功功率机械效率

功功率机械功率支河中心校陈金龙★常考点一功1．功的定义：物理学中，把力与物体在力的方向上通过的距离叫做功．2．做功的两个必要因素：一是作用在物体上的；二是物体在的方向上移动的．[帮你归纳]力不做功的三种情况：1.有力作用在物体上，但物体没有移动距离.2.有力作用在物体上，物体虽然移动了距离，但移动的距离不是在力的方向上(与力的方向垂直).3.物体由于惯性而移动距离．前两种情况有力无功，即“劳而无功”，第三种情况中，有移动距离但没有力，即“不劳无功”．力力距离3．功的计算：功等于跟物体在力的方向上通过的的乘积．公式：W＝．4．功的单位：，1J＝1N·m.5．感觉功的大小：把一个鸡蛋举高1m所做的功大约是0.5J.6．功的原理：使用机械时，人们所做的功都等于不使用机械直接用手所做的功，即使用任何机械都不省功．[帮你归纳]应用功的公式时：1.分清哪个力对物体做功，计算时F就是这个力.2.公式中的s一定是在力的方向上通过的距离，强调对应关系.3.功的单位“J”(1N·m＝1J)不要与力和力臂的乘积单位(N·m，不能写成J)混淆.4.做功的多少由W＝Fs决定，与物体做匀速运动还是变速运动无关．力距离Fs焦耳(J)★常考点二功率1．功率：与之比叫做功率，它是表示做功的物理量．2．公式P＝，其单位有、．还可以推导出公式，由公式可知，当功率一定时，减小速度，可以增大牵引力，如汽车上坡等．功做功所用时间快慢Wt瓦特(W)千瓦(kW)P＝Wt＝Fst＝F·v·tt＝Fv3．测功率(如爬山、上楼梯等)原理：，需测的物理量有、、．[易错警示]①功率是表示物体做功快慢的物理量，不表示做功的多少．②比较功率的大小时不能只看做功的多少或做功时间的长短．③功率和功是两个不同的概念，做功多，不一定做功快，反之，做功快，不一定做功多．④功率的公式是指在t时间内的平均功率，而不是某一时刻的瞬时功率．人的体重上升高度所用时间P＝WtP＝Wt★常考点三机械效率1．有用功：．2．总功：．3．额外功：．4．机械效率：，表达式：．[帮你归纳]1.任何机械的机械效率都小于1；机械效率只是一个比值，没有单位.2.机械效率一般用百分数表示.3.机械效率与功率不同．机械效率是有用功在总功中的比值，而功率是反映做功快慢的物理量．为达到目的必须做的功利用机械时对机械所做的功不需要但又必须做的功有用功与总功的比值η＝W有W总×100%1.（2016安徽）某家用轿车，重为1.5×104N，当车以72km/h的速度匀速直线行驶了0.5h，消耗汽油3kg，期间车受到的阻力为车重的0.08倍。已知汽油的热值为4.6×107J/kg，在此过程中，求：（1）车通过的路程；（2）牵引力做功的功率；（3）汽车发动机的效率。【答案】（1）36km（2）2.4×104W（3）31.3％2（2015安徽）某同学利用斜面匀速提升重为500N的物体，已知沿斜面的拉力做功为1000J，斜面的机械效率为60%，则物体被提升的高度为m。•解析：由题意可知W总＝1000J，η＝60%，根据η＝W有用／W总可知W有用＝600J，又W有用＝Gh可推得h＝1.2m。3（2015安徽）如图所示，一轻绳绕过定滑轮，一端与粗糙水平桌面上的滑块相连，另一端悬挂一个沙桶。调整桶内砂的质量，当沙桶和砂的总质量m=0.2kg时，沙桶和滑块都做匀速直线运动，速度大小v=0.5m/s。不计滑轮的摩擦，求沙桶和滑块匀速运动时：（1）滑块受到的摩擦力大小;（2）沙桶和砂所受的重力在2s内做的功。解析：（1）由于沙桶和滑块做匀速直线运动，滑块在水平方向上受平衡力的作用，F拉＝f；而沙桶对滑块的拉力F拉与滑块对沙桶的拉力F拉，是一对作用力和反作用力，即F拉＝F拉，；由于沙桶在做匀速直线运动，故F拉＝G桶；故f＝G桶＝mg＝0.2kg*10N/kg＝2N。（2）由于利用定滑轮，故重物移动的速度跟滑块移动的速度相等，2s内重物在重力方向移动的距离为s＝vt＝0.5m/s*2s＝1m，重力做的功为：W＝Gs＝2N*1m＝2J。4（2014安徽）攀岩是一项挑战自然，超越自我的惊险运动。一位攀岩者体重为520N，背着生为8kg的背包，用时40min登上高为9m的峭壁。