初中功和功率讲义

1教学内容一、功1、定义：如果一个力作用在物体上，物体在这个力的方向上移动了一段距离，力学里就说这个力做了功2、做功的条件：有力（首先找出物体施加的那个力，确定力的大小和方向）；在力的方向上移动了一段距离3、明白不做功的三种情况A.物体受力,但物体没有在力的方向上通过距离(如见课本中的图14—2).此情况叫“劳而无功”.B.物体移动了一段距离,但在此运动方向上没有受到力的作用(如物体因惯性而运动).此情况叫“不劳无功”.C.物体既受到力,又通过一段距离,但两者方向互相垂直，此情况叫“垂直无功”.3、物理符号：W4、计算公式：W=FS5、单位：N.m或者J：1J=1N.m二、功率1、物理意义：表示做功快慢的物理量2、符号表示：P3、定义：单位时间内做功的多少叫功率4、公式：P=tW=Fv(做匀速直线运动时)5、单位：J.s和W（瓦特），1W=1J.s6、功和功率的关系：功率的大小和功的大小没有关系，功和时间的比值才决定功率的大小。三、机械效率1、有用功：有用功是指对人们需要的，有价值的功。而有用功的定义在不同的情况下，有着不同的解释2、额外功：无实用价值而又不得不做的功，叫额外功（比如因为摩擦力而消耗的功，因为动滑轮的重力而做的功等）。3、总功：有用功和额外功的和W总=W有用+W额外4、注意：使用任何机械都不能省有用功。A.对于理想机械(指不计摩擦、机械的重、绳重):W人对机械＝W机械对物体＝W手或W总＝W有.B.对于实际机械:W人对机械(W总)W机械对物体(W有)或W总＝W有＋W额.5、求有用功W有,要看使用机械的目的.①对于竖直方向上提升重物,目的是克服重力做功,故W有＝Gh；②对于水平方向匀速拉(推)物体,目的是克服摩擦阻力做功,故W有＝f阻s物.B.总功(W总)指动力对机械所做的功.其表达式为:W总＝Fs.(F为直接作用在机械上的力)C.额外功(W额)指机械克服额外阻力(对我们无用但不得不做的)所做的功.对于只计滑轮的重而言,W额＝G轮h.26、机械效率①定义有用功占总功的比值,即η＝.②物理意义机械效率是表示机械对总功利用率高低的物理量.若机械效率越大,表示该机械对总功的利用率越高,即机械做的有用功占它所做的总功的比例越大,或者说额外功占总功的比例越小,也说明该机械的性能越好.③机械效率为何总小于1?因在使用机械时,不可避免W额0.所以由W总＝W有＋W额可知:W有W总,即η1.④计算机械效率的各种变形式.A.在竖直方向上提升物体,η＝＝＝＝(对于杠杆:n＝s/h＝；对于滑轮组:n＝s/h,s为动力移动的距离,h为物体提升的高度)注:若只计动滑轮的重,则F＝(G+G轮)/n,机械效率η还可等于,即η＝.B.在水平方向上拉动物体,η＝＝(s物为物体移动的距离,s动力为拉力移动的距离)⑤如何提高机械效率?由η＝＝可知:A.当W有一定时,减少W额,可提高效率.比如影响滑轮组效率的因素有:动滑轮和绳重；绳与轮之间的摩擦.所以,我们可以使用轻质材料做动滑轮或尽量减少动滑轮的个数；还可通过加润滑油来减少轴处的摩擦及使用较细的绳子等措施,以此来提高它的效率.B.当W额一定时,增加W有,可适当提高机械效率.比如,对于同一滑轮组(额外功不变),增加所提物体的重,就会越大,机械效率就会越高.总之,对于滑轮组而言,要提高效率,可增加有用功的同时尽量减小额外功.C.注意事项①机械效率与功率的区别功率是表示机械做功的快慢,功率大只表示机械做功快；机械效率是表示机械对总功利用率高低的物理量,效率高只表示机械对总功的利用率高.因此,功率大的机械不一定机械效率高,如内燃机车的功率是4210W,但它的效率只有30—40%；而机械效率高的机械,它的功率不一定就大,如儿童玩具汽车的电动机效率可达80%,但功率只有几瓦.②机械效率的高低与机械是否省力无内在联系,不能认为越省力的机械效率就越高.