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第10课时功功率机械效率考点梳理夯实基础考向探究逐个击破考点一功1.功：如果一个力作用在物体上,物体在这个力的方向上通过了一段距离,我们就说这个力做了功。力学中的功包含两个必要因素：一是作用在物体上的,二是物体在力的方向上通过的。力距离考点梳理夯实基础考向探究逐个击破[点拨]不做功的三种情况(其他情况都做功)示意图特点物体在水平方向不受力,因惯性而动物体受力,但静止有力有距离,但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,提水桶的力和水桶的重力不做功考点梳理夯实基础考向探究逐个击破2.功的计算：力学中,功等于力与物体在力的方向上移动距离的乘积,公式为W=,F的单位N,s的单位m,W的单位是J。计算时注意F、s同体、同时、同向。3.功的常见值：①把2个鸡蛋举高1m,做的功大约是1J;②将地上物理课本捡起放到桌上,做功约2J;③一名中学生从1楼到3楼,重力做功约3000J。Fs1.定义：与之比叫功率,它在数值上等于单位时间内做的功。2.物理意义：表示做功的物理量。(注意：用P=Fv计算时,物体要做匀速直线运动)。3.公式：P=,由W=Fs还可推导出P=𝑊𝑡=𝐹𝑠𝑡=考点梳理夯实基础考向探究逐个击破考点二功率功做功时间快慢𝑾𝒕Fv[点拨]做功多不一定做功快,做功快不一定做功多。只有在做功时间相同时,做功多的才做功快。考点梳理夯实基础考向探究逐个击破考点三机械效率1.三种功三种功概念计算方法有用功无论是否使用机械,必须要做的功W有=G物h,W有=fs物额外功使用机械时,我们不需要但又不得不做的功W额=G动h(忽略摩擦和绳重),W额=W总-W有总功有用功和额外功W总=;W总=Fs,W总=Pt之和W有+W额考点梳理夯实基础考向探究逐个击破2.机械效率定义有用功跟总功的,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,故机械效率总提高方法①对于滑轮组：增大物重,减小的自重,减小摩擦;②对于斜面：增大倾角,减小摩擦比值ηη=𝑾有𝑾总小于小于1动滑轮探究一功、功的计算考点梳理夯实基础考向探究逐个击破1.如图10-1所示,斜面长度为0.2m,高度为0.1m,重为10N的小球A从斜面滚下,则重力做功为J,若斜面对小球的支持力为6N,则支持力对小球做功为J。若小球在水平面上运动了0.5m,则重力做功为J。图10-1100[解析]小球A从斜面滚下,重力做功为W=Gh=10N×0.1m=1J。斜面对小球的支持力的方向与斜面垂直,而小球在支持力的方向上没有移动距离,因此支持力对小球做功为0J。小球在水平面运动时,重力的方向与水平面垂直,而小球在重力的方向上没有移动距离,因此重力对小球做功为0J。考点梳理夯实基础考向探究逐个击破2.如图10-2所示,物体重2000N,当它沿水平地面匀速运动时所受的阻力f为240N,若不计滑轮的重与摩擦,使物体以1m/s的速度匀速前进,经过10s时间,拉力的大小F=N,拉力做的功是J。图10-2802400[解析]由题图可知,与动滑轮相连的绳子股数是3,则F=13×f=13×240N=80N。物体通过的距离s物=v物×t=1m/s×10s=10m,绳子自由端移动的距离s=3×s物=3×10m=30m,拉力做的功W=Fs=80N×30m=2400J。探究二功率、功率的测量与计算考点梳理夯实基础考向探究逐个击破3.学习了功率的知识后,林红和爷爷一起做“估测上楼时的功率”的活动,如图10-3所示。图10-3(1)她需要的测量工具分别是：测量上楼时间t的停表、上楼高度h的和人体质量m的。(2)利用所测物理量计算功率的表达式是P=。米尺磅秤𝒎𝒈𝒉𝒕(3)测得林红的质量是50kg,她从1楼爬上3楼,用了20s的时间,每层楼高3m,则林红上楼的功率是W。