机5 s 内将一
块重20000 N的巨石匀速举高3 m,装载机的举力对巨石做功为J,举力做功的功
率为W.
4.(绍兴市中考题)庆“六一”趣味运动会中,小
敏和小王分别把图3甲中三个质量均为1千克、边长为30厘
米的均质正方体泡沫塑料块按图3乙堆叠起来.小敏和小王叠
起这堆正方体泡沫塑料块,每人至少要做功焦.
比赛中小敏快于小王完成堆叠,则堆叠过程中小敏做功的功
率(选填“大于”、“等于”或“小于”)小王.(g=10牛/千克)
5.(台州市中考题)骑车上班有利于身体健康.体重80千克的金老师每天骑车(车
的质量约20千克)上班“减肥”.若他以5米/秒的速度匀速前行,受到的阻力约为人
与车总重的0.04倍,则他消耗的功率约为瓦.(g=10牛/千克)
6.(佛山市中考题)如图4所示的水平地面上,一个重
为4000 N的物体,在2000 N的水平推力作用下,10 s 内匀速前
进了8 m.则推物体前进的速度是 m/s,推力在这10 s 内对物体做的功是J,推力的功率是W.
7.(成都市中考题)某汽车以72 km/h 的速度匀速行驶时,汽车牵引力的功率是
6×104 W.汽车以该速度匀速行驶了2000 m.则汽车牵引力在这段路程中做的功是J,汽车牵引力为N.
8.(昆明市中考题)某驾驶员为了粗略测定汽车上货物的质量,采用了这样的办
法:让一辆汽车以不变的输出功率P沿一段平直公路匀速行驶,从速度表上读出此时汽车
的速度为 v.如果汽车运动时受到的阻力与整车重力成正比,比例系数为 k,已知汽车自
身的质量为M,车上货物的质量设为 m.
(1)求货物的质量 m;
(2)如果减少货物质量,使整辆车的质量变为原来整辆车质量的9/10,而汽车的输出
功率仍为P,汽车原来沿一段平直公路匀速行驶需要10 min.那么,减少质量后,汽车匀
速经过同一路段需要多少时间?
2008年功和功率中考题在线练习参考答案:
1.(A)(D)
2.(B)
3.6×104 1.2×104
4.9 大于
5.200
6.0.8 1.6×104 1.6×103
7.6×106 J 3×103
8.m=P/gkv-M 9 min
(初二)
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文