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名师导学——3.2 能量转化的量度(1)


3.2 能量转化的量度(1) 学习指要
一、知识要点 1.做功的两个必要因素:一是有力作用在物体上;二是物体在力的方向上通过了一段距离。 2.功的定义:作用在物体上的力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。 3.功的公式:W=Fs。 4.功的单位是焦耳,简称为“焦”,单位符号为“J”,l 焦耳=1 牛· 米。 二、重要提示 1.做功的过程,就是能量转化的过程。 2.物体做功的多少,只与 F 和 s 有关。 3. 与 s 必须是同时作用在同一物体上(同一时间内所作用的力和在力的方向上移动的距离)。 F 科学广场 骑车和跑步:比较做工的大小 在平路或下坡路上, 骑自行车的最大好处是能减少人的能量消耗。 这时人只需要提供很 少的能量,就能补偿由于摩擦而消耗的能量,以保持自行车的速度。 而当人在平路上跑步时, 实际上每跑一步, 身体都要做上下运动以及瞬时的停顿。 这样, 跑步者有很大一部分能量被无效地损耗掉, 必须由人体重新提供。 由于这些能量比人骑自行 车通过同一段路程所消耗的能量要多得多, 所以在平路上通过相同的路程, 人跑步要比人骑 自行车做更多的功。 但是在上坡时,由于人体提供的能量主要用来增加重力势能,骑自行车上坡,人不但要 为提高自身的重力势能做功, 还要为提高自行车的重力势能做许多额外功, 这时自行车的优 越性就明显下降。所以,在上坡时通过相同的路程,人骑自行车要比跑步做跟多的功。 解题指导 【例 l】下列叙述正确的是 ( ) A.降落伞竖直下落,重力做了功 B.运动员将标枪投出去,运动员对标枪没有做功 C.客车沿水平路面匀速行驶一段距离,汽车对旅客做了功 D.小球在水平桌面上滚动一段距离,桌面对小球的支持力做了功 【解析】判断力对物体是否做功,一般可从功的两个必要因素出发予以判断;有时也可根据 功是能转化的量度来判断,即只要存在着能量转化,必有力做功。 降落伞竖直下落,在重力的方向上通过了一段距离,故重力对它做了功。运动员在投标 枪时,肯定对标枪沿向前方向施力,手同时也由身体后方逐渐向前摆,因此运动员对标枪 有 做功。这个问题也可以利用功和能的关系进行判断:标枪的机械能在出手后增加了,显 然是运动员消耗了自身的化学能转化而来的,所以运动员对标枪有做功。客车沿水平路面 匀速行驶时,汽车对旅客的作用力竖直向上,旅客做水平运动,在竖直方向上没有发生移 动,故作用力对旅客不做功。小球在水平桌面上滚动时,桌面对小球的支持力竖直向上, 而球并没有在竖直方向发生移动,故支持力对小球不做功。 【答案】A 【例 2】如图 3—2 所示,已知物体 A 和 B 质量相等,A 位于粗糙的水平地面上,B 位于光 滑的斜面上。现它们分别在同样大小的力 F 作用下沿 F 的方向分别移动了距离 5,则力 F ( )

A.对 A 做的功多 B.对 A 和 B 做的功一样多 C.对 B 做的功多 D.条件不足,无法确定 【解析】根据功的定义可知,做功的大小与两个因素有关:一是作用在物体上的力;二是在 力的方向上通过的距离,与是否受摩擦等其他条件无关。因为两次作用力和在力的方向上 通过的距离都相同,所以做的功也应当一样多。 【答案】B 同步训练 A 组 1.下列四种情景中,人对物体做功的是

(

)

2.2011 年第 42 届男子亚洲举重锦标赛男子 56 公斤级较量里,世锦赛冠 军吴景彪包揽抓举、挺举和总成绩三块金牌。如图所示,举重运动员 在比赛时,第一阶段把杠铃拿起来并举过头顶,第二阶段使杠铃在空 中静止 3 秒。关于运动员对杠铃做功的情况,下列说法正确的是 ( ) A.在第一阶段做功 (第 2 题) B.在第二阶段做功 C.在两个阶段都做功 D.在两个阶段都没有做功 3.某同学放学后背着重为 40 牛的书包沿水平路面走了 200 米,又爬上大约 10 米高的四楼 才到家,则他在回家过程中对书包所做的功约为 ( ) A.0 焦 B.400 焦 C.2000 焦 D.2400 焦 4.小亮是一位中学生,他从一楼爬上三楼的过程中,做的功最接近于 ( ) A.5000 焦 B.500 焦 C.30000 焦 D.3000 焦 5.足球运动员向一个重为 10 牛的足球踢了一脚,踢球时产生的力为 100 牛,球在草地上向 前滚了 50 米,则足球在滚动过程中,运动员做的功为( ) A.5000 焦 B.500 焦 C.5500 焦 D.0 焦

6.如图所示,某人用 20 牛的力推着重 300 牛的小车在水平地面上匀速前进 10 米,则小 车的重力对小车倘了名,疹功?人的推力对小车做 J,多少功?

