2012年中考三维物理精品复习(十六)(功 机械效率 功率).doc

2012年中考物理立体设计精品绝版复习（十六）功 机械效率 功率知识要点：功1. 功和功的计算：l 力学里所说的功包括两个必要因素：一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上通过的距离。l 不做功的三种情况：有力无距离、有距离无力、力和距离垂直。l 功的定义：力与力在方向上移动的距离的乘积叫做功。l 公式：WFsW功焦耳（J）；F力牛顿（N）；s在力的方向上移动距离米（m）l 应用公式时注意： 分清哪个力对物体做功，计算时F就是这个力。 公式中S一定是在力的方向上通过的距离，强调对应。 功的单位“焦”（牛米 = 焦），不要和力和力臂的乘积（牛米，不能写成“焦”）单位搞混。 千瓦时是电功单位，在力学中没有千瓦时这个单位。2. 功的原理l 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，也就是使用任何机械都不省功。l 说明： 功的原理对任何机械都适用。 功的原理告诉我们：使用机械要省力必须费距离，要省距离必须费力，既省力又省距离的机械是没有的。 使用机械虽然不能省功，但人类仍然使用机械，是因为使用机械或者可以省力，或者可以省距离，或者可以改变力的方向，它们给人类工作带来很多方便。 我们做题遇到的多是理想机械（忽略摩擦和机械自重），使用理想机械时，FsGh（使用机械所做的功等于直接用手提重物所做的功）。在实际情况下，FsGh。机械效率1. 有用功：人利用机械在达到目的的过程中，所做的对人们有用的功，叫做有用功。有用功相当于不使用机械时，人直接对物体所做的功。l W有用GhW总W额W总2. 额外功：在工作时，人们不需要的但不得不做的功，叫做额外功。使用机械时，由于克服摩擦以及机械自重所做的功就是额外功。l W额W总W有用l 在忽略绳重、摩擦的前提下，滑轮组的额外功W额G动hl 斜面的额外功W额fl3. 总功：有用功加额外功是总共做的功。l W总W有用W额外Fsl 斜面的总功W总flGhFl4. 机械效率：有用功跟总功的比值叫机械效率。l 公式：l 有用功总小于总功，机械效率总小于1。机械效率通常用百分数表示。l 提高机械效率的方法： 减小机械自重； 减小机件间的摩擦，保持零件间的润滑。5. 影响滑轮组机械效率大小的因素滑轮组的机械效率l 滑轮组机械效率的高低与动滑轮重、摩擦力的大小、物重等因素有关。绕线方法不影响滑轮组的机械效率。l 使用相同的滑轮组提升重物时，物体越重，滑轮组的机械效率越高。使用滑轮组时，轮与轴之间的摩擦力越小，机械效率越高。l 当被提升的物体重力相同时，动滑轮越轻，滑轮组的机械效率越高。6. 影响斜面机械效率大小的因素斜面的机械效率l 斜面机械效率的高低与斜面的光滑程度及斜面的倾斜程度有关。l 在斜面的倾斜程度相同时，斜面越光滑，机械效率越高。l 光滑程度相同时，斜面越陡，机械效率越高。7. 测量滑轮组的机械效率8. 【实验原理】【需要测量的物理量】物体的重力G、物体被提升的高度h、拉力F、绳子自由端移动 的距离s【实验器材】钩码、铁架台、滑轮、细线；弹簧测力计、刻度尺【注意事项】 弹簧测力计要沿着竖直方向匀速拉动物体。沿竖直方向拉的目的是减小误差。匀速拉 动的目的是使示数稳定。 如果物体静止时读数，测量的结果不包括摩擦，会使测量结果偏大。【实验表格】下表可供参考物体的重力G/N物体被提升的高度h/m有用功W有/J拉力F/N绳子自由端移动的距离s/cm总功W总/J机械效率9. 测量斜面的机械效率【实验原理】【需要测量的物理量】物体的重力G、斜面的高度h、拉力F、斜面的长度l【实验器材】斜面、大小木块（大木块用来垫高）、弹簧测力计、刻度尺【注意事项】 注意控制变量。 要使用弹簧测力计拉着物体沿斜面方向匀速运动。【实验表格】下表可供参考（按照下表做实验时需要控制斜面粗糙程度一定）斜面倾斜程度物体的重力G/N斜面高度h/m有用功W有/J拉力F/N斜面长度l/cm总功W总/J机械效率最缓较陡最陡功率1. 