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第七单元功和机械能第1讲功功率机械效率1．理解功包含两个必要因素．2．理解功的公式、功的计算和单位．3．了解功的原理．4．理解功率的物理意义、计算和单位．5．理解有用功和总功，知道额外功，理解机械效率，能测机械效率．6．了解提高机械效率的途径和意义．一、功距离1．做功：物体在力的方向上移动了__________，就说这个力做了功．2．做功的两个必要因素：一个是作用在物体上的________，另一个是物体在这个力的方向上____________．3．功的计算：力移动的距离(1)功的定义：在物理学中，把力与在力的方向上移动的距离的乘积叫做功．(2)功的定义式：____________.W＝Fs4．功的单位：________，简称焦，符号是________.1J＝1N·m.焦耳J距离力省功5．功的原理：人们使用机械时，省力必然费______，省距离必然费________，也就是使用任何机械都不__________．二、机械效率及各种功1．有用功：(1)定义：对人们有用的功，一般指克服物体重力做的功．(2)计算公式：W有用＝Gh＝________.mgh2．额外功：(1)定义：一般指人对动滑轮、绳子及克服摩擦力做的功．(2)计算公式：W额外＝W总－W有用．3．总功：(1)定义：有用功和额外功之和，一般拉力做的功为总功．(2)计算公式：W总＝Fs＝________.4．机械效率：(1)定义：有用功跟总功的比值．(2)公式：η＝________×100%.(3)任何机械的机械效率都小于100%.Fnh三、功率单位时间内1.定义：物体在______________所做的功，叫功率．2．公式：____________.P＝Wt3．单位：________，简称瓦，符号是W.其他单位：千瓦，符号是kW.瓦特单位换算：1W＝1J/s,1kW＝103W.4．推导式：当物体在力F的作用下，以速度v做匀速直线时，F与v成________．Fv反比考点1功1．不做功的三种情况：(1)物体受力的作用，但没有移动．如小明用力搬石头没搬动．(2)物体不受力的作用，由于惯性移动了一段距离．如足球飞出后，人对足球无作用力，对足球不做功．(3)物体受力作用，也移动了，但移动的距离与力的方向垂直．如提水时水平前进，人对水桶不做功．2．功的计算：(1)使用W＝Fs计算功时，一定要考虑清楚哪一段距离s是在这个力F的方向上移动的距离．(2)计算时单位必须统一．[例1](2011年广安)在下列的四种情境中，人对物体做功的是()BA．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．举着杠铃原地不动思路点拨：判断物体是否做功，关键是看物体在力的方向上有没有移动距离．[例2]如图7－1－1所示，已知物体A和B质量相等，A在粗糙的水平地面，B在光滑的斜面．现它们分别在同样大小的力F作用下沿F的方向分别移动了距离s，则F对物体做的功()B图7－1－1A．对A做的功多C．对B做的功多B．对A和B做功一样多D．条件不足，无法确定思路点拨：由功的定义式W＝Fs知，功等于力与在力的方向移动的距离的乘积．考点2机械效率测量滑轮组的机械效率1．实验原理：η＝W有用W总＝GhF拉s.2．要测量的量：钩码重G、钩码提升的高度h、拉力F拉、绳的自由端移动的距离s.3．实验器材：钩码、铁架台、滑轮、细线、刻度尺、弹簧测力计．4．实验结论：影响滑轮组机械效率的因素有动滑轮的质量、物体的质量、滑轮和绳子间的摩擦．5．实验拓展：(1)必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的是保证弹簧测力计的示数不变．(2)提升同一重物，动滑轮越多的滑轮组，机械效率越低．(3)同一滑轮组，提升的重物越重，机械效率越大．械效率与绳子的股数n无关．W有用Gh1．计算式：η＝斜面的机械效率＝W总Fs.2．影响因素：斜面的倾斜程度、斜面的粗糙程度．3．提升同一重物时，斜面坡度越大，越不省力，机械效率越高．[例3]某实验小组在“测定滑轮组的机械效率”的实验中得到的数据如下表所示，第1、2、3次实验的装置分别如图7－1－2中的甲、乙、丙所示．图7－1－2次数钩码重G/N钩码上升的高度h/m有用功W有用/J测力计的拉力F/N测力计移的动距离s/m总功W总/J机械效率η120.10.20.90.30.2774.1%240.10.41.60.30.4884.3%340.10.41.10.50.55(1)比较第1次实验和第2次实验，可得结论：使用同样的滑轮组，提起的钩码越重，滑轮组的机械效率________．