练一练1．(05宜昌市)以下事例中，重力做功的是()A.冰球在水平的冰面上滚动B.皮划艇在平静水面快速滑行C.跳水运动员下落D.举重运动员把杠铃举起停在空中静止不动32．如图所示，四幅图是小新提着包回家的情景，小新提书包的力不做功的是哪幅图()3．(05柳州、北海)在图中的几个情形中所提到的力没有做功的是()4．下列各种情况中做功的是()Ａ.用竖直向上的力提水桶在水平面行走Ｂ.用水平力推重物在水平地面上行走Ｃ.运动员举高1800牛的杠铃坚持10秒钟Ｄ.水球重50牛，沿光滑水平面运动10米6．（2011山东临沂）下图所示的过程中，人对物体做功的是（）7．（2011四川广安，卷I第10题）在图的四种情境中，人对物体做功的是（）A．提着水桶在水平地面上匀速前进B．扛着米袋慢慢爬上楼梯C．用力推汽车，汽车没动D．举着杠铃原地不动8．用三种方法来提升同一个重物：a.用不计摩擦的定滑轮将重物提高h；b.用手直接将重物提高h.其中做功大小是：()Ａ.a方式做功最少Ｂ.b方式做功最少C.两种方式做功一样多9．(04湖北宜昌)汽车在平直道路上做匀速直线运动，下列说法中正确的是（）A．汽车的牵引力为零B．汽车所受的摩擦力为零4C．汽车牵引力所做的功为零D．汽车所受的合力为零10．(04山西)以下估测中，基本符合实际情况的是()A.人正常步行的速度约5m/sB.某同学走路时对地面的压强约1.5×103PaC.中学生的体重约50ND.把一个鸡蛋举高1m做的功约0.5J11．某学生用40牛的力将重60牛的铅球抛出5米远，则铅球在空中运动过程中，人对铅球所做的功是：()Ａ．200焦Ｂ．300焦Ｃ．0焦Ｄ．500焦12．重50N的重物，在10N水平力的作用下，沿水平方向移动了5m，那么重力对重物做的功是()A.50JB.250JC.0D.上述都不对13．(05广州市)教学大楼每层楼高为３m，小明提着一重为50Ｎ的箱子，沿楼梯从一楼登上三楼，再沿三楼水平走廊走了４m进入课室，从一楼到课室过程中小明对箱做的总功为()Ａ．0JＢ．300JＣ．450JＤ．500J14．(05盐城市)如图所示，用水平力F拉着重为100N的物体，在水平地面上向左匀速移动了5m，物体所受地面的摩擦力大小为20N，则()A.重力做的功是500JB.拉力大小为100NC.拉力大小为120ND.拉力做的功为100J15.(04天津)如图，在水平拉力F作用下，使重40N的物体A匀速移动5m，物体A受到地面的摩擦力为5N，不计滑轮、绳子的重力及滑轮与绳子间的摩擦，拉力F做的功为（）A．50JB.25JC.100JD.200J（河南）16．如图7所示，用F=50N的水平拉力，通过一个动滑轮，使重为200N的物体A水平向右匀速移动了3m，在这个过程中A．拉力F做了150J的功B．拉力F做了300J的功C．重力做了600J的功D．重力做了1200J的功17.如图所示，用力F拉着滑轮，使重200N的物体A以0.2m/s的速度，在水平地面上匀速运动，弹簧测力计的示数为5N。不计轮重、弹簧测力计重、绳重和轴摩擦，则下列叙述正确的是()A.以滑轮为参照物，物体A是运动的B.物体A前进1m，重力做功200JC.物体A受到的摩擦力为5N二、填空题518．一位重600N的同学背着重40N的书包站在匀速行驶的公共汽车上，当汽车水平驶过100m的距离时，该同学对书包所做的功为______J，汽车底板的支持力对同学所做的功为______J。19．如图所示，拉力F=200牛，拉着物体A以3米/秒的速度在水平地面上匀速运动，则物体B运动的速度为______米/秒，若物体B与水平地面间的摩擦力为90牛，则水平地面与物体A间摩擦力为______牛，拉力F的功率为______瓦，拉力的功率为W20.