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功功率机械效率知识要点目标和要求功的原理认识做功的两个必要因素功的计算公式，并能进行有关计算功率的物理意义、表达式，并能进行简单的计算有用功、额外功、总功和机械效率，并能进行简单的计算理解测量滑轮组、斜面的机械效率测量生活中的功率操作一、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．力移动了距离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：(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距离力不省功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________．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%.FnhW有用W总三、功率单位时间内1.定义：物体在____________所做的功，叫做功率．2．公式：____________.3．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________．FvP＝Wt运动时，由W＝Fs，及v＝st，可得P＝______，即在功率一定反比考点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：在下列的四种情境中，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．答案：B例2：如图9-1-1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()图9-1-1A．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．答案：B考点2机械效率测量滑轮组的机械效率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．1．实验原理：η＝W有用W总＝GhF拉s.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．(4)根据推导公式η＝W有用W总＝G物hF·nh＝G物nF＝G物G物＋G动可知，机械效率与绳子的股数n无关．斜面的机械效率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．1．计算式：η＝W有用W总＝GhFs.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测力计移动的距离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9-1-2中的甲、乙、丙所示．图9-1-2(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________．答案：(1)越高(2)72.7%越低(3)90%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9N时，η＝G′hG′h＋G轮h＝9N9N＋1N＝90%.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．3．做功多少和用时都不同时，可以用P＝Wt计算比较功率的大小．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．4．物体在恒力作用下做匀速直线运动时，P＝Wt＝F·st＝Fv.例4：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()A．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．答案：B思路点拨：要看清楚是求功还是求功率，两者不能混淆．(1)已知推力是100N，在推力的方向上小车前进了10m，利用公式W＝Fs代入数值计算即可；(2)已知推力做功用的时间是5s，答案：30030利用公式P＝Wt计算出推力的功率即可．例5：(2013年日照)粗糙水平面上有一个重为100N的物体，用10N的水平推力使其在10s内运动30m，则推力做的功为________J；推力的功率是________W.1．(2013年佛山)如图9-1-3所示，A物体在大小为10N的拉力F作用下，以0.3m/s的速度．向右匀速运动(不计滑轮与细绳的摩擦及重力)，若A物体与桌面间的摩擦力为1N，下列说法错误的是()图9-1-3A．拉力F做功的功率是3WB．B物体的质量是2.7kgC．B物体上升的速度是0.1m/sD．A物体运动1s则B物体克服重力做功3J答案：D2．(2013年揭阳)如图9-1-4所示，某型号挖掘机的质量3000kg，两履带与地面接触的总面积1.5m2.挖掘机在6s内将装满铲斗质量为0.75t的泥石送到岸边，挖掘深度H＝2m．如图乙所示，取g＝10N/kg，求：(1)挖掘机静止在水平地面上不工作时对地面的压强多大？(2)挖掘机每挖一次泥土并水平移送到岸边，对泥土做功多少？(3)若发动机的总功率是20kW，挖泥过程中挖掘机的机械效率多大？图9-1-4解：(1)F＝G＝mg＝3000kg×10N/kg＝3×104Np＝FS＝3×104N1.5m2＝2×104Pa.(2)W有用＝Gh＝7.5×103N×2m＝1.5×104J.(3)W总＝Pt＝2×104W×6s＝1.2×105Jη＝W有用W总×100%＝1.5×104J1.2×105J×100%＝12.5%.3．(2013年广州)效率是30%，水平叉臂面积为1m2的电动叉车(如图9-1-5甲)，托着重量为6000N，底面积为6m2的货物(如图乙)，5s内从A点匀速水平移动到B点，再从B点匀速竖直提升10s到达C点，所用时间及各点间距离如丙图所示，求：(1)A到B过程，货物对叉臂的压强．(2)A到C过程，叉车对货物的支持力做的功．(3)B到C过程，叉车对货物做功的功率．(4)B到C过程，叉车消耗的电能．图9-1-5解：(1)A到B过程中，货物对叉臂的压力为货物的重6000N，受力面积为叉臂面积1m2.由固体压强公式：p＝FS＝6000N1m2＝6000Pa.(2)A到C过程中，叉车对货物支持力只在B到C过程做功，支持力做得功为：W＝Fs＝6000N×1m＝6000J.(3)B到C过程中叉车对货物做功功率为：P＝Wt＝6000J10s＝600W.(4)由(2)知，叉车对货物做的有用功为W＝6000J，其效率为30%，故叉车消耗的电能为：W电＝Wη＝6000J30%＝2×104J.4．(2012年广州)图9-1-6的剪刀剪纸的机械效率为80%，这表示()D图9-1-6A．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5．(2012年茂名)如图9-1-7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：图9-1-7(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？解：(1)箱子对楼板的压力为F＝G＝600N箱子对楼板的压强为p＝FS＝600N0.15m2＝4×103Pa.(2)工人对箱子做的有用功为W有用＝Gh＝600N×12m＝7.2×103J.(3)箱子上升所用的时间为t＝hv＝12m0.4m/s＝30s.根据η＝W有用W总得拉力做的总功W总＝W有用η＝7.2×103J80%＝9×103J拉力的功率为P＝W总t＝9×103J30s＝300W.6．(2011年广州)用图9-1-8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(图9-1-8A．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D7．(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.答案：06001.5