(g取10N/kg)考点梳理夯实基础考向探究逐个击破150[解析]从1楼上到3楼,上升的高度h=3m×2=6m,林红上楼的功率P=𝑚𝑔ℎ𝑡=50kg×10N/kg×6m20s=150W。(4)林红要和爷爷比赛看谁先从1楼上到6楼,于是两人同时开始向上爬楼,结果林红先到6楼,爷爷后到6楼。已知林红的体重比爷爷的体重小,他俩做的功多的是,功率大的是。(均选填“林红”“爷爷”或“无法确定”)考点梳理夯实基础考向探究逐个击破爷爷无法确定[解析]已知林红的体重比爷爷的体重小,上升的高度相同,由W=Gh可知,林红上楼做的功少。林红先到6楼,爷爷后到6楼,林红上楼用的时间少,则由P=𝑊𝑡可知,他俩上楼时的功率大小无法比较。4.如图10-4所示,林红同学用该装置在20s内将80N的水桶提升3m,拉力F为50N,则拉力的功率为W;若不计绳重和摩擦,则动滑轮的重力为N。图10-4考点梳理夯实基础考向探究逐个击破1520考点梳理夯实基础考向探究逐个击破[解析]由图可知,水桶由2股绳子承担。绳子自由端移动的距离：s=2h=2×3m=6m,拉力做的总功：W总=Fs=50N×6m=300J,拉力的功率：P=𝑊总𝑡=300J20s=15W。拉力做的有用功：W有=Gh=80N×3m=240J,不计绳重及摩擦,由F=12(G+G动)得动滑轮的重力：G动=2F-G=2×50N-80N=20N。5.如图10-5所示,小勇在同一水平路面上先后以1m/s和1.5m/s的速度两次推同一木箱沿直线匀速运动了5m的路程。其中,第一次推箱子的力为F1,所做功的功率为P1,第二次的推力为F2,功率为P2,则F1F2、P1P2。(均选填“”“=”或“”)图10-5考点梳理夯实基础考向探究逐个击破=考点梳理夯实基础考向探究逐个击破6.[2019·江西]如图10-6所示是根据王爷爷驾驶汽车在某段平直高速公路上行驶时记录的数据描绘出的s-t图像。(1)求20~40min内汽车的速度。(2)求0~50min内汽车的平均速度。(3)若汽车以速度v匀速行驶时间t,已知汽车总重为G,匀速行驶时受到的阻力为汽车总重的1𝑛,求汽车在这段时间内的功率。(计算结果用字母表示)图10-6考点梳理夯实基础考向探究逐个击破解：(1)由图像可知,汽车在20~50min内的s-t图像是一条斜线,说明汽车在这个时间段内做匀速直线运动,在20~50min内通过的路程为s2=80km-40km=40km,时间t2=50min-20min=30min=0.5h,则20~50min内汽车的速度v2=𝒔𝟐𝒕𝟐=𝟒𝟎𝐤𝐦𝟎.𝟓𝐡=80km/h。因为汽车在20~50min内做匀速直线运动,所以汽车在20~40min内的速度也为80km/h。考点梳理夯实基础考向探究逐个击破6.[2019·江西]如图10-6所示是根据王爷爷驾驶汽车在某段平直高速公路上行驶时记录的数据描绘出的s-t图像。(2)求0~50min内汽车的平均速度。图10-6解：(2)在0~50min内汽车通过的路程为s=80km,则0~50min内汽车的平均速度v总=𝒔𝒕总=𝟖𝟎𝐤𝐦𝟓𝟎𝟔𝟎𝐡=96km/h。考点梳理夯实基础考向探究逐个击破6.[2019·江西]如图10-6所示是根据王爷爷驾驶汽车在某段平直高速公路上行驶时记录的数据描绘出的s-t图像。(3)若汽车以速度v匀速行驶时间t,已知汽车总重为G,匀速行驶时受到的阻力为汽车总重的1𝑛,求汽车在这段时间内的功率。(计算结果用字母表示)图10-6解：(3)汽车以速度v匀速行驶,则牵引力F=f=𝟏𝒏G,则功率P=Fv=𝟏𝒏Gv。探究三机械效率考点梳理夯实基础考向探究逐个击破7.[2018·巴中]如图10-7所示,用滑轮组将30kg的物体匀速提高1m,拉力F为200N,则有用功为J,滑轮组的机械效率为。若增加所提物体的重力,则滑轮组机械效率(选填“变小”“变大”或“不变”)。(g取10N/kg,不计绳重和摩擦)图10-730075%变大考点梳理夯实基础考向探究逐个击破[解析]由图可知,物体由2股绳子承担。