(2)填写实验3中的机械效率，比较第2次实验和第3次实验，可得结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率________．(3)如果绳重不计，摩擦不计，丙图中钩码重为4N时，测力计的拉力为1N，那么当钩码重为9N时，该滑轮组的机械效率是________．思路点拨：(1)使用相同的滑轮组提升不同质量的钩码时，滑轮组做的额外功相同，提升的钩码越重，做的有用功越多，机械效率越高．(2)实验3中，η＝0.4J0.55J≈72.7%.使用不同的滑轮组提升相同的重物时，滑轮组做的有用功相同，动滑轮的个数越多，滑轮组做的额外功越多，机械效率越低．(3)当丙图中钩码重4N时，G轮＝5F－G＝5N－4N＝1N，当钩码重9NG′h9N时，η＝＝G′h＋G轮h9N＋1N＝90%.【答案】(1)越高(2)72.7%越低(3)90%4．物体在恒力作用下做匀速直线运动时，P＝＝考点3功率1．相同时间内，做功多的功率大．2．做功相同时，用时多的功率小．注意：功、功率和机械效率之间没有必然的联系，做功多，功率不一定大；功率大，机械效率不一定高．WF·stt＝Fv.[例4](2011年沈阳)举重是我国的优势体育项目．一位身高180cm的运动员和一位身高160cm的运动员，在挺举项目中用相同时间把同样重的杠铃举起，如果他们对杠铃所做的功分别为W1和W2，功率分别为P1和P2，则下列关系式正确的是()BA．W1＝W2，P1＝P2C．W1W2，P1＝P2B．W1W2，P1P2D．W1W2，P1P2思路点拨：相同时间内，做功多的功率大．功率P＝＝＝208.3W.[例5](2012年泉州)质量为50kg的何勇同学，在一次爬杆比赛中，用12s爬到了5m高的杆顶．(1)何勇受到的重力是多少？(2)何勇在爬杆过程中做了多少功？功率多大？思路点拨：要看清楚是求功还是求功率，两者不能混淆．【答案】解：(1)何勇受到的重力为G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N.(2)何勇做功W＝Gh＝500N×5m＝2500JW2500Jt12s1．(2012年广州)图7－1－3的剪刀剪纸的机械效率为80%，这表示()DA．若动力是1N，则阻力是0.8NB．若阻力是1N，则动力是0.8NC．若动力做功1J，则有0.2J的功用于剪纸D．若动力做功1J，则有0.8J的功用于剪纸2．(2012年茂名)如图7－1－4所示，工人通过滑轮组使重600N的箱子以0.4m/s的速度从地面升到12m高的五楼上．求：(1)若箱子平放时与楼板的接触面积为0.15m2，箱子对楼板的压强为多大？(2)工人吊起箱子的过程中做的有用功是多少？(3)若滑轮组的机械效率为80%，则工人做功的功率为多少？600N0.15m2＝＝300W.W有用W总箱子对楼板的压强为p＝＝(3)箱子上升所用的时间为t＝＝根据η＝W有用7.2×103JW总9×103J【答案】解：(1)箱子对楼板的压力为F＝G＝600NFS＝4×103Pa.(2)工人对箱子做的有用功为W有用＝Gh＝600N×12m＝7.2×103J.h12mv0.4m/s＝30s.得拉力做的总功W总＝＝η80%＝9×103J拉力的功率为P＝t30s3．(2011年广州)用图7－1－5甲、乙两种方式匀速提升重为100N的物体，已知滑轮重20N、绳重和摩擦力不计．则()D图7－1－5A．手的拉力：F甲＝F乙；机械效率：η甲＝η乙B．手的拉力：F甲＜F乙；机械效率：η甲＜η乙C．手的拉力：F甲＞F乙；机械效率：η甲＜η乙D．手的拉力：F甲＞F乙；机械效率：η甲＞η乙4．(2011年广东)在水平地面上，工人用100N的水平推力推动重150N的箱子，4s内前进了6m，在这个过程中，木箱所受的重力对木箱做的功为________J；工人对木箱做的功为________J；箱子运动的平均速度为________m/s.图7－1－606001.55．(2010年肇庆)如图7－1－6所示，动滑轮的重量是G0，物体的重量是G(GG0)，拉力大小是F，将物体匀速提升h，此过程中做的有用功是________，机械效率η＝________；若提起物体的重量变为G1(G1G0)，提升距离仍是h，此时动滑轮的机械效率为η1，则η1________(填“＞”、“＝”或“＜”)η.GhG2F