定义：单位时间内所做的功叫做功率。2. 物理意义：功率是表示做功快慢的物理量。某小轿车功率6.6103W，表示：小轿车1s内做功6.6103J。3. 公式：P功率瓦特（W）；W功焦耳（J）；t时间秒（s）；F力牛顿（N）；v速度米每秒（m/s）4. 单位：主单位是瓦特（W），常见单位有千瓦（kW）和兆瓦（MW）：1W10-3kW=10-6MW5. 机械效率和功率的区别：功率和机械效率是两个不同的概念。功率表示做功的快慢，即单位时间内完成的功；机械效率表示机械做功的效率，即所做的总功中有多大比例的有用功。6. 测量人爬楼梯时的功率【实验原理】【实验器材】人体秤、卷尺、停表【需要测量的物理量】人的质量m、楼梯的高度h、爬楼梯所用时间t典型例题分析：例1.（2011山东济宁）一个重200N的物体在水平拉力作用下匀速前进了25m，拉力撤销后，物体由于惯性又前进了10m。若拉力做的功为500J,则拉力的大小为 N。【解题思路】利用W=FS，得F=W/S，25m是在拉力的作用下运动的距离，而10m是由于惯性运动的距离，所以这里的S应取25m。则F=20N。【答案】答案内容20例2.（2011 山东聊城）如图所示，拉力F80N，物体重力G120N，不计摩擦和绳重。若将物体匀速提高1m，以下说法正确的是（ ）A拉力做的有用功为80JB动滑轮的重力为40NC拉力做的总功为160JD该滑轮组的机械效率为75%来源:中,国教,育出,版网【解题思路】当物体被提高1m时，拉力将会拉着绳子移动2m，则拉力做的总功为W总Fs80N2m160J，克服重力做的有用功为W有Gh120N1m120J，则该滑轮组的机械效率为为100%75%，CD两项正确，A项错误；滑轮组中两段绳子承担的是物体和动滑轮的总重，即2FG+G动，代入数据可求得G动40N。【答案】BCD例3.（2011四川广安）在图6的四种情境中，人对物体做功的是（）来源:中,国教,育出,版 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【解题思路】做功的两个必要条件是物体受力并在力的方向上通过距离。图A中人对水桶然有力的作用，但通过的距离是在水平方向上而不在竖直方向上，故没做功；图B人对袋有一向上的支持力，同时上楼时又在竖直方向上通过了距离，故做了功；选项C虽然用力，但车没动，没有通过距离，故没做功；选项D也是这样的，有力没距离所以没做功。【答案】B例4.（2011福建泉州）建筑工人用如图l0所示的装置把重400N的物体匀速提升3m所用的手拉力为300N则该工人所做的有用功为_J，总功为_J，该滑轮组的机械效率是_。若用该装置提升500N的重物，此时滑轮组的机械教率将_ (填“变大”、“变小”或“不变”)【解题思路】有用功W有用Gh400N3m1200J；总功W总Fs300N23m1800J；机械效率100%100%66.7%；由可知，动滑轮重力不变，只增大物重G，滑轮组的机械效率会变大。【答案】1200；1800；66.7%；变大来源:中,国教,育出,版网例5.（2011广东湛江）在湛江港码头，小华看到工人利用斜面把货物推到车上，联想到上物理课时老师讲过的知识，小华想探究斜面的机械效率可能与哪些因素有关？小华提出了以下的猜想：A斜面的机械效率可能与物体的重力有关B斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关小华同学为了证实自己的猜想是否正确，于是他用同一块木板组成如图所示的装置进行了实验探究，记录的实验数据如com（1）在实验操作过程中，应沿斜面向上_拉动木块；实验时要使木板的倾斜角变大，应该把木板下面的木块向_移动（填“左”或“右”） （2）根据表格中数据，第次实验斜面的机械效率为_%，第次实验中总功为_J（3）通过对比实验、数据，可验证小华的猜想_（填写字母）；通过对比实验、数据，可以得出的探究结论是：_（4）此实验主要用到的研究方法是_（5）除了小华的猜想以外，请你猜想斜面的机械效率还可能与_（写出一个）有关来 【解题思路】 （1）在实验操作过程中，液压沿斜面向上匀速拉动木块；在木块高度一定时，要增大木板的倾斜角，应该把木板下面的木块向左移动；（2）机械效率=100%=60%，注意：题目中已有百分号，书写答案时就不要再写上百分号了，否则出现60%，错得出了万分之六十的机械效率。