6功功率机械效率

第22课时┃功功率机械效率第22课时┃考点聚焦考点聚焦考点1功定义一个______作用在物体上，物体在这个力的方向移动了一段__________，就说这个力做了功必要因素①作用在物体上的______；②物体在力的方向上移动的________力距离力距离第22课时┃考点聚焦不做功的三种情况示意图特点物体水平方向不受力，因惯性而动物体受力，但静止有力有距离，力的方向与距离的方向垂直举例踢出去的足球推而未动，搬而未起人提水桶水平前进，提水桶的力和重力不做功第22课时┃考点聚焦功的计算表述力与物体在力的方向上通过的距离的________公式W＝________单位________(符号：J)；1J＝1N·m大小把两个鸡蛋举高1m所做的功大约是1J说明做功的过程实质上是能量转化的过程。计算做功多少时，要注意三个“同一”性：即力与物体移动的距离在方向上必须一致、力与物体移动的距离必须对应于同一物体且同一段时间乘积Fs焦耳第22课时┃考点聚焦功的原理内容使用机械时，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________说明①功的原理是一个普遍结论，对于任何机械都适用；②使用机械省力必须费距离，省距离必定费力，既省力又省距离的机械是没有的；③人用理想机械时所做的功(Fs)等于直接用手对重物所做的功(Gh)不省功第22课时┃考点聚焦考点2功率定义________内所做的____物理意义表示做功________的物理量。所以功率大，说明做功________，单位时间内做的功多；功率小，说明做功________，单位时间内做的功少公式P＝单位时间功快慢快慢tWtWtW第22课时┃考点聚焦单位________(符号：____)；换算关系：1kW＝____W，1W＝1J/s备注功率的公式P＝是指平均功率，即在t时间内的平均功率，而不是某一时刻的瞬时功率；当物体在力F作用下，以速度v匀速运动时，有：W＝Fs，v＝s/t，可得：P＝W/t＝Fs/t＝____[点拨]功率表示做功快慢，不表示做功多少；做功多少由功率和时间共同决定。瓦特W103Fv考点3机械效率三种功概念计算方法有用功为了达到目的而必须做的功W有用＝______额外功我们不需要但又不得不做的功W额外＝G动h(适用于滑轮组且不考虑摩擦)总功有用功和额外功______W总＝________第22课时┃考点聚焦G物h(或fs)之和W有用＋W额外认识“机械效率”定义有用功和总功的______，用符号____表示公式______________说明机械效率是一个比值，通常用百分数表示，由于有用功总______总功，故机械效率总________意义机械效率是衡量机械做功性能好坏的物理量，但机械效率的高低与使用机械是省力还是费力无关第22课时┃考点聚焦比值ηη＝W有用/W总小于小于1考点4机械效率的测量名称测斜面的机械效率测滑轮组的机械效率原理η＝________＝________示意图W有用W总GhFs第22课时┃考点聚焦操作沿斜面________拉动物体沿________方向________提升重物工具____________、__________所测量物重G、物体上升高度h、拉力F、测力计移动的距离s得出结论斜面的机械效率与斜面的________和_______有关。斜面越陡、越光滑，机械效率越________a．同一滑轮组，提升重物越多，机械效率越________；b．提升相同重物，滑轮组中动滑轮个数越多，机械效率越________，但越省力竖直匀速匀速弹簧测力计刻度尺倾斜程度粗糙程度高高低第22课时┃考点聚焦评估交流倾斜程度一定的斜面，机械效率与物体沿斜面上升的高度无关滑轮组的机械效率与物体上升的高度和绳子移动的距离无关提高机械效率方法①使接触面变________；②________斜面的倾斜角度①________动滑轮的重；②________摩擦；③________物重公式推导η斜面＝W有用W总＝GhFs＝GhGh＋fsη组＝W有用W总＝GhFs＝GhFnh＝GnF光滑增大减小减小增加第22课时┃考点聚焦[点拨]①利用滑轮组提升重物时，在不考虑绳重和摩擦的情况下，产生额外功的原因是克服动滑轮的自重做功，即W额外＝G动h，滑轮组的机械效率最终可表示为：η＝G物G物＋G动＝G物nF；②利用定滑轮、动滑轮和滑轮组提升相同重物、上升相同高度时，η定＞η动＞η组；③利用斜面提升重物，克服摩擦所做的功为额外功，即：W额外＝fL。