APP下载

做功快慢有学问

2020-10-30翟应品

关键词:爬树牵引力小猴子

作者简介

翟应品,高级教师,泰州市学科带头人,兴化市名师,兴化市综合实践活动名师工作室领衔人.江苏省物理教师实验技能大赛一等奖获得者,多次参加泰州市中考命题,在《物理教师》《中学物理》等杂志上发表文章多篇.

大熊猫与小猴子比赛爬树,小猴子几秒钟就爬上了高高的树梢.而大熊猫一分钟过去了才爬了一半,小猴子笑话大熊猫:“笨熊猫,你太慢了.”而大熊猫说:“我虽然爬得慢,但我做功比你快,”大熊猫说得有道理吗?

功率的概念

机械做功不仅有做功多少問题.还有做功快慢问题.我们曾用单位时间内通过的路程来表示运动的快慢,与此类似,我们也可以用单位时间内做的功来表示做功的快慢,物理学中将功与做功所用时间的比叫作功率.用P表示,它的大小就等于单位时间内所做的功.功率是表示做功快慢的物理量.功率越大即表示做功越快,功率的计算公式为P=W/t,所

以功率的单位应为J/s,为纪念英国发明家瓦特,人们把1 J/s又记为1瓦(W).除了瓦(W),常用的功率单位还有千瓦(kW)、兆瓦(MW).1MW=103kW=106W.

倒1 (原创题)大熊猫与小猴子比赛爬树,小猴子Ss就爬到了10 m高处,而大熊猫1 min才爬到6m高处,已知小猴子重为50 N,大熊猫重为1200 N,则它们比赛爬树时谁做功更快?

功率的计算

根据功率的定义可知,功率等于功与做功所用时间的比,即P=W/t,而W=Fs,所以P= Fs/t

Fv,若物体在某阶段做匀速运动.则可用P=Fv计算该阶段的功率;若是变速运动,可用P=Fv来计算瞬时功率.

倒2 (2019.大庆,改编)一汽车在某平直公路上行驶时所受阻力f恒定不变.起初它以速度vo匀速行驶,发动机功率为P0,牵引力为F0.t1时刻开始,司机突然减小油门使汽车的功率保持为0.5 Po继续行驶,则t1时刻汽车的速度v1=____,牵引力F1=_____ .行驶到£:时刻,汽车又开始做匀速直线运动,此时汽车牵引力变为F2,汽车速度变为v2,则F2=____,V2=____.(v0.F0为已知值.填空均用这两个已知值来表示)

解析:因为汽车有惯性,所以t1时刻汽车的瞬时速度依然为vo,即v1=v0.根据题意,t1时刻汽车的功率变为原来的一半,而P=Fv,所以F1v1=F1v0=0.5F0v0,所以F1=0.5 F0.起初汽车做匀速直线运动,所以汽车所受的牵引力F0等于阻力f,t2时刻后汽车重新做匀速直线运动.所以汽车所受的牵引力F2也等于阻力f,即F2=FO.t,时刻后,汽车的功率保持为0.5 Po,所以F2v2=F0 v2=0.5F0v0,所以v2=0.5v0.

答案:v0 0.5F0 F0 0.5v0

点评:分析答案可以发现,t1~t2时间内,汽车速度减小,牵引力增大,功率保持不变.整个过程中F-t和v-t的关系分别如图1a、b所示.

注意:(1)P=W/t是功率的定义式,它

表示某一阶段内做功的快慢情况.不能表示瞬时功率.(2)P=Fv是功率的推导式,它是在恒力F的作用下,物体以一定速度v运动时推导出来的.可以用于计算瞬时功率.(3)功率是表示做功快慢的物理量,功率越大表示做功越快,但功率大的机械做功不一定多.

责任编辑 蔡华杰

猜你喜欢

爬树牵引力小猴子
会爬树的鱼——弹涂鱼
HXN5型机车牵引力受限的分析与整治
爬树
小猴子
会爬树的鱼
电动汽车加速方案的比较研究
保障和改善民生是实现“中国梦”的牵引力
狗为什么不会爬树
勇敢的“怕怕”