大学物理·力学

功与功率

10 分钟

什么叫「做了功」

物理里的「功」比日常口语严格得多:功 = 力 × 沿力方向的位移,W = Fs。拎着十斤米站着不动,累得满头大汗,物理上却没做功——因为没有位移;拎着米水平匀速走,重力方向的功同样是零,因为位移和提力垂直。费力气不等于做功,这是学物理的第一个「不讲情面」。

功是能量转账的凭条

第一章说能量守恒像存款转账,功就是那张转账凭条:你对物体做正功,它的能量增加(举高杠铃,势能变多);物体克服摩擦力,摩擦做负功,动能变成热。算总账时,「谁做了多少功」一清二楚。

功率:比快不比多

同样的功,谁做得快,谁的功率大:P = W/t,单位是瓦特。中学生快速跑上三楼,升高约 6 米,体重 50 千克克服重力做功约 3000 焦;如果用了 15 秒,功率约 200 瓦——相当于两三台电扇。运动员短时间爆发可以超过 1000 瓦,但谁都维持不久。汽车上坡要换低挡,也是功率的账:发动机最大功率有限,速度降下来,牵引力才能提上去。

常见误区:千瓦和千瓦时

电费单上的「度」是千瓦时——功率 × 时间,是能量不是功率。1000 瓦的空调开一小时用一度电;100 瓦的灯泡开十小时也是一度。买电器看功率,交电费看度数,别搞混。

练一练:和家长一起爬楼梯计时,用体重 × g × 楼高 ÷ 时间估算自己的功率。

小纸条

估算自己上一趟楼的功率(需要体重、楼高、时间三个数)。

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