43、功、机械效率和功率

1功、机械效率和功率一、教学目标1、理解做功的两个必要因素2、理解计算功的公式3、知道功的单位4、理解功的原理5、通过对事例的分析，了解什么是有用功、额外功和总功6、理解什么是机械效率，掌握机械效率的计算7、理解功率的概念及其计算公式8、知道功率的单位二、教学重点1、做功的两个必要因素2、如何判断是否做功3、使用任何机械都要做额外功4、机械效率的计算5、组装滑轮组和计算滑轮组的机械效率6、功率概念的理解三、教学难点1、利用功的公式进行简单计算2、有用功、总功的正确判断,理解机械效率的物理意义3、功率的计算四、基本知识一、功：1、力学里所说的功包括两个必要因素：一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上通过的距离。2、不做功的三种情况：有力无距离、有距离无力、力和距离垂直。巩固：☆某同学踢足球，球离脚后飞出10m远，足球飞出10m的过程中人不做功。（原因是足球靠惯性飞出）。3、力学里规定：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。公式：W=FS4、功的单位：焦耳，1J=1N·m。把一个鸡蛋举高1m，做的功大约是0.5J。5、应用功的公式注意：①分清哪个力对物体做功，计算时F就是这个力；②公式中S一定是在力的方向上通过的距离，强调对应。③功的单位“焦”（牛·米=焦），不要和力和力臂的乘积（牛·米，不能写成“焦”）单位搞混。二、功的原理：1、内容：使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功；即：使用任何机械都不省功。22、说明：（请注意理想情况功的原理可以如何表述？）①功的原理是一个普遍的结论，对于任何机械都适用。②功的原理告诉我们：使用机械要省力必须费距离，要省距离必须费力，既省力又省距离的机械是没有的。③使用机械虽然不能省功，但人类仍然使用，是因为使用机械或者可以省力、或者可以省距离、也可以改变力的方向，给人类工作带来很多方便。④我们做题遇到的多是理想机械（忽略摩擦和机械本身的重力）理想机械：使用机械时，人们所做的功（FS）=直接用手对重物所做的功（Gh）3、应用：斜面①理想斜面：斜面光滑②理想斜面遵从功的原理；③理想斜面公式：FL=Gh其中：F：沿斜面方向的推力；L：斜面长；G：物重；h：斜面高度。如果斜面与物体间的摩擦为f，则：FL=fL+Gh；这样F做功就大于直接对物体做功Gh。三、机械效率：１、有用功：定义：对人们有用的功。公式：W有用＝Gh（提升重物）=W总－W额=ηW总斜面：W有用=Gh2、额外功：定义：并非我们需要但又不得不做的功公式：W额=W总－W有用=G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）斜面：W额=fL3、总功：定义：有用功加额外功或动力所做的功公式：W总=W有用＋W额=FS=W有用／η斜面：W总=fL+Gh=FL4、机械效率：①定义：有用功跟总功的比值。②公式：斜面：定滑轮：动滑轮：滑轮组③有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。通常用百分数表示。某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60%。④提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦。5、机械效率的测量：①原理：②应测物理量：钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S③器材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需刻度尺、弹簧测力计。④步骤：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：保证测力计示数大小不变。⑤结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：A动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。