能量转化的量度思考早晨五点三十分，小明床头的闹钟响了。迷 迷糊糊的小明伸手将床头的台灯打开，并很快起 床，来到浴室。打开家里的煤气热水器，美美地 洗了个热水澡。然后自己动手用微波炉烧了一个 荷包蛋，热了一瓶牛奶，简简单单地吃了早餐。 六点三十分，小明从家里出发到学校去。一个上 午紧张的学习后，还不到十一点，小明的肚子里 又唱起了“空城计”。 在以上描述中，包含哪些能量之间的转化？ 在以上的能量转化中，有多少能量被转化了呢？暴风雨过后，你家邻居装满货的汽车陷 进了门口的淤泥里。你帮他把车轮周围的泥 铲开，并试着把车子往前推，司机则发动了 车子，但车轮只是嘎嘎嘎空转。尽管你已使 出了全身的力气，车子还是纹丝不动。10分 钟后，你已是筋疲力尽，而车子还是卡在淤 泥里。在这一过程中，尽管你用了很多力， 铲泥时也做了一些功，但从科学的角度来 看，整个过程你并没有做功。你家书房的地上有满满的一箱书，你要把 它搬到房间的另一个角落里去。于是你走过去 ，把这箱书从地上抬起来，并从这个位置走到 房间的另一个角落，再将书放下。在这个过程中，你将书抬起来时对这箱 书做了功，但在搬运这箱书时并没有做功。功的含义z在科学上，如果物体受到力的作用，并 且在这个力的方向上通过一段距离，我 们就说这个力对物体做了功。试着分析前面的两个例子，说明其中做功或不做 功的判断依据。实例分析z体育课时，老师让你帮忙推着小车在跑 道上划线，你的推力对小车做功了吗？ 老师让你把铅球从操场上搬到器材房里 ，你照做了，你的托力对铅球做功了吗 ？z你和小王在踢球时，你一脚大力抽射， 球应声入网，你对球做功了吗？z地上有一个箱子，你用与地面成45度的 力拉着箱子移动了一段距离，你的拉力 对箱子做功了吗？实例分析z一块砖块从建筑物的楼顶坠落，重力对 砖块做功了吗？z我们从水井里提起一桶水，我们对这一 桶水的拉力做功了吗？重力对这一桶水 做功了吗？z塔式起重机下挂着重物，当重物静止不 动、匀速向上运动、沿水平方向匀速移 动三种情形中，钢索的拉力做功吗？小结z力对物体做功要满足的两个条件：一是 要有力作用在物体上；二是物体要在力 的方向上移动一段距离。z如果物体移动的方向与力的方向相反， 则称物体克服该力做功。z科学上的“做功”与生活中的“做工”、“工 作”、“功劳”等是不一样的概念，我们可 能经常劳而无“功”。思考z把重为100牛和200牛的盆栽植物从地面 抬高到同一高度，你认为哪个需要做更 多的功？z把同一盆植物从底楼抬到二楼与抬到六 楼，你认为哪个需要做更多的功？功的计算z力做功的大小取决于施加在物体的力的 大小和物体在力的方向上移动的距离。z功=力距离zW=Fsz力的单位是牛，距离的单位是米，则功 的单位是“牛米”，我们把“牛米”定义为 “焦耳”，简称“焦”，即1焦=1牛米。例题分析z在座位调整时，你用30牛的力将桌子推 动了5米，你的推力做了多少功？z一台液压起重机把一辆重为12000牛的汽 车举高了2米，请问起重机对汽车做了多 少功？例题分析z有一物体重100牛，把该物体从地面匀速 提到高1米的桌面上，需要做多少功？如 果将这个物体用50牛的力沿水平地面拖 动10米，需要做多少功？例题分析z一人挑着重400牛的货物沿着长10米坡度 为30度的斜坡匀速由坡底走到坡顶，他 做了多少功？z足球运动员用400牛的力将足球踢出50米 ，足球运动员对足球做了多少功？z某同学用力将重为200牛的物体在水平地 面上推动了10米，该同学做了多少功？例题分析z某轻型卡车和货物的总质量为3吨，在水 平公路上匀速前进，若汽车受到的阻力 是车重的0.05倍，当卡车前进200米时， 汽车克服阻力做了多少功？z甲物体在光滑水平面上运动，乙物体在 粗糙水平面上运动，现用相同的水平推 力分别使甲、乙物体沿水平方向移动相 同的距离，两次推力哪次做功多？功和能的关系z物体对外界做功时，要消耗其自身的能 ，所以做功的实质是能量转化的过程。z力对物体做了多少功，就有多少能量发 生了转化。z可以用功来量度能量转化的多少，能量 的单位与功的单位一样，也是焦耳。思考z在翻阅某本杂志时，你被一款流线型的 跑车吸引住了。汽车制造商声称从静止 加速到100千米/小时只需5秒，因为这辆 车有一个320马力的引擎。这里的汽车与 马之间存在什么样的关系呢？思考z要将一盆植物从底楼搬到六楼，你去搬 与你爸爸去搬，谁做功比较多？谁会比 较快？z耕同一块地，可以用牛，也可以用机耕 设备，哪个比较快？z做功不仅有大小的区别，也有快慢的区 别。我们用“功率”表示物体做功的快慢 。功率的定义z我们把单位时间里完成的功叫“功率”。功率可以 反映物体做功的快慢。(即能量转化的快慢)z功率=P=z功的单位为“焦”，时间的单位为“秒”，则功率的 单位为“焦/秒”，我们称“焦/秒”为“瓦”，即1瓦=1 焦/秒。z马力指一匹马在一分钟内把15000千克的物体举 高到0.3米所做的功，其功率相当于746瓦。时间功功 tWW例题分析z一台起重机在30秒的时间内把重为8000 牛的钢材提到75米高的楼房的顶部，问 起重机的功率是多少？z电动机用10000牛的力在5秒内把升降电 梯升到了6米高的地方，问电动机的功率 是多少？例题分析z阅读P90图3-15，说说几幅图所表达的含 义。z家里的电灯有100瓦的，也有40瓦的，你 能说说它们的区别吗？z一辆汽车在水平路上匀速行驶，汽车受 到的阻力为3000牛，在1分钟内走了600 米，求汽车在这段路中的功率。例题分析z你能测出你自己在正常情况下爬楼梯的功 率来吗？请说说你的方案。z你知道汽车在上坡前为什么都要换成低速 档吗？请利用有关公式进行推导证明。z拖拉机功率为2850瓦，耕地时匀速前进的 速度为0.5米/秒，则耕地时受到的阻力为多 少？它前进2000米发动机的牵引力做功多 少？例题分析z桑塔纳2000轿车的质量为1.6吨，它以108 千米/秒的速度在水平路面上匀速行驶20分 钟，轿车受到的阻力为车重的0.1倍，求轿 车在这段时间内发动机的牵引力、发动机 所做的功和发动机的功率。z正常人的心脏推动血液流动的功率约为1.5 瓦，在一小时内心脏可做功多少？这些功 可将一60千克的人匀速举高多少米？例题分析z姚明和你都将一个重为200牛的物体从地 上举到头顶，所用的时间相同。则你和 姚明谁做的功多？谁的功率大？z火车的功率比汽车的功率大得多，火车 做的功就比汽车多吗？