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初中三年级物理

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    跳绳是我市初中毕业生体育测试的项目之一,小华想利用所学的物理知识估测自己跳绳时克服重力的平均功率(不计绳重).
    用体重计测量自己的质量m;
    估测自己平均每次跳起的高度h(人的重心上升的高度);
    (1)用 _________ (填测量器材)记录跳n次所用的 _________ (填物理量与其对应字母).
    (2)数据处理:
    ①自己所受的重力G= _________
    ②每次克服重力所做的功W=Gh= _________ ,则跳n次所做的总功W=nW=_________
    ③则平均功率P=_________
    (3)两人想比较跳绳的平均功率(假设两人跳起的平均高度相同),则
    [     ]

    A.频率相同,体重大的功率大
    B.频率相同,跳的时间长的功率大
    C.体重相同,频率高的功率小
    D.体重相同,跳的时间长的功率大
    (4)小华要想提高跳绳测试的成绩,请你从物理学角度为他提出一条合理的建议:_________
    本题信息:2012年江苏月考题物理实验题难度较难 来源:王素娟(初中物理)
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本试题 “跳绳是我市初中毕业生体育测试的项目之一,小华想利用所学的物理知识估测自己跳绳时克服重力的平均功率(不计绳重).用体重计测量自己的质量m;估测自己平均...” 主要考查您对

功的计算

功率的计算

功率的计算公式的应用

时间的测量

重力的计算

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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


应用:
根据P=W/t,计算W,即W=Pt;根据P=Fv,计算F、v即F=P/v,v=P/F。
功率与力和速度的关系:
    此公式对功率的实际应用有较大的意义。例如汽车发动机的功率一定时,用可知,牵引力与速度成反比。所以汽车爬坡时,司机采用的措施是换挡减速,以获得更大的牵引力。

例:某工人用一个动滑轮将重50N的物体沿竖直方向匀速提升3m,拉力做功的功率为50w,若不计摩擦力和动滑轮重,则绳子自由端移动的速度是______m/s。
解析:由于不计摩擦力和动滑轮重量,拉力做的功就等于不用动滑轮人直接用手将重50N的物体沿竖直方向匀速提升3m所做的功,即。本题要求绳子自由端移动的速度可用两种思路:
(1)由求出做功时间t,再由动滑轮特点可得s=2h,然后由求出速度。
(2)也可由公式
用已知条件中的P和分析求得的F直接求出v。
方法一:绳自由端移动的距离

拉力做的功

绳自由端移动的时间

绳自由端移动的速度

方法二:由=2m/s
答案:2
时间测量:
    通常所说的时间测量包括:时间间隔的测量和时刻的测量。时间的测量工具主要有停表、手表、钟表以及占代用的日晷、沙漏等,如图所示。
    


    此外,在一些要求不太严格的时间测越中,我们也可以用自己的脉搏(或心率)来测量时间,知道自己心脏每分钟的跳动次数,再数出做某件事时自己脉搏跳动的总次数,就可以求…做这件事所用的时间了(注意:必须是在脉搏跳动或心率稳定的情况下)。
机械停表的使用方法及读数:
1.机械停表的使用方法使用前先上好发条,测量时用手握住停表,大拇指按下“开始/停止”按钮,停表指针立即走动,计时开始;再次按下“开始/停止”按钮,停表指针停止走动,指针指示出两次按乐所处时刻经过的时间;测量完成,按动“复位”按钮,秒针和分针都弹回原点(零刻度处)

2.使用机械停表进行读数与记录数据
(1)所测时间超过0.5min时,0.5min的整数倍部分由小圆刻度盘内分针所指示的刻度读出,不足0.5min的部分由大圆刻度盘中秒针所指示的刻度读出,所测的总时间为两针(分针和秒针)示数之和,即t =分针指示数(t1)+秒针指示数(t2)。
(2)停表读数时一般不估读,这是因为停表为机械表,其表针的运行是靠齿轮转动的,指针不可能停在两小格之问,一定停在刻度线上。

3.使用停表时的注意事项
(1)使用停表前应检查停表指针是否与零点对齐,如果不能对齐,应记下此时秒针所指示的数值,并对读数作修正;
(2)不同的停表分盘永数有所不同,在测量前要认真观察:
(3)实验中切勿摔碰停表,以免损坏;
(4)测量完毕,应让停表继续走动,让发条完全放松,恢复到松弛状态。
重力的计算公式:
物体所受的重力跟它的质量成正比,g=,G=mg。(g=9.8N/g)
重力与质量的区别和联系:
质量 重力
区别 概念 物体所含物质的多少 由于地球吸引而使物体受到的力
符号 m G
量性 只有大小,没有方向 既有大小,又有方向
单位 千克(kg) 牛顿(N)
与地理位置的关系 与位置无关 与位置有关
公式 m=ρV G=mg
测量工具 天平 测力计
联系 重力与质量的关系是G=mg(g=9.8N/kg)

重力加速度:
     重力加速度g的方向总是竖直向下的。在同一地区的同一高度,任何物体的重力加速度都是相同的。重力加速度的数值随海拔高度增大而减小。当物体距地面高度远远小于地球半径时,g变化不大。而离地面高度较大时,重力加速度g数值显著减小,此时不能认为g为常数。
     距离地面同一高度的重力加速度,也会随着纬度的升高而变大。由于重力是万有引力的一个分力,万有引力的另一个分力提供了物体绕地轴作圆周运动所需要的向心力。物体所处的地理位置纬度越高,圆周运动轨道半径越小,需要的向心力也越小,重力将随之增大,重力加速度也变大。地理南北两极处的圆周运动轨道半径为0,需要的向心力也为0,重力等于万有引力,此时的重力加速度也达到最大。
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