2019届中考物理专题复习讲座4机械功、功率、机械效率试题.docx

机械功、功率、机械效率要点索引：1、把握机械功的定义、单位、公式及应用。2、 理解功率的定义、功率的公式、运用功率的公式解题。3、 知道机械效率的定义及公式，会用机械效率公式解题。同学们，我们在上一讲中讨论了简单机械相关知识点，本讲中我们将要讨论机械功与功率、机械效率方面的知识点与考点。本讲的内容较多，在历年中考试卷中所占的比例也不小，试题形式可以为填空、选择形式的基础性的考查，也可以是实验探究性考查，比如如何测定滑轮组的机械效率；另外，关于功与功率的计算、机械效率的计算，也可以作为计算题或压轴题来考查，出现频率较高，我们要注意了！下面我们用七步教学法为大家梳理本讲涉及到的重点知识与考点，助你中考金榜题名！1、 基础点睛：1、 对做功的理解定义：一个力作用在物体上，且使物体在力的方向上通过了距离，那么，这个力就做了功。 做功的必要条件：（1）有力作用在物体上；（2）、使物体在力的方向上通过了距离。下列三种情况，人的拉力都做了功，因为都符合做功的两个必要条件如下图所示。 那么，那些情况下人虽说用了力，但没有做功呢？做功的两个必要条件缺一不可，要判断物体是否做功，就要严格对照这两个条件。 如上所示，A图中人提着水桶在水平地面移动，B图中运动员举着杠铃不动，C图中人没有搬动石头，D图中人通过滑轮组没有提升动重物，这些情况下人都用了力，但不符合做功条件，因此没有做功，同学们请思考，他们都缺少哪个条件呢？有时人虽说有了功劳，出了力气，但没有做功。2、 求功的公式从上面的分析可知，做功需要符合两个必要条件，根据这两个条件，物理学中给出了求功的公式: W = F S 上式中，F表示作用在物体上的力，单位为N，S表示物体在力的方向上通过的距离，单位为m，这样，W表示功，单位是牛.米，它有一个专门的名称-焦耳，焦耳也是能量的单位，符号为J,1牛顿米=1焦耳，即：1N.m = 1J.3、 功率功率是表示人或物体做功快慢的物理量，比如人搬同样多的砖头上到三楼，有的搬的快，有的搬的慢，也就是说做同样多的功，用时的长短不同，用时短的，单位时间内做的功就多，我们就说功率大些。物理学中，根据功率的定义，可以给出求功率的公式： P = ， 式中W表示功，单位是J，t表示做功的时间，单位是s,那么，P得到单位就是J/s, 1J/s = 1瓦特 = 1瓦 =1（W）4、 功的原理：功的原理就是使用任何简单机械，只能省力，不能省功；例如，一个人可以利用滑轮组提升一个重物，虽说可以省力，把原本提不动的物体提起了，但不能省功，若要考虑摩擦和滑轮自重，不光是不能省功，还要多做一些无用功。5、 机械效率 要搞懂机械效率，就需要先弄懂几个专用名词：（1） 有用功：必须要做的，对我们有用的功，相当于不用机械，人直接把物体提升或拉动所做的功，可以记为：W有 = F . S（或Gh）（2） 额外功：并非我们需要的但又不得不做的功叫做额外功;如下图中克服滑轮组自重和摩擦所做的功。（3） 总功：有用功和额外功之和叫总功，用W总表示；相当于下图中的人拉绳子全程所做的功。（4）机械效率： a.概念：通常用有用功在总功中占的百分比来表示，叫做机械效率。b.公式：=c.滑轮组机械效率的影响因素由公式 = 当物重G物保持不变时，物重越重时，机械效率越高。当物重G物保持不变时，动滑轮重力越大，机械效率越低。提高机械效率的方法有：（a）.减轻机械的自重。（b）.保证机械的良好润滑，减小摩擦力。2、 夯实小练 同学们，上面我们梳理了本讲的知识点，在中考中基础性的考查还是占有很大的成分，每位考生必须重视，下面我们来上几题，让你练练手，夯实我们的基础吧。 