ηW有用W总=ηGhFL=ηGhFS=GhFh=GF=ηGhFS=GhF2h=G2F=ηGhFS=GhFnh=GnF=ηW有用W总=GhFS=3B提升重物越重，做的有用功相对就多。C摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。四、功率：1、定义：单位时间里完成的功2、物理意义：表示做功快慢的物理量。3、公式：=Fv4、单位：主单位W常用单位kWmW马力换算：1kW=103W1mW=106W1马力=735W某小轿车功率66kW，它表示：小轿车１s内做功66000J5、机械效率和功率的区别：功率和机械效率是两个不同的概念。功率表示做功的快慢，即单位时间内完成的功；机械效率表示机械做功的效率，即所做的总功中有多大比例的有用功。五、例题（A组）1、小明用100N的力踢一个重5N的足球，球离脚后在水平草地上向前滚动了20m.在球滚动的过程中A.小明对足球做功2000JB.重力对足球做功100JC.小明对足球做功2100JD.小明和重力对足球做功都是0J2、以下事例中，重力做功的是A.跳水运动员下落B.皮划艇在平静水面快速滑行C.花样滑冰运动员在水平的冰面上滑动D.举重运动员把杠铃举起后停在空中静止不动3、做值日时，小阳将一桶水从一楼提到二楼。此过程中，关于做功的说法正确的是()A．对桶做的功是有用功B．对水做的功是有用功C．对水做的功是额外功D．克服自身重力做的功是总功4、如图所示，在大小为500N的拉力F作用下，滑轮组将800N的重物提升了1m。在此过程中:A．做的有用功是500J;B．做的总功是800J;c．滑轮组的机械效率是62．5％;D．滑轮组的机械效率是80%.PWt=45、对于功、功率、机械效率的理解，下列说法中正确的是()A．功率大的机器做功一定多B．做功快的机器功率一定大C．做功快的机器机械效率一定高D．做有用功多的机器机械效率一定高6、关于功率概念的理解，下列说法中正确的是（）A．功率大的机械做的功多B．功率大的机械做功时用的时间少C．单位时间内完成的功越多，则功率越大D．省力多的机械功率大7、售货员用120N的水平力，推着500N的售货车在水平路面上前进了30m，用了40s的时间，则它所做的功和功率分别为：A、3600J，375W;B、3600J，90W;C、1800J，465W;D、1500J，375W.六、练习（A组）1、下列现象中，力没有对物体做功的是A．用力将铅球掷出B．将书包背上楼C．骑自行车匀速前进D．人提着水桶在水平路面上行走2、下列几种情况下，没有力对物体做功的是（）A.在光滑水平面上匀速运动着的小球B.某人从山脚跑到了山顶C.汽车沿着斜面向上匀速行驶D.起重机吊着重物匀速下降3、在下面的哪个情景中，人对物体做了功A．小强举着杠铃静止不动B．小明用力搬石头，但没有搬动5C．小华背着书包静立在原地D．小红把物理书从抽屉中拿到课桌上4、在下列哪一种情况下力对物体是做了功的（）。A．用力推讲台，讲台没有动．B．人提水桶沿水平地面行走．C．沿斜坡方向把物体拉上去．D．天花板上的电线吊着电灯．5、下图所描述的力，对物体做功的是6、某人背一个重50N的书包从一层匀速上到二层，每层楼高3m、楼梯长5m,则人肩的力对书包做功A．150JB．600JC．200JD．250J7、搬运工人用200牛顿的水平力，把重700牛顿的物体，沿水平地面推动5米远．在此过程中，工人做的功为:A．4500焦;B．3500焦;C.1000焦;D.2500焦.8、某同学把一本初中物理课本从课桌旁的地面上拿到桌面上，则该同学对物理课本所做功的大小最接近于：Ａ．0.2J;Ｂ．2J;Ｃ．200J;Ｄ．2000J.9、放学后，某同学背着重40N的书包沿水平路面走了200m，又登上大约10m高的四楼才回到家，则他在回家的过程中对书包所做的功约为：A0J;B400J;C2000J;D2400J.10、晓亮同学从地面走上10m高的四楼教室，估计他克服重力做的功约为:A．0J;B．500J;C．5J;D．5000J.611、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500J;B.