如图所示，某工人利用滑轮组提升矿井中重800N的物体A，当他所用的拉力F=500N时，物体A在10s内匀速提升2m。若不计摩擦和绳重，动滑轮的重力为N，拉力所做的功是J，物体重力做的功为J，拉力的功率为W。21.如图所示，每个滑轮均重12N，用滑轮组拉着重600N的物体A沿水平方向匀速移动，在40s内物体移动了8m，拉力F所做的功为1280J。若不计绳重及机械内部摩擦，则拉力F的大小为N,B.滑轮组对物体A所做的功为J，拉力的功率为W，物体重力的功率为W。★、(2008·宜昌中考)下列关于功率的说法中，正确的是（）A．物体做功越多，功率越大B．物体做功时间越短，功率越大C．物体做功越快，功率越大D．物体做功时间越长，功率越大15．(05上海市)当两台机器正常工作时，功率大的机器一定比功率小的机器（）A.做功多B.做功少C.做功快D.做功慢18．(05临沂市)班里组织一次比赛活动，从一楼登上三楼，看谁的功率最大。为此，需要测量一些物理量，下列物理量中必须测量的是（）①三楼地面到一楼地面的高度；②从一楼到达三楼所用的时间③每个同学的质量或体重；④一楼到三楼楼梯的长度A．②④D．①④C．①②③D．②③20．(05广东省)如图所示，一个质量为50kg的人，在10s内连续向上跳12个台阶，已知每个台6阶的高度为0.2m，则这个人在这段时间内的功率是（g取10N/kg）（）A.1200WB.10WC.12WD.120W27．甲、乙两个机械，甲的机械效率是70%，乙的机械效率是50%，则()Ａ.甲机械做功省力Ｂ.甲机械做功快Ｃ.甲机械做功多Ｄ.以上说法都不对28．下列关于机械效率的说法中，正确的是()A.越省力的机械，其机械效率越高B.做的有用功越多，机械效率越高C.做的总功越少，机械效率越高D.额外功在总功中占的比例越小，机械效率越高29．用同一个滑轮组来测挂不同钩码时的机械效率，下述结论正确的是()Ａ.钩码较重的一次机械效率较高Ｂ.钩码较轻的一次机械效率较高Ｃ.两次机械效率是一样的D.机械效率与提升高度有关30．(05莆田市)一个滑轮组经改进后提高了机械效率,用它把同一物体匀速提升同样的高度，改进后与改进前相比()A.有用功减少，总功减少B．有用功增加，总功增加C.有用功不变，总功不变D．有用功不变，总功减少32．下面提出的方法中,可以提高滑轮组机械效率的作法是()A.多做有用功B.增加提升的重物质量C.改变绳的绕法D.减少提升的时间33．(04四川)在图所示的滑轮组装置中，所挂重物的重力G=50N，当施加在绳子自由端的拉力为F=30N，重物恰好匀速上升，绳重及一切摩擦均可忽略不计，由此可知（）A.该装置的机械效率为60%B.该装置的机械效率为55.6%C.该装置中动滑轮重为5ND.该装置中动滑轮重为10N34．(04新疆建设兵团)一个工人用如图所示的滑轮组提起2000N的货物，所用的拉力是800N，绳子自由端被拉下4m，下面说法正确的是（）A.总功是3200J，效率是40％B.有用功是8000J，效率是40％C.有用功是3200J，效率是62.5％D.总功是3200J，效率是62.5％35．(05宿迁市)如图（不计绳重与摩擦，且动滑轮重G动小于物重G），用它们分别将重相同的甲、乙两物体匀速提升相同的高度，所用的拉力分别为F甲、F乙，它们的机械效率分别为η甲、η乙。则下列关系正确的是()7A．F甲＜F乙B．F甲＞F乙C．η甲＜η乙D．η甲=η乙36．关于滑轮组的功、功率、机械效率的说法正确的是()A.机械效率越高,做功越多B.功率越大,做功越快C.机械的效率越高,功率越大D.使用机械效率高的机械可以省功37．(05广州市)下列说法中正确的是()Ａ.机械效率越高，机械做功一定越快Ｂ.做功越多的机械，机械效率一定越高Ｃ.功率越大的机械做功一定越多Ｄ.做功越快的机械，功率一定越大