1、以下实例，力对物体做功的是（ ）A举重运动员举着杠铃不动 B小明将水桶从地面上提起 C吊车吊着货物在空中水平匀速移动 D用力搬桌子而未搬起答案：B; 解析：A、举重运动员举着杠铃不动，这样是有力但无距离，没有做功，不符合题意；B、将水桶从地面上提起，是在力的方向上移动一段距离，对物体做功了，符合题意；C、虽然有力也有距离，但此距离不是在力的方向上，力与距离垂直，没有做功，不符合题意；D、搬桌子而未搬起，有力而无距离，没有做功，不符合题意2、小明放学后，背着重40 N的书包沿水平路面走了200m。又登上大约10 m高的四楼的楼梯才回到家。则他在回家过程中对书包所做的功为 ( ) A0 J B400 J C2000 J D2400 J答案：B；解析：小明在水平路面上行走的过程中，书包通过的距离不在背力方向上，故这一段不做功；上楼过程做的功WFs40 N10 m400 J。3、用测力计沿水平方向两次拉着同一物体在同一水平面上运动，两次运动的s-t图象如图所示，其对应的测力计示数分别为F1和F2，功率分别为P1和P2，则它们大小关系正确的是（ ）AF1F2 P1P2 BF1=F2 P1P2CF1=F2 P1P2 DF1F2 P1P2答案：B； 解析： （1）木块两次都进行匀速直线运动，拉力等于滑动摩擦力，滑动摩擦力相等，拉力F相等。（2）从图象中可以判断出，第次的运动速度v较小，根据公式P=Fv，当拉力相等时，速度越大，拉力的功率越大，即P1P2。4、-斜面长5m，高1m，工人用沿斜面方向400 N的力把重1600 N的集装箱匀速推到车上，推力对集装箱做的功是_J，斜面的机械效率是_。答案：2000；80； 解析：推力对集装箱做的功是总功：400 N5 m2000 J，1600 N1 m1600 J，。 三、经典呈现：为了让广大考生对本次课程所涉及到的知识点进一步了解，我们收集了近两年中考出现的经典题目，主要是考卷中的压轴题，展示给广大考生，开拓我们的视野，训练我们的发散思维能力，以便轻松应对考试喽。1、如图所示，质量不等的甲、乙两球（m甲m乙）从顶端分别沿固定光滑斜面体的a、b两侧滚到各自的底部，则在它们整个运动过程中有（ ）A. 甲球的重力所做的功少些 B、两球的重力所做的功一样多C、它们运动到斜面底部时，乙的速度大些D、它们运动到斜面底部时，两球速度一样大答案： D；解析：（1）物体下滑过程中只有重力做功，WGhmgh，m甲m乙，高度相同，W甲W乙，故AB错误；因为高度相同，不论质量大小，所以滑至底端时的速度相同，故C错误，D正确。这个规律同学们可要记住哟。2、如图所示，甲、乙两个容器形状不同，现有两块完全相同的金属块用细线系着分别浸没入同样深度，这时两容器的水面相平齐，如果将金属块匀速提升一段位移，直到金属块提离水面，不计水的阻力，则（ ）A. 在甲容器中提升时，拉力做功较多B. 在乙容器中提升时，拉力做功较多C. 在两个容器中提升时，拉力做功相同D.做功多少无法比较答案; A;解析： 设要将金属匀速提离水面，要经过两个阶段：1金属在水中上升，最后金属的上表面到达水表面，运行距离h1，拉力F1GF浮，故此过程中，拉力做功W1（GF浮）h1；2金属逐渐出水面，最后金属的下表面到达水表面，运行距离h2，拉力F2GF浮，此过程中浮力是变化的，F浮12F浮，平均拉力F2G12F浮，故此过程中，拉力做功W2（G12F浮）h2；由可得，拉力做的总功：W总W1W2（GF浮）h1（G12F浮）h2，在甲乙两图中，因为甲的上表面面积大，所以当金属出水面时，甲水面下降的比较少，甲的h2比乙的h2大，而甲乙图中的h1、G、F浮都是相同的，所以在甲容器中提升时，拉力做功较多。 