拉力大小为100N;C.拉力大小为120N;D.拉力做的功为100J.12、起重机将重2×103N的货物匀速吊起18m，然后又在水平方向上将货物匀速移动2m，在这一过程中，起重机拉力做功：A.4×103J;B.4×104J;C.3.6×104J;D.3.2×104J.13、奥运会举重冠军杨霞在比赛时，第一阶段把100kg的杠铃很快的举过头顶，第二阶段使杠铃在空中稳稳的停留了3s，三名裁判都亮出了白灯，这次举重成功，关于她举重时对杠铃做功的情况，下列说法中正确的是：A.她在第一阶段内没有做功;B.她在第二阶段内没有做功;C.她在两个阶段内一直都在做功;D.她在两个阶段内一直都没有做功.14、功的单位是焦，那么做功5J的意思是：A.作用在物体上的力是2N，物体在力的方向移动3m，力做功为5J;B.物体在5N的力作用下，在水平方向移动1m，该力做功为5J;C.1N的力作用在物体上，物体在这1N力的方向上移动了5m，该力做功5J;D.物体在3N的力作用下，沿力的方向移动2m，该力做功为5J.15、对功的理解下列说法正确的是：A.作用在物体上的力越大，力所做的功越多;B.物体通过的路程越长，作用在物体上的力对物体做功越多;C.有力作用在物体上，此力对物体一定做功;D.有力作用在物体上，物体在这个力的方向上通过了距离，这个力才对物体做了功.716、关于简单机械下列说法中正确的是Ａ．定滑轮不仅能改变力的大小而且能改变力的方向Ｂ．使用滑轮组不仅省力而且省功Ｃ．轮轴是一种省力机械Ｄ．斜面是一种省力机械17、关于机械效率，下列说法中正确的是：A、做功越多的机械，机械效率越低;B、越省力的机械，机械效率越高;C、总功相同的情况下，额外功越多的，机械效率越低;D、只要设计合理，对机械精密加工，机械效率可达100%.18、用一个重8N的动滑轮，下面挂40N的重物，用24N的拉力拉绳子的自由端，使重物匀速上升3m，则这个动滑轮的机械效率是：A.100％;B.83.3％;C.60%;D.56.5%.19、下列说法正确的是：A.用水桶从井中提水的时候，对桶做的功是有用功;B.用水桶从井中提水的时候，对水做的是总功;C.桶掉到井里，从井里把桶捞上来的时候，对桶做的功是有用功;D.桶掉到井里，从井里把桶捞上来的时候，桶里带了一些水，对桶和水做的功是有用功.20、某同学用实验的方法测定动滑轮的机械效率，得到以下几个答案，其中有可能的是：A.0.75%；B.75%；C.100；D.101.5%.21、一台机器的机械效率为80％，当它完成1000J的总功时，所做的有用功为：Ａ．1000J;Ｂ．800J;Ｃ．400J;Ｄ．200J.22、建筑工地上，起重机几分钟内就能把所需的砖送到楼顶，如果人直接用滑轮组来提升则需要几个小时，其原因是：A．起重机的功率大，做功多;B．起重机的机械效率高，做功慢;C．起重机的功率大，做功快;D．起重机的机械效率高，做功多.823、用滑轮组提起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％.24、用如图滑轮组提升重物，在10s内将质量为100kg的物体匀速提升2m。已知工人向下的拉力为480N，则下面说法中错误的是：A、绳子自由端被拉下6m;B、工人做功的功率是288W;C、工人所做的有用功是1960J，总功是2880J;D、滑轮组的机械效率是51%.25、如图所示，用滑轮组把重为200N的货物提到9m高的楼上，所用拉力为80N则总功和滑轮组的机械效率分别是A．1800J83．3％;B．2160J83．3％;C．1400J80％;D．1800J80％.26、有甲乙两台机器，甲做的功是乙做功的2倍，而乙做功所花的时间是甲的一半，由此可知（）。A．甲做功快．B．乙做功快．C．甲、乙做功一样快．27、两台机器的功率之比为5:4，若它们做的功相等，则所用时间之比为：A、5:4;B、4:5;C、1:1;D、16:25.28、两名运动员，甲比乙高，如果他们举起相同质量的杠铃所用时间相等，则：A．甲做功较多，功率较大;B．甲做功较多，功率较小;9C．甲做功较多，甲、乙功率相等;D．甲、乙做功相等，乙的功率较大.2