功率大小如何測(cè)

建筑工地上的塔吊．幾分鐘就可以把一車磚吊到樓上（如圖1），如果由人工搬運(yùn)，那么需要很長(zhǎng)時(shí)間，可見，塔吊比人做功快．在物理學(xué)中。用功率表示物體做功的快慢，把力對(duì)物體做的功W與做功所用時(shí)間t的比值叫作功率．公式為P=W/t，若某機(jī)械在單位時(shí)間內(nèi)做功越多，則其功率越大，做功越快，小楠提出問題：“如何測(cè)量功率的大小呢？”

小艾說：“我們現(xiàn)在未接觸過直接測(cè)量功率的儀器，聯(lián)想利用公式v=s/t測(cè)量速度的方法，我們?nèi)钥梢岳棉D(zhuǎn)化法，先測(cè)出力對(duì)物體所做的功W和做功所用的時(shí)間t．再利用公式P=W/t就可以計(jì)算出功率．”小凱補(bǔ)充說：“利用公式P=W/t計(jì)算出的功率是物體在某段時(shí)間內(nèi)做功的平均功率．實(shí)際上，我們平時(shí)提到的功率多數(shù)是平均功率，”小楠又提出問題：“時(shí)間t可以用秒表測(cè)，但力對(duì)物體所做的功W怎么測(cè)呢？”小艾接著解釋道：“我們?cè)谏弦还?jié)已經(jīng)學(xué)過W=Fs，用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出力F的大小，用刻度尺測(cè)出物體沿力F的方向移動(dòng)的距離s，即可計(jì)算出力F所做的功W．”“你真聰明！那我們趕快去做實(shí)驗(yàn)吧，”小楠豎起了大拇指．

三人一起來到實(shí)驗(yàn)室，問題又來了，老師問：“你們準(zhǔn)備測(cè)量什么力做功的功率呢？”小凱立刻說：“咱們就測(cè)一下把地面上的物體提到桌面上時(shí)，拉力對(duì)物體做功的功率吧．”說完，三人設(shè)計(jì)了記錄數(shù)據(jù)的表格并準(zhǔn)備了下面這些實(shí)驗(yàn)器材，彈簧測(cè)力計(jì)、石塊、細(xì)線、刻度尺、秒表．他們?cè)O(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：

1.用刻度尺測(cè)出課桌的高度h，并記錄在表格中．

2.用細(xì)線將石塊系好并掛在彈簧測(cè)力計(jì)的掛鉤上，豎直向上勻速提起石塊，石塊下端剛好離開地面時(shí)用秒表開始計(jì)時(shí)，石塊下端和桌面等高時(shí)停止計(jì)時(shí)，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F和秒表記錄的時(shí)間t，并記錄在表格中．

3.根據(jù)公式W=Fs計(jì)算拉力所做的功W，并記錄在表格中．

4.根據(jù)公式P=W/t計(jì)算出拉力做功的功率P．并記錄在表格中．

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后小楠立刻提出疑問：“咱們實(shí)驗(yàn)中需要使物體勻速上升，若不是勻速直線運(yùn)動(dòng)．對(duì)實(shí)驗(yàn)有影響嗎？”小艾解釋道：“物體處于勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)受到平衡力作用，拉力大小始終等于石塊受到的重力．若不是勻速直線運(yùn)動(dòng)，則拉力與重力不相等，拉力不穩(wěn)定且容易發(fā)生變化．不利于功的測(cè)量．”小楠又提出疑問：“我們可以測(cè)量物體沿水平方向運(yùn)動(dòng)時(shí)力做功的功率嗎？”小艾繼續(xù)回答：“當(dāng)然可以了，只要有力F作用在物體上，且物體沿力F的方向移動(dòng)一段距離，這個(gè)力就做了功，再用秒表測(cè)出對(duì)應(yīng)的時(shí)間．就可以計(jì)算出功率了，”小楠繼續(xù)提問：“樹上的蘋果豎直落到地面上，它的速度在增大，可以測(cè)量蘋果所受重力做功的功率嗎？”小凱思考后說：“蘋果雖然不是勻速下落的，但是其所受重力的大小是不變的，用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出蘋果所受重力的大小，用刻度尺測(cè)出蘋果下落的高度，用秒表測(cè)出時(shí)間，不考慮空氣阻力．利用推導(dǎo)式P=W/t=Fs/t=Gh/t可計(jì)算出平均功率．另外，根據(jù)推導(dǎo)式P=W/t=Fs/t=Fv，可以比較瞬時(shí)功率的大?。O果下落時(shí)速度增大，所受的重力大小不變，根據(jù)P=Fv=Gv可知，蘋果下落時(shí)．重力做功的功率變大．”

學(xué)即用，練一練：

引體向上是同學(xué)們經(jīng)常做的一項(xiàng)健身運(yùn)動(dòng)（如圖2）．該運(yùn)動(dòng)的規(guī)范動(dòng)作是：兩手正握單杠，由懸垂開始，上提時(shí)，下巴必須超過杠面：下放時(shí)，兩臂放直，不能曲臂．這樣上拉下放，重復(fù)動(dòng)作，達(dá)到鍛煉臂力和腹肌的目的，陳強(qiáng)同學(xué)能連續(xù)勻速做16個(gè)規(guī)范的引體向上．課外活動(dòng)小組的同學(xué)現(xiàn)要估測(cè)陳強(qiáng)同學(xué)做引體向上時(shí)的功率：

（1）測(cè)量器材有體重計(jì)、刻度尺、________．

（2）請(qǐng)你簡(jiǎn)要寫出測(cè)量步驟及相應(yīng)測(cè)量的物理量：A.________________________；

B.________________________；

C．________________________．

（3）功率的計(jì)算表達(dá)式：________．

參考答案：（1）秒表 （2）用體重計(jì)稱出陳強(qiáng)的質(zhì)量m 用刻度尺量出陳強(qiáng)的下巴上升的高度^用秒表測(cè)出陳強(qiáng)做16個(gè)引體向上的總時(shí)間t （3）P=16mgh/t