3、为了将放置在水平地面上重为100N的物体提升一定高度，设置了图甲所示的滑轮组装置。当用图乙所示随时间变化的竖直向下的拉力F拉绳时，物体上升的速度v和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图丙和丁所示。不计绳重和绳与轮之间的摩擦。下列说法正确的是（ ）A.0s1s内，物体做匀速直线运动B.2s3s内，拉力F的功率是200WC.1s2s内，拉力F做的功是375JD.2s3s内，滑轮组的机械效率是62.5%答案：C; 解析：A、由图丙可知，在01s内，物体的速度为0，处于静止状态，故A错；B、由图丙可知在23s内，重物做匀速运动，v35m/s，由图乙可知此时拉力F340N，由图甲可知，从动滑轮上直接引出的绳子股数（承担物重的绳子股数）n3，所以拉力端移动速度v33v335m/s15m/s，拉力做功功率（总功率）：P总F3V340N15m/s600W，故B错误；C、由图乙可知，在12s内，拉力F250N，由图丁得出重物上升高度h22.5m，拉力端移动的距离s23h232.5m7.5m，拉力做的功：WF2s250N7.5m375J，故C正确；D、在23s内，滑轮组的机械效率：W有用W总Gh3F3s3Gh3F33h3G3F3100N340N100%83.33%，故D错误。四、思维拓展 上面我们点出了经典的题型，为了让广大考生检测自己对本次所讲的知识点理解情况，下面列出了几题，让同学们自己去做，拓展我们的思维，看看自己是否能够把握经典的题型，这对完成考卷中的压轴题大有好处呢。1、如图所示，用10N的力F沿水平方向拉滑轮，可使物体A以0.2m/s的速度在水平面上匀速运动。弹簧测力计的示数恒为2N（不计滑轮、测力计、绳子的重力，滑轮的转轴光滑）。下列说法正确的是（ ）A.物体A受到地面的摩擦力是3N，水平向左B.在2s内，绳子对A做的功为4JC.滑轮移动的速度是0.4m/s D.拉力F做功功率为1W答案： D；解析:A、不计滑轮的摩擦和重力，以动滑轮为研究对象，则两段绳子向右的拉力与向左的拉力平衡，所以2F拉F，则A物体对滑轮的拉力F拉1/2F1/210N5N；力的作用是相互的，所以滑轮对A的拉力也为5N；弹簧测力计的示数恒为2N，因拉滑轮时，物体B始终处于静止状态，则测力计对B向右的拉力与A对B向左的摩擦力平衡，所以fA对BF示2N；力的作用是相互的，所以，物体B对A的摩擦力为2N，方向向右；物体A向左匀速运动，同时地面对物体A还有向右的摩擦力，由力的平衡条件可得：F拉fB对Af地，所以物体A受到地面的摩擦力：f地F拉fB对A5N2N3N，方向水平向右，故A错；B、绳子对A的拉力F拉5N，2s物体A移动的距离为sAvAt0.2m/s2s0.4m，绳子对A做的功WAF拉s5N0.4m2J，故B错；C、因拉力F作用在动滑轮的轴上，费力但省一半的距离，所以拉力端的移动速度（滑轮移动的速度）等于物体A移动速度的12，则滑轮移动的速度v12vA120.2m/s0.1m/s，故C错；D、拉力做功的功率PWtFstFv10N0.1m/s1W，故D正确。故选：D。2、（综合）用如图甲所示的滑轮组从水中提升物体M，已知被提升的物体M质量为76kg，M的体积为3103m3，在物体M未露出水面的过程中，绳子自由端的拉力F将物体M以0.5m/s的速度匀速提升了10m的高度，此过程中，拉力F做的功W随时间t的变化图象如图乙所示，不计绳重和摩擦力大小（g取10N/kg）。