在此过程中攀岩者对背包做功________J，他做功的平均功率是_________W。（g取10N/kg）7202.255（2014安徽）工人师傅使用一个动滑轮将400N的重物匀速提升3m高处，假如拉力的方向竖直向上、大小为250N，则（）A.拉力所做的功为750JB.机械的效率为80%C.若用该动滑轮提升更重的货物，机械效率将保持不变D.若采用轻质滑轮完成原任务，机械效率将保持不变B6（2013安徽）我国设计的“中华月球车”今年将登陆月球，图为该车的模型。物体在月球表面附近受到的重力仅为在地球表面附近所受重力的1/6，月球车的质量为120kg，它在月球表面受到的重力为N。若它在月球表面上方竖直下落4m，则重力对它做的功为J。7（2012•安徽）如图所示，有一斜面长为L，高为h，现用力F沿斜面把物重为G的物体从底端匀速拉到顶端．已知物体受到斜面的摩擦力为f，则下列关于斜面机械效率η的表达式正确的是（）GhA.=100%fLGhB.=100%(F-f)L.100%().100%GhCFfLGhDGhfLD8（2012•安徽）一辆小汽车在平直公路上匀速行驶，发动机的牵引力为2000N，速度为108km/h．（1）求小汽车匀速行驶时受到的阻力大小．（2）求牵引力在10min内所做的功．（3）若发动机的牵引力用F表示，小汽车的速度用v表示，请推导出牵引力的功率P=Fv．9（2011安徽）某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下：①用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点，在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码，在B点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计，使杠杆保持水平；②竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升(保持0点位置不变)，在此过程中弹簧测力计的读数为F，利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2。回答下列问题：(1)杠杆机械效率的表达式为η=____________。(用已知或测量的物理量符号表示)(2)本次实验中，若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是:__________。(3)若只将钩码的悬挂点由A移至C，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将_________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。10（2011安徽）斜面是一种常见的简单机械，在生产和生活中利用斜面提升物体可以省力。图示为倾角θ=30°的固定斜面，用平行于斜面的拉力F=4N，将一物体从斜面底端匀速拉上斜面，已知物体上升的高度h=1m(1)求拉力F做的功；(2)若斜面的高度H一定，倾角θ可以改变，试推导：在不考虑摩擦时，用平行于斜面的拉力F将重为G的物体匀速拉上斜面顶端，θ越小,F越小。11（2010安徽）现在地震时有发生，于是人们开始重视加固维修房屋，常常可以看到图示的场景。假如该工人通过滑轮把50kg的水泥缓缓提升4m到房顶，所用拉力约300N。该机械的效率约__________。12（2010安徽）某型号汽车发动机的额定功率为6×104W，在水平路面上匀速行驶时受到的阻力是1800N。在额定功率下，当汽车匀速行驶时，求：(1)发动机所提供的牵引力大小；(2)行驶速度的大小；(3)行驶5min牵引力所做的功。典例1★功、功率的计算例1小生同学用100N的推力推动重500N的木箱，使木箱沿推力方向做匀速直线运动，10s内前进了6m．求：小生同学对木箱所做的功和功率．解析：小生同学对木箱所做的功;功率答：小生同学对木箱所做的功和功率分别是600J和60W.