1.小明用 20 N 的水平推力使购物车在水平路面上前进了 15 m,所用的时间是 0.5 min。在此过程中他做了多少功?功率是多大?
P = W/t = 300 J ÷ 30 s = 10 W
同样爬到五楼,走上去和跑上去做的功一样多,可就是有快有慢。这节课弄明白:做功的快慢怎么比、怎么算。
小明的教室在五楼。平时走上去约 1 min,赶时间跑上去约 40 s。
点「开始比赛」,盯住两边黄色的功条。
体重一样、高度一样、做的功也一样,可跑上去明显更"快"。
快在做功的速度:走上楼每秒做功 100 J,跑上楼每秒做功 150 J。功一样多,跑的人花的时间少,每秒做的功就多。
比谁跑得快,我们用"路程 ÷ 时间",这就是速度。比做功的快慢,方法一模一样:
| 比什么 | 怎么算 | 叫作 |
|---|---|---|
| 运动的快慢 | 路程 ÷ 时间 | 速度 |
| 做功的快慢 | 功 ÷ 时间 | 功率 |
这张图里,宽是时间,高是每秒做的功,面积就是总功。点三个按钮,或者自己拖滑块:
物理学中,将功与做功所用时间之比叫作功率(power),用它表示做功的快慢。
为了纪念瓦特改良蒸汽机的突出贡献,功率的单位命名为瓦特,简称瓦,用字母 W 表示。
1 W 有多大?两个鸡蛋约重 1 N,1 秒内把它们匀速举高 1 m,做功 1 J,功率就是 1 W。
易错字母 W 有两个身份:斜体 W 是"功"这个物理量,正体 W 是"瓦"这个单位。W = 300 J 说的是功,P = 10 W 说的是功率。
易错代入公式前,时间要换成秒:0.5 min = 30 s,10 min = 600 s。
课本图 11-36 列了一些常见的功率。它们差得太远,普通的尺子画不下,所以这把尺每往上一格,功率变成 10 倍。点尺子上的项目,看看它相当于多少个骑车的人。
填上你自己的数据(默认是第 1 步小明跑上楼)。g 取 10 N/kg。
三名同学爬同一栋楼(升高 12 m),谁的功率最大?先点你猜的人。
方案一:测出每人的体重、楼高、时间,分别算出功率再比。
方案二:爬同一栋楼,高度都一样,只要比 体重 ÷ 时间,大的功率大。
方案三:规定相同的时间,比 体重 × 爬升的高度,大的功率大。
体重 m:体重秤;楼高 h:刻度尺量一级台阶高,再乘台阶级数;时间 t:秒表。
易错要测的是竖直升高的高度,不是楼梯斜着的长度。
先自己算,卡住了点「提示」,算完再对「解答」。
1.小明用 20 N 的水平推力使购物车在水平路面上前进了 15 m,所用的时间是 0.5 min。在此过程中他做了多少功?功率是多大?
2.一辆轿车以 70 kW 的功率行驶 10 min。该轿车的发动机做了多少功?
3.我国自行研制的歼-20 战斗机,设发动机用约 1.4 × 105 N 的推力使战斗机以 2 倍声速(空气中声速约 340 m/s)飞行,10 s 内发动机做了多少功?发动机的功率是多大?
发现:约 95 MW,差不多是 5 列满功率(20 MW)复兴号。
拓展:P = W/t = Fs/t = Fv,直接 1.4 × 10⁵ N × 680 m/s 也得 9.52 × 10⁷ W。
4.做引体向上时,拉力做功使身体上升。请根据自己的体验,写出做引体向上时功率的表达式,并估算出功率的大小。
点选答案,马上告诉你对不对。