下面分析不正确的是（ ）A. 此过程中，绳子自由端的拉力F大小为400NB. 动滑轮重力为70NC. 当物体M没有露出水面时，动滑轮下端挂钩上绳子的拉力为730ND. 当物体M没有露出水面的过程中，该滑轮组提升货物的机械效率为95%。答案;D; 解析如下：A、由vs/t得，物体运动的时间：ts/v10m/0.5m/s20s，根据图乙可知，此过程中绳子自由端拉力F做的总功是8000 J，由图知，滑轮组由2段绳子承担物重，所以s2h210m20m，由W总Fs得，拉力FW总/sW总/2h物8000J/210m400 N，故A正确；B、因为匀速提升物体，对滑轮组受力分析可得：F12（F绳G动），则动滑轮的重力：G动2FF绳2400N730N70 N，故B正确；C、物体M的重力：G物mg76kg10N/kg760 N；由于物体未露出水面，完全浸没在水中，所以V排V物，则物体受到的浮力：F浮水gV排水gV物1103kg/m310N/kg310-3m330 N，当物体在水里匀速上升时受三个力的作用，物体的重力、浮力和动滑轮下方绳子的拉力，处于三力平衡，即F绳F浮G物，则F绳G物F浮760N30N730N；故C正确；D、动滑轮下方绳子的拉力所做的功为有用功，则有用功：W有用F绳h物730N10m7300 J，滑轮组提升重物的机械效率：W有用/W总100%7300J/8000J100%91.25%；故D错误。3、(中考压轴题）用滑轮组匀速提升重为2000N的物体，作用在绳子自由端的拉力大小为625N，拉力做功的功率为1250W，滑轮组的机械效率为80%，不计摩擦与绳重，求：(1)重物上升的速度； (2本滑轮组用几段绳子悬挂动滑轮？答案： (1)重物上升的速度为0.5m/s； (2) n=4解析：（1）：总功W总是拉力F所做的功，即可以用Fs求出，也可以由拉力做功的功率求出，在t时间内，则。而有用功则是克服物重所做的功，;而v为重物上升的速度，即我们要解答的问题， ，比较两个总功表达式，结合机械效率的公式；得到如下解题过程： 滑轮组的机械效率， 。 则：重物上升的速度为0.5m/s。 第2问的突破口是：如何确定悬挂动滑轮绳子的段数，本来最简单方法就是看图，数数有几根绳悬挂动滑轮即可，而本题连图都没有，显然不行。我们不要忘记在滑轮组题目中永远隐含的条件是物体升高的距离h与拉力F移动距离S之间满足S=nh,再考虑绳子自由端的移动和重物上升所用时间相同，就可以得到绳端，即拉力运动的速度; 拉力做功的功率：， 绳端即拉力运动的速度：=2m/s。 绳端前进的速度是重物上升速度v的4倍，说明重物是被4根绳拉住。5、 考点梳理本次讲座的内容在初中阶段属于重点和难点，在中考试卷中所占的分值也不低。那么，命题人会出什么样的题目来考查我们呢？下面我们就来梳理一下涉及到本章的考点。考点一：基础性考查：对功、功率、机械效率是否能够正确理解。我们在复习的过程中，一定要对上述三个概念正确的理解，比如机械效率定义中的有用功、总功是否真正理解，看下面的例题.例：关于机械效率，下列说法中正确的是（ ）A机械做功越快，机械效率越高B机械所做的总功越少，机械效率越高 C机械做的有用功在总功中占的百分比越大，机械效率越高 D使用机械时，所用动力跟物重的比值越小，机械效率越高答案：C; 解析：A、机械做功越快，表示功率越大，单位时间内做的功越多，但机械效率不一定就高，故此项不符合题意；B、从机械效率公式可知，总功多，机械效率的大小还要看有用功的大小，故此项不符合题意；C、总功包括有用功和额外功，有用功在总功中占比例越大，机械效率越高，故此项正确符合题意；D、使用机械时，所用动力跟物重的比值与有用功占总功的比例没有关系，故此项说法不对，不符合题意。