第22课时┃考点聚焦知识纵横简单机械的三种功和机械效率图22－1第22课时┃考点聚焦简单机械做功目的有用功(W有用)总功(W总)额外功(W额)机械效率(η)(杠杆甲)提升物体GhFsFs－Gh滑轮组(乙)提升物体GhFsFs－Gh斜面(丙)提升物体GhFsFs－Gh滑轮组(丁)平移物体fs1Fs2Fs2－fs1GhFsGhFsGhFsfs1Fs2第22课时┃考点聚焦命题角度：(1)功的基本概念；(2)通过生活实例考查做功的两个必要因素；(3)功的简单计算；(4)利用功的原理解释生活中的功现象。归类示例第22课时┃归类示例例1[2012·大理]如图22－2所示的情景中，人对物体做功的是()A归类示例类型一功图22－2第22课时┃归类示例点评：本题考查对做功概念的理解，题目典型，难度不大，是中考命题的热点；该类型的习题还会涉及功的简单计算和功的原理。[解析]判断人对物体是否做功：一看是否有力作用在物体上，二看物体是否在力的方向上通过距离。B图中“力与距离垂直”不做功；C图中“有力无距离”不做功，D图中“有距离无力”不做功，故选A。第22课时┃归类示例类型二功率命题角度：(1)对功率概念的理解；(2)功率的物理意义；(3)熟悉生活中的一些机器的功率；(4)设计实验测量功率的大小。第22课时┃归类示例例2[2012·无锡]学习了功率的知识后，小明和几位同学准备开展“比一比谁的功率大”的活动，他们设计了三套方案：①测量出各自的体重、爬楼用的时间和爬楼的高度，算出爬楼的功率并进行比较；②控制爬楼的时间相同，测量出各自的体重、爬楼的高度，算出爬楼做的功并进行比较；③控制爬楼的高度相同，测量出各自的体重、爬楼的时间，算出体重和时间的比值并进行比较。其中可行的是()A．只有①B．只有①②C．只有②③D．①②③都可以D第22课时┃归类示例点评：这个题目的命题立意是将相关物理知识与日常生活中常见的一些现象进行整合，引导师生共同关注生活实际。[解析]测定功率的大小需要测量功的大小与时间的大小，而功的大小可以测出人的质量大小与爬楼的高度，然后算出功率的大小。根据公式P＝Wt＝Ght＝mght，比较时可以采用控制变量法，即可以控制爬楼的时间相同，也可以控制爬楼的高度相同，还可以测量出各自的体重、爬楼用的时间和爬楼的高度，算出功率进行比较。第22课时┃归类示例类型三机械效率及测量命题角度：(1)通过具体事例考查有用功、额外功及总功的含义；(2)探究“滑轮组的机械效率”注意事项及数据处理；(3)探究“斜面的机械效率”注意事项及数据处理；(4)对于不同机械分析判断影响其机械效率的因素。第22课时┃归类示例图22－3例3[2012·绵阳]在探究“斜面的倾斜程度对斜面机械效率的影响”时，某物理兴趣小组的同学提出了三种不同的猜想：A.斜面越倾斜，斜面机械效率越大；B.斜面越倾斜，斜面机械效率越小；C.斜面的机械效率与斜面的倾斜程度无关。他们用如图22－3所示探究装置，在不同的倾斜程度下做了三次实验。请回答下列问题：第22课时┃归类示例(1)每次实验时，斜面的光滑程度和沿斜面被拉的物体应该________(选填“相同”或“不相同”)；改变斜面的倾斜程度是指改变______________________(选填“斜面的长度”、“斜面的高度”或“斜面与水平面的夹角”)；实验时应把物体沿着斜面向上缓缓拉动。相同斜面与水平面的夹角第22课时┃归类示例(2)在以下六个物理量中：被拉物体的重量G；弹簧测力计的拉力F；斜面的长度L；斜面的高度H；物体在斜面上通过的距离s；物体上升的高度h。