7.2011 年 5 月 15 日,在国际田联钻石联赛上海站男子 110 米栏比赛中,刘翔首次采用七 步上栏技术,并以 l3.07 秒获得冠军,创造了该项目今年世界最好成绩! (1)在这次比赛中,刘翔跑完 110 米的平均速度是 米/秒(保留两位小数)。 (2)若体重为 87 千克的刘翔在跨栏时重心上升了 0.32 米,则他每跨过一个栏需要克服重 力做功多少焦?(g 取 10 牛/千克) 同步训练 B 组 8.在校运动会中,小翔参加了铅球比赛。他用 200 牛的力,将重 50 牛的铅球投到了 10 米 远处。下列关于他投球时做功情况的说法中,正确的是 ( ) A.做功 2000 焦 B.做功 500 焦 C.没有做功 D.条件不足,无法计算 9.过年时,小芹家买了 3 箱水果,每箱重 50 牛,现在要把它们从一楼搬到三楼,她想出了 两种方法来搬水果。第一种方法是每次搬一箱,分 3 次搬;第二种方法是 3 箱合在一起, 一次把它们全部搬上去。则对水果所做的功而言,第一种方法 (填“大于”“小于”或 “等于”,下同)第二种方法;对本人消耗的能量而言,第一种方法 第二种方法。 10.用大小不同的甲、乙两个力拉动同一物体,两力所做的功 W 与在这两个 力的方向上移动的距离 5 的关系图象如图所示,由图可知,甲、乙两个 力的大小关系是 ( ) A.F 甲>F 乙 B.F 甲<F 乙 C.F 甲=F 乙 D.条件不足,无法判断 11.如图所示,甲、乙、丙三个物体均在大小相同的力 F 的作用下沿力的方 向移动了相同的距离,设力 F 所做的功分别为 W 甲、w 乙和 W 丙,则 ( )

A.W 甲>W 乙>W 丙 C.W 丙>W 乙>W 甲

B.W 乙>W 甲>W 丙 D.W 甲=W 乙= W 丙

12.某人用 l00 牛的力把一个重 10 牛的冰块水平抛出,冰块在水平的冰面上滑行 40 米远后 停下来。则冰块在滑行过程中 ( ) A.人对冰块做了 400 焦的功 B.重力对冰块做了 400 焦的功 C.人和重力都没有对冰块做功 D.以上说法都不对 13.玻璃是由炽热的玻璃液体冷却后形成的。受到油滴能在水面上均 匀分布开来的启发,科研人员发明了一种制取平板玻璃的方法。

其主要过程是让玻璃液体浮于某溶液表面上,冷凝后用真空吸盘吊运,如图所示。请回 答问题:(g 取 10 牛/千克) (1)该方法的关键是能否找到会浮起玻璃液体的一种溶液,你认为这种溶液应具备怎样的 物理性质?(说出两点)

(2)一块密度为 2.5× 3 千克/米 3,体积为 l.5× 10 10 2 米 3 的平板玻璃,冷凝后用真空吸 盘吊运转送,若当时大气压为 l× 5 帕,则吸盘的面积至少是多少? 10



(3)将上述玻璃板提升 l 米,需克服重力做多少功?

参考答案

3.2

能量转化的量度(1)

1. B 2. A 3. B 4. 5. D D 6. 200 焦 7. 8.42 (2)278.4 焦 8. 0 (1) D[解 析:铅球的运动可以分为两个阶段:第一阶段是人推铅球,第二阶段是铅球在空中飞行。在 第一阶段, 人用力推动铅球,对铅球做功; 第二阶段,铅球离开了人时,人不再对铅球做功。 人对铅球施了 200 牛的力,但在此力的方向上移动的距离不足 10 米,所以条件不足,无法 计算。] 9.等于大于[解析:两种方法对水果而言,都克服水果的重力做功。两次上楼 高度相同,因此两种方法对水果做功一样多。而对人而言,第一种方法不但要克服水果重力

做功,还要三次克服人的重力做功,而第二种方法,相较第一种而言,克服人重力做功只有 一次,所以对本人而言第一种方法做功较多。] 10.A[解析:根据 W=F· S,并结合图象 可知,取相同 S,则 W 甲>W 乙,所以 F 甲>F 乙;或取 W 相同,则 s 甲<s 乙,所以 F 甲>F 乙。] 11.D 12.C[解析:冰块在滑行过程中,没有受到人的作用力,所以人对冰块没有做功; 同时在重力方向上,冰块没有移动距离,所以重力也没有对冰块做功。] 13.(1)一是其沸 一 点高于炽热玻璃的温度;二是密度比玻璃大 (2)3.75× 101 3 米 3 (3)375 焦


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