有用功为：W有用=Gh=mgh=30kg×10N/kg×1m=300J。拉力端移动的距离：s=2h=2×1m=2m。拉力做的总功：W总=Fs=200N×2m=400J,滑轮组的机械效率：η=𝑊有用𝑊总×100%=300J400J×100%=75%。增加所提物体的重力时,有用功增大,不计绳重和摩擦,动滑轮重不变,额外功不变,这样有用功在总功中所占的比例增大,滑轮组的机械效率将变大。考点梳理夯实基础考向探究逐个击破8.用如图10-8所示滑轮组拉着重为30N的物体A在水平地面上匀速前进0.2m,则绳子自由端移动的距离为m;若物体A与地面的摩擦力为9N,则拉力所做的有用功是J;若绳子自由端的拉力F=4N,则该滑轮组的机械效率为。图10-80.61.875%考点梳理夯实基础考向探究逐个击破[解析]由图可知,物体由3股绳子拉动,绳子股数n=3。因为物体移动距离s物=0.2m,所以绳子自由端移动的距离：s=3s物=3×0.2m=0.6m,所做的有用功(克服摩擦力做功)：W有用=fs物=9N×0.2m=1.8J。拉力做的功(总功)：W总=Fs=4N×0.6m=2.4J。滑轮组的机械效率：η=𝑊有用𝑊总×100%=1.8J2.4J×100%=75%。9.[2018·宜春模拟]如图10-9所示,工人用平行于斜面向上500N的推力将重800N的物体匀速推上高1.5m的车厢,所用的斜面长是3m。求：(1)推力做的功。考点梳理夯实基础考向探究逐个击破图10-9解：(1)推力做的功W总=Fs=500N×3m=1500J。9.[2018·宜春模拟]如图10-9所示,工人用平行于斜面向上500N的推力将重800N的物体匀速推上高1.5m的车厢,所用的斜面长是3m。求：(2)斜面的机械效率。考点梳理夯实基础考向探究逐个击破图10-9(2)所做的有用功W有=Gh=800N×1.5m=1200J,斜面的机械效率η=𝑾有𝑾总=𝟏𝟐𝟎𝟎𝐉𝟏𝟓𝟎𝟎𝐉=80%。9.[2018·宜春模拟]如图10-9所示,工人用平行于斜面向上500N的推力将重800N的物体匀速推上高1.5m的车厢,所用的斜面长是3m。求：(3)若想增大此斜面的机械效率,可采取什么方法?(答出一种方法即可)考点梳理夯实基础考向探究逐个击破图10-9(3)使斜面的表面变光滑(或通过增大斜面的倾斜角度)。实验突破素养提升突破测量滑轮组的机械效率【实验原理】η=𝑊有𝑊总。【设计和进行实验】1.实验器材：滑轮组、铁架台、细绳、弹簧测力计、刻度尺、钩码。2.滑轮组绕线：由n=𝑠ℎ确定承担对动滑轮及物体拉力的绳子段数,用奇动偶定法确定绕线方式。3.实验中注意绳子的自由端若最终与动滑轮相绕,则需要匀速、竖直向上拉动物体。实验突破素养提升【数据处理和分析】4.设计实验数据记录表格(如下表所示),分析表格数据,可计算出有用功、额外功、总功,及滑轮组机械效率η=𝑊有𝑊总=𝐺𝑛𝐹。实验次数钩码所受的重力G/N提升高度h/m有用功W有/J拉力F/N绳端移动的距离s/m总功W总/J机械效率η123实验突破素养提升5.实验结论：同一滑轮组,提升物体越重,机械效率越高;不同滑轮组提升同一重物,动滑轮越轻(个数少或质量小),机械效率越高。滑轮组的机械效率与提升物体的高度和速度,绳子的段数,省、费力情况均无关。【交流、反思与评估】6.影响滑轮组机械效率的因素：①提升物体的重力;②动滑轮的重力;③绳重、摩擦。7.提高滑轮组机械效率的方法：①增加提升物体的重力;②减小动滑轮的重力;③减小绳重和摩擦等。实验突破素养提升例某小组在“测量滑轮组的机械效率”的实验中得到的数据如下表所示,实验装置如图10-10所示。图10-10(1)实验中应沿竖直方向缓慢拉动弹簧测力计。(2)某同学发现实验过程中边拉动边读数,弹簧测力计示数不稳定,应该静止读数,你认为他的想法(选填“正确”或“不正确”),因为他没有考虑到对滑轮组机械效率的影响。匀速不正确摩擦实验突破素养提升(3)用图丁装置进行实验,得出表