实验时必须要测量的物理量是______________(只填所测物理量的符号)；用需要测量的物理量符号表示的斜面机械效率的计算式是η＝________。G、F、s、hGhFs×100%第22课时┃归类示例(3)如果猜想C是正确的，则在三次倾斜程度逐渐增大的实验中，由实验数据代入斜面机械效率的计算式得到的值就应该________(选填“逐渐增大”、“逐渐减小”或“基本不变”)；如果在三次倾斜程度逐渐增大的实验中，由实验数据代入斜面机械效率的计算式得到的值逐渐增大，说明实验前的猜想________是正确的。基本不变A第22课时┃归类示例点评机械效率的探究是中考命题的热点，涉及滑轮组、斜面、杠杆的机械效率的考查，命题较全面，综合考查分析归纳、计算的能力。[解析]探究“影响斜面的机械效率的因素”实验采用控制变量法完成。要探究“斜面的倾斜程度对斜面机械效率的影响”要控制其他因素不变，改变斜面的倾斜程度，沿斜面缓慢向上匀速拉动物体，记下测力计的示数，根据公式η＝GhFs×100%计算出不同倾斜程度时斜面的机械效率，然后分析归纳得出结论。第22课时┃归类示例命题角度：(1)重力做功或克服重力做功的计算；(2)有用功、额外功及总功的计算；(3)机械效率的计算；(4)机械效率变化的分析；(5)与功、机械效率相结合的计算。类型四功、功率、机械效率的相关计算第22课时┃归类示例例4[2012·东营]以前，我国北方经常用辘轳将水从井里提上来，如图22－4所示。辘轳的本质是可以连续转动的杠杆。已知吊桶的质量是2kg，容积是8×10－3m3；井中水面到地面的高度为5m，水的密度是1.0×103kg/m3，不计摩擦及绳和摇柄的质量，g取10N/kg。图22－4第22课时┃归类示例(1)当人通过辘轳用20s的时间，将装满水的吊桶从水面匀速提升到地面时，人所做的有用功是多少？人所做有用功的功率是多大？该机械的机械效率是多少？(2)当人通过辘轳将装半桶水(体积为4×10－3m3)的吊桶匀速提升到地面时，该机械的机械效率是多少？(3)根据上面的计算结果，提出改进吊桶的办法，以提高该机械的机械效率。(4)请列举使用该机械比人直接提升吊桶的好处。(答出两条即可)400J20W80%66.7%减小吊桶质量或增大吊桶容积省力，能改变力的方向66.7%第22课时┃归类示例[解析]分析题意知，辘轳的本质是可以连续转动的杠杆，当利用辘轳将水从井里提上来的过程中，克服水重做的功是有用功，人做的功是总功，二者的比值是其机械效率，辘轳机械效率的高低与所提水的多少有关，一次提的水越多，机械效率越高。(1)满桶水的质量：m1＝ρV＝1.0×103kg/m3×8×10－3m3＝8kg，人所做的有用功：W有＝m1gh＝8kg×10N/kg×5m＝400J，人所做有用功的功率：P有＝W有t＝400J20s＝20W。第22课时┃归类示例提升吊桶所做总功：W总＝Fh＝(m1＋m2)gh＝(8kg＋2kg)×10N/kg×5m＝500J，机械效率η＝W有W总＝400J500J＝80%。(2)半桶水的质量m1′＝ρV′＝1.0×103kg/m3×4×10－3m3＝4kg，人提半桶水所做有用功：W有′＝m1′gh＝4kg×10N/kg×5m＝200J，人提半桶水所做总功：W总′＝Fh＝(m1′＋m2)gh＝(4kg＋2kg)×10N/kg×5m＝300J，机械效率η′＝W有′W总′＝200J300J≈66.7%。第22课时┃归类示例例5[2012·成都]如图22－5所示为小刚设计的滑轮组装置。其中滑块A置于表面各处粗糙程度相同的水平面上，动滑轮重G＝10N,重物B的重力GB可改变。下表是小刚在某次使用该装置时记录的一些数据。若不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，跨过滑轮的绳或竖直或水平，A距水平面上的定滑轮、B距水平面均足够远。求：图22－5第22课时┃归类示例时间t0～2s2～4s4～6sGB/N2