【方法点拨】知道小生同学用的推力和木箱沿推力方向移动的距离，利用W＝Fs可求小生同学对木箱所做的功，再根据即可求出功率．W＝Fs＝100N×6m＝600JP＝Wt＝600J10s＝60W.P＝Wt典例2★机械效率的计算例2建筑工人用如图所示的装置把重400N的物体匀速提升3m．所用的手拉力为300N．则该工人所做的有用功为J，总功为J，该滑轮组的机械效率是．若用该装置提升500N的重物，此时滑轮组的机械效率将选填“变大”、“变小”或“不变”)例2图1200180066.7%变大解析：本题考查了滑轮组机械效率的计算以及影响滑轮组机械效率大小的因素．知道提升重物所做的功是有用功，拉力所做的功是总功是解题的关键．有用功；总功；机械效率；由可知，动滑轮重力不变，只增大物重G，滑轮组的机械效率η会变大．W有用＝Gh＝400N×3m＝1200JW总＝Fs＝300N×2×3m＝1800Jη＝W有用W总×100%＝1200J1800J×100%＝66.7%η＝W有用W总＝Gh（G＋G动）h＝GG＋G动学生随堂巩固1．要测量小明通过楼梯上楼时的功率，不需要测量的是()A．身体质量B．通过的楼梯高度C．通过的路程D．上楼所用的时间解析：测人上楼的功率与人通过的路程无关，只与人的体重、人上楼的时间以及人上楼的高度有关．C2．[教材拓展题]以下实例所列举的几个力中，没有对物体做功的是()A．小车在推力作用下向前运动了一段距离B．物体在绳子拉力作用下升高了一段距离C．石头未搬动D．船在水的作用下前进一段距离c3．一个重为2N的皮球从10m高处下落3m的过程中，重力对它所做的功为()A．20JB．6JC．14JD．26J解析：重力对它所做的功W＝Gh＝2N×3m＝6J，故选B.B4．[教材拓展题]如图，小丽和爷爷进行爬楼比赛．他们同时从一楼出发，爬到五楼，结果小丽最先到达．已知小丽的体重比爷爷的体重小．下列说法正确的是()A．爬到五楼时，小丽做的功比爷爷做的功多B．爬到五楼时，爷爷做的功比小丽做的功多C．小丽做功的功率一定比爷爷做功的功率大D．爷爷做功的功率一定比小丽做功的功率大解析：∵小丽的体重比爷爷的体重小，爬到五楼时，高度相同，∴由W＝Gh可知，爷爷做的功比小丽做的功多，故A错误，B正确．∵爷爷做的功比小丽做的功多，但爷爷用的时间比小丽长∴由可知，爷爷做功的功率与小丽做功的功率无法比较，故CD错误第4题图BP＝Wt5．下列关于机械效率的说法正确的是()A．机械效率不可能达到100%B．随着科学技术的发展，机械效率可能会大于100%C．滑轮组的机械效率一定大于动滑轮的机械效率D．杠杆的机械效率一定大于动滑轮的机械效率解析：科技无论怎么发展，机械元件之间摩擦都不能消除，机械效率不可能达到100%，更不会大于100%，故A正确，B错误．滑轮组的机械效率、动滑轮的机械效率、杠杆的机械效率高低，跟机械的重、提起物体的重、摩擦、绳重等有关，在这些不能确定的情况下不能确定哪种机械的机械效率更大一些，故CD错误．故选A.A6．工人站在地面上，用定滑轮将27kg的物品吊运到10m高处，使用定滑轮的优点是．若不计绳重和摩擦，匀速吊运所需的拉力是N；若匀速吊运时的实际拉力是300N，则工人所做的有用功是，定滑轮的机械效率是g取10N/kg)解析：物体重力，定滑轮的实质是个等臂杠杆，使用定滑轮的目的是可以改变施力方向，但不能省力．所以若不计绳重和摩擦，匀速吊运所需的拉力是；若匀速吊运时的实际拉力是300N，，，改变施力方向270270090%G＝mg＝27kg×10N/kg＝270NF′＝G＝270NW总＝Fs＝300N×10m＝3000JW有用＝Gh＝270N×10m＝2700Jη＝W有用W总×100%＝2700J3000J×100%＝90%.实验强化过关实验一探究滑轮组的机械效率★命题角度：1.实验过程中如何拉动弹簧测力计.2.弹簧测力计的读数.3.控制变量法的应用.4.补充表格数据.5.有用功、总功、机械效率的计算.6.分析数据总结结论．例1小李和同学们进行测量滑轮组机械效率的实验：(1)他们按照如图所示的顺序进行实验，其中甲、乙实验用的是同一滑轮组．在实验过程中，应拉动弹簧测力计．匀速(2)他们记录的数据如表所示，丙实验中滑轮组的机械效率为．