考点二：把探究滑轮组的机械效率作为实验题来考查，看我们可能把握测定滑轮组机械效率的细节问题，如果作为实验题来考查，此题的分值要占5-7分，大家一定要留神了，请看下面的例题。 例：某实验小组探究影响滑轮组机械效率的因素的实验装置如图所示，实验数据如下表。若不计摩擦，比较1和2两次的实验数据，可以看出滑轮组的机械效率与 有关；比较1和3两次的实验数据，可以看出滑轮组的机械效率与 有关。 答案：动滑轮的个数（或动滑轮的总量） 提升的物重请大家动动脑筋，探讨一下本题是怎么解出来的吧。考点三：命题人在功与功率方面出一道计算题，如果作为计算题，一般就不会在同一试卷中再出实验探究题了，请看下面的例题。例、某型号汽车发动机的额定功率为6104W，在水平路面上匀速行驶时受到的阻力是1800N。在额定功率下，当汽车匀速行驶时，求：（l）发动机所提供的牵引力大小；（2）行驶速度的大小；（3）行驶5min牵引力所做的功。解析：（1）因为汽车匀速行驶，受平衡力作用；由二力平衡知识得：F=f=1800N；（2）由得：；（3）已知：t=5min=300s，行驶5min牵引力做功：。答：发动机所提供的牵引力为1800N，行驶速度为33.3m/s，行驶5min牵引力所做的功是1.8107J。6、 真题检验亲爱的同学们，上面我们对本讲的考点进行了梳理，你可感觉到本讲的知识点在各类考卷中出现的几率非常大吧，下面我们再来看看近两年中考卷中对上述的知识点是怎么考的吧，请你动笔做一下，对自己进行一次检验吧！1、（2017中考）指甲刀是生活中常用的小工具，如图所示，它包含三个杠杆，关于这三个杠杆的说法正确的是（ ）A. 一个省力杠杆，两个费力杠杆B. 一个费力杠杆，两个省力杠杆C. 三个都是省力杠杆 D、三个都是费力杠杆答案：A；解析：杠杆ABC，支点是B，动力臂大于阻力臂，是一个省力杠杆；杠杆OED，支点是O，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，杠杆OBD是费力杠杆，杠杆ABC是一个省力杠杆，故A正确。故选：A。2、（2018中考）小明用如图所示的滑轮组提升300N重物，在绳子自由端施加的拉力为125N，4s内重物匀速上升2m，不计绳重和轮、轴间摩擦。则（ ）A.绳子自由端移动的距离为4m B.动滑轮重50NC.拉力做功的功率为150WD.此过程滑轮组的机械效率为80%答案：D；解析：A、由图知，承担物重的绳子股数n3，则绳子自由端移动的距离s3h32m6m，故A错误；B、因不计绳重和摩擦，则绳端的拉力F13（G物G动），即：125N13（300NG动），所以动滑轮重：G动75N，故B错误；C、拉力做的功：W总Fs125N6m750J，拉力的功率：PW总t750J4s187.5W，故C错误；D、利用滑轮组所做的有用功：W有Gh300N2m600J，滑轮组的机械效率：W有用W总600J750J100%80%，故D正确；3、（2017中考）一辆质量为1.5t的小货车，载有质量为1.0t的货物，四个车轮与地面接触的总面积为0.1m2，小货车在平直公路匀速行驶1km，所用时间为50s，小货车受到摩擦阻力为车重的0.1倍。（g取10N/kg）。在这段时间内，求：（1）小货车受牵引力的大小；（2）牵引力做功的功率。 解析如下：（1）小货车和货物的重力：G总=G1+G2=m1g+m2g=1.5103kg10N/kg+1.0103kg10N/kg=2.5104N；（2）牵引力