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初中三年级物理

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    如图所示,铁明同学向上跳台阶进行晨练,铁明重500N,在10s内匀速连跳12个台阶,每个台阶的高度为0.2m,在这个过程中,已知铁明克服摩擦做功为2800 J,求在此过程中:
    (1)铁明竖直向上跳的平均速度是多大?
    (2)铁明克服重力做功是多少?
    (3)铁明做功的总功率是多大?

    本题信息:2011年专项题物理计算题难度一般 来源:田静文
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本试题 “如图所示,铁明同学向上跳台阶进行晨练,铁明重500N,在10s内匀速连跳12个台阶,每个台阶的高度为0.2m,在这个过程中,已知铁明克服摩擦做功为2800 J,求在此...” 主要考查您对

功的计算

功率的计算

平均速度的计算

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功的计算公式:
功(W)等于力(F)跟物体在力的方向上通过的距离(s)的乘积。(功=力×距离),W=FS。

单位:
国际单位制中,力的单位是N,距离的单位是m,功的单位是N·m,它有一个专用名称叫做焦耳,简称焦,用符号J表示,1J=1N·m。
在利用该公式进行计算时的注意点:
(1)力与物体移动的距离在方向上必须一致;

(2)力与物体移动的距离必须对应于同一物体;

(3)力与物体移动的距离必须对应于同一段时间。

功率的计算公式:
(1)P=W/t,其中P代表功率,单位为W,W代表功,单位为J;t代表时间,单位为s。
(2)因为P=W/t,W=Fs,v=s/t,所以P=W/t=Fs/t=Fv,P=Fv是功率的又一表达式。

公式法计算功率:
     运用时一定要注意三个量的对应关系。“W”一定是对应“t”完成的,不能张冠李戴。单位要统一,P、W、t的单位分别为瓦、焦、秒。
例1 如图所示,铁明同学向上跳台阶进行晨练,铁明重500N,在10s内匀速连跳12个台阶,每个台阶的高度为0.2m。在这个过程中,已知铁明克服摩擦做功为2800J,求出此过程中:

(1)铁明竖直向上跳的平均速率多大?
(2)铁明克服重力做功是多少?
(3)铁明做功的总功率多大?
解析:竖直向上跳的平均速度可以通过向上跳的总高度与所用时间利用速度公式求出,克服重力做功等于重力与高度的乘积,即,总功率可以通过所做的总功和时间利用功率公式求得。
(1)0.24m/s
(2)
(3)

例2在打捞海底沉船时,常用水下机器人潜入水下打捞船上物品,已知ρ海水=1.03×103kg/m3
(1)机器人在水下70m处受到海水产生的压强是多大?
(2)某时刻机器人在水下用竖直向上的力举着体积为0.02m3,密度为2.7×103kg/m3的物体静止不动,求该力的大小。
(3)若机器人在水下运动时,所受海水阻力与速度的关系如图所示,求机器人在水下以0.5m/s的水平速度匀速运动时,机器人水平推进力的功率。

解析:(1)由液体压强公式得,
(2)物体在水下受平衡力的作用,则

(3)由题图可知,海水阻力与机器人的运动速度成正比,当机器人运动速度为0.5m/s时,f=175N 机器人匀速前进时,机器人水平推进力F=f
P=Fv=175N×0.5m/s=87.5W
答案:(1)7.21×105Pa(2)334N(3)87.5W


定义:平均速度来描述物体运动的快慢。它表示的是物体在某一段路程内(或某一段时间内)运动的快慢程度。
公式:表示平均速度,用s表示路程,用t表示时间,平均速度的公式为:=

巧测平均速度:
    测量物体的平均速度,需要测出物体通过的路程s和所用的时间t。路程s用刻度尺测量,时间t用计时的停表、手表等测量,再根据速度公式v=计算出平均速度。但有时可以巧妙的借助于其他已知的距离作参照,而不必用刻度尺去测量路程。

1.测骑自行车的平均速度方法:
     利用学校操场上跑道的长度来测量。学校操场上的跑道长是已知的,如400m的跑道。用手表测出自己慢速、中速、快速骑自行车时通过.400m跑道所用的时间,则可计算出慢速、中速、快速骑自行车时的平均速度。

2.估测汽车的平均速度方法:
     利用路边的里程碑来测量。公路边上都设置有里程碑,它是公路长度的标记。从某一里程碑,如10km处开始计时,当汽车通过 40km的里程碑时结束计时,则汽车通过的路程s: 40km—10km=30km。再根据汽车通过这段路程所用的时间,即可计算出汽车的平均速度。

3.估测火车的平均速度方法:
    利用火车经过铁轨接口时发出的撞击声来测量。我同的铁轨每根长为12.5m。乘火车时总能听到有节奏的“嘎嘎”声。这是火车经过铁轨接口时发出的撞击声。用手表测量时间,从听到某组“嘎嘎”声开始计时,并同时从零开始数“嘎嘎”声:0、l、2、3……如存 1min内数得火车发出80组“嘎嘎”声,则火车住1min内通过的路程s=12.5×80m=1000m。根据路程和时间即可计算出火车在这1min内的平均速度v= 60km/h。

生活中测量速度的方法:
我们可以通过测量物体运动所经过的路程的长度,时间,然后应用公式计算物体运动的速度。
如借助光电计时器(如图)测量小车通过一段距离的时间,从而计算出小车的运动速度。

我们还可以用速度仪等仪器(如图)直接测量物体运动的速度。


对平均速度的理解:
①平均速度用来粗略地描述做变速运动的物体的平均快慢程度,知道了一个做变速运动的物体的平均速度,就大体上知道了它运动的快慢,但不能精确地知道它的运动情况,即不知它何时加速,何时减速,何时中途停留。也不能准确说明物体每时每刻的位置。
②计算平均速度时,必须指明是哪一段路程上或哪一段时间内的平均速度。因为不同路程上或不同时间内的平均速度通常情况下是不同的。
⑧平均速度不是速度的算术平均值,全程的平均速度也不是各段平均速度的算术平均值,应该根据公式用总路程除以总时间去求得。

利用列车的运行时刻表计算平均速度:
     计算做变速运动的物体在某段路程中的平均速度时,一定要用运动物体总共所用的时间,包括静止时所占用的时问。

例2010年4月,福厦高速铁路的开通促进了海两的建设和发展。福州到厦门铁路全程约276km,下表为列车运行时刻表。问:
(1)D6215动车组从福州直达厦门的运行时间是多少?其平均速度是多少?
(2)动车组刹车后还要继续向前滑行一段距离,其原因是什么

解析:(1)

(2)见答案

答案:(1)1.5h   184km/h (2)动车组由于具有惯性,所以它在刹车后还要继续向前滑行一段距离才会停下来。


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