■ 情景引入
在建筑工地上,小明看到几个起重机匀速起吊建筑材料,吊起的材料重量、高度和所用的时间各不相同。小明通过这几个起重机做功的情形猜想:它们做功的快慢可能是不相同的,那么怎样才能比较它们做功的快慢呢?
上述情景给我们提出了三个问题:
(1)如果完成相同的功,如何比较它们做功的快慢?
(2)如果做功时间相同,如何比较它们做功的快慢?
(3)如果两物体做的功不同,做功时间也不同,如何比较它们做功的快慢?
■ 学知识 析道理
想一想
物理学中用什么物理量来描述物体运动的快慢呢?
剖析 物体运动有快有慢,为了比较物体运动快慢,我们引入了速度。与此相类似,机械做功也有快有慢,为了表示物体做功的快慢,我们引入了功率的概念。速度是单位时间内通过的路程,功率是单位时间内所做的功;速度是表示物体运动快慢的物理量,而功率是表示物体做功快慢的物理量。
说一说
物体做功的功率有大有小,如何比较功率的大小呢?
剖析 一般用下列三种方法比较功率的大小:
(1)在相同时间内,比较做功的多少,做功越多的物体,功率越大。
(2)在完成相同功的条件下,比较所用时间长短,所用时间越短的物体,功率越大。
(3)做功的多少和时间都不同的情况下,通过P=W/t计算,进行比较。
考题展示
例 我们可以用两种方法来判断物体做功的快慢。如图所示,表示挖掘机挖土与人力挖土做功的快慢不同,它所用的判断方法是:________相同,比较________多少。另一种判断方法是:________相同,比较________多少。
解析 本题是一道采用控制变量法的探究题。功率反映了物体做功的快慢,这一概念的引入与速度概念是相类似的,可用控制变量法,即在做功时间相同时,比较物体做功的多少,做的功越多,说明做功越快,功率越大;同理,物体做功相同,所用的时间越短,做功越快,功率越大。
答案 时间;做功;做功;时间
议一议
如何计算功率?功率的大小与做功多少有什么关系?
剖析 在物理学中,把单位时间内所做的功叫做功率,功率的计算公式是P=W/t。可以看出,功率的单位应由功的单位和时间的单位来组成,在国际单位制中,功的单位是焦耳,时间的单位是秒,因此功率的单位是焦/秒,又称瓦特,即1 W=1 J/s。其物理意义是:机械在1 s内做的功是1 J时,该机械的功率就是1 W。单位换算:1 kW=1000 W。
做功的快慢与做功的多少是不同的。做的功多,做功不一定快,也就是功率不一定大,因为这些功可能是在较长的时间内完成的。功率大,做的功也不一定多,因为做功的时间可能很短。要比较功率的大小,必须同时考虑两个因素:做功的多少及完成这些功所用的时间。
练一练
1.关于功率下列叙述中正确的是【 】
A. 做功时间越短,功率越大
B. 做功时间越长,功率越大
C. 用的力越大,做功时间越短,功率越大
D. 做功越多,做功时间越短,功率越大
2.在水平地面上,用50 N的水平推力推重为100 N的箱子,在10 s内前进了10 m。推箱子的小朋友做功的功率为_______________。
3.举重运动员在3 s内把1500 N的杠铃举高了2 m,他对杠铃做了_____J的功,他的功率是_________W。
4.李刚同学用水平拉力使重为100 N的物体以0.5 m/s的速度沿直线匀速前进,已知物体与地面间的摩擦力是20 N,求:
(1)在1 min内拉力对物体做了多少功?
(2)拉力的功率多大?
参考答案:
1. D
2. 50 W
3. 3000;1000
4. 600 J;10 W
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