功率大小如何測

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，那么需要很長時間，可見，塔吊比人做功快．在物理學中。用功率表示物體做功的快慢，把力對物體做的功W與做功所用時間t的比值叫作功率．公式為P=W/t，若某機械在單位時間內做功越多，則其功率越大，做功越快，小楠提出問題：“如何測量功率的大小呢？”

小艾說：“我們現(xiàn)在未接觸過直接測量功率的儀器，聯(lián)想利用公式v=s/t測量速度的方法，我們仍可以利用轉化法，先測出力對物體所做的功W和做功所用的時間t．再利用公式P=W/t就可以計算出功率．”小凱補充說：“利用公式P=W/t計算出的功率是物體在某段時間內做功的平均功率．實際上，我們平時提到的功率多數(shù)是平均功率，”小楠又提出問題：“時間t可以用秒表測，但力對物體所做的功W怎么測呢？”小艾接著解釋道：“我們在上一節(jié)已經(jīng)學過W=Fs，用彈簧測力計測出力F的大小，用刻度尺測出物體沿力F的方向移動的距離s，即可計算出力F所做的功W．”“你真聰明！那我們趕快去做實驗吧，”小楠豎起了大拇指．

三人一起來到實驗室，問題又來了，老師問：“你們準備測量什么力做功的功率呢？”小凱立刻說：“咱們就測一下把地面上的物體提到桌面上時，拉力對物體做功的功率吧．”說完，三人設計了記錄數(shù)據(jù)的表格并準備了下面這些實驗器材，彈簧測力計、石塊、細線、刻度尺、秒表．他們設計的實驗步驟如下：

1.用刻度尺測出課桌的高度h，并記錄在表格中．

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

3.根據(jù)公式W=Fs計算拉力所做的功W，并記錄在表格中．

4.根據(jù)公式P=W/t計算出拉力做功的功率P．并記錄在表格中．

實驗結束后小楠立刻提出疑問：“咱們實驗中需要使物體勻速上升，若不是勻速直線運動．對實驗有影響嗎？”小艾解釋道：“物體處于勻速直線運動時受到平衡力作用，拉力大小始終等于石塊受到的重力．若不是勻速直線運動，則拉力與重力不相等，拉力不穩(wěn)定且容易發(fā)生變化．不利于功的測量．”小楠又提出疑問：“我們可以測量物體沿水平方向運動時力做功的功率嗎？”小艾繼續(xù)回答：“當然可以了，只要有力F作用在物體上，且物體沿力F的方向移動一段距離，這個力就做了功，再用秒表測出對應的時間．就可以計算出功率了，”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，用彈簧測力計測出蘋果所受重力的大小，用刻度尺測出蘋果下落的高度，用秒表測出時間，不考慮空氣阻力．利用推導式P=W/t=Fs/t=Gh/t可計算出平均功率．另外，根據(jù)推導式P=W/t=Fs/t=Fv，可以比較瞬時功率的大小．蘋果下落時速度增大，所受的重力大小不變，根據(jù)P=Fv=Gv可知，蘋果下落時．重力做功的功率變大．”

學即用，練一練：

引體向上是同學們經(jīng)常做的一項健身運動（如圖2）．該運動的規(guī)范動作是：兩手正握單杠，由懸垂開始，上提時，下巴必須超過杠面：下放時，兩臂放直，不能曲臂．這樣上拉下放，重復動作，達到鍛煉臂力和腹肌的目的，陳強同學能連續(xù)勻速做16個規(guī)范的引體向上．課外活動小組的同學現(xiàn)要估測陳強同學做引體向上時的功率：

（1）測量器材有體重計、刻度尺、________．

（2）請你簡要寫出測量步驟及相應測量的物理量：A.________________________；

B.________________________；

C．________________________．

（3）功率的計算表達式：________．

參考答案：（1）秒表 （2）用體重計稱出陳強的質量m 用刻度尺量出陳強的下巴上升的高度^用秒表測出陳強做16個引體向上的總時間t （3）P=16mgh/t