总功的计算是W总=FS=2.5N1.2m=3.0J；（3）实验、数据中保持斜面倾角相同，改变了物块重量，结果得出的机械效率相同，所以实验、数据可验证小华的猜想A：斜面的机械效率与物体的重力无关。实验、数据中保持物块重量相同，增大了斜面倾角，测得的机械效率也增大，所以得出的结论是：斜面的机械效率跟斜面的倾角有关，倾角越大，斜面的机械效率越高。（4）物理学中对于多因素（多变量）的问题，常常采用控制因素（变量）的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题。每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法。探究斜面机械效率的实验中主要用到的研究方法就是控制变量法。【答案】 1）匀速 左 (2)60 3.0 （3）A 在其它条件相同时，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越高（或大）；或在其它条件相同时，斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关. （4）控制变量法（5）斜面的粗糙程度、木板的长度、拉木块速度、木板的面积等（合理均可得分）例6.（2011广东）（6分）用如图18所示的滑轮组在20s内将重600N的物体从地面竖直提高4m，所用拉力是250N。在这个过程中，求：（1）有用功是多少？（2）拉力的功率是多少?（3）滑轮组机械效率是多少?【解题思路】有用功是克服物体的重力所做的功，即Gh=600N4m=2400JPF =W F /t=Fs/t=250N44m/20s=200w来源:中教网=W 有/W 总100%=(2400J/250N44m)100%=60%【答案】答案内容:（1）W 有 =Gh=600N4m=2400J（2）PF =W F /t=Fs/t=250N44m/20s=200w（3）=W 有/W 总100%=(2400J/250N44m)100%=60%巩固练习：一、选择题1(2011重庆，第7题)如图5所示，用拉力F使物体竖直匀速上升，下列说法正确的是A对物体做的功是额外功B拉力F做的功是有用功C拉力F移动的距离是物体移动距离的2倍D增加物体重力可以增加滑轮组的机械效率2(2011甘肃兰州，第8题)如图所示，工人用250N的力将重400N的物体匀速提升2m在此过程中滑轮组的机械效率和所做的额外功分别为A80 800JB80 1000JC62.5 200JD80 200J3（2011四川广安，卷I第10题）在图的四种情境中，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4(2011江苏宿迁，第9题)要测量小明通过楼梯上楼时的功率，不需要测量的是A身体质量 B通过的楼梯高度C通过的路程 D上楼所用的时间5（2011四川广安，卷I第15题）小均用动滑轮将质量为40kg的货物匀速提高了5m ，用250N的拉力拉了10s，下列说法正确的是：（g 取10N/kg）A、有用功为200J B、额外功为500J C、动滑轮的机械效率为75% D、小均的功率为200W6(2011山东威海，第4题)图中是一个两面光滑的斜面，大于，同一个物体分别在AC和BC斜面受拉力匀速运动到C点，所需拉力分别为FA、FB，所做功分别为WA、WB，则：A、FAFB，WAWBB、FAFB，WAWBC、FAFB，WAWBD、FAFB，WAWB7（2011湖南株洲，第15题）用大小不同的甲、乙两个力拉同一物体，两力所做的功W与这两个力的方向上移动的距离s的关系图像如图7，由图可知，甲乙两个力的大小关系是A.F甲F乙 B. .F甲F乙 C. B. .F甲=F乙 D.条件不足，无法比较二、填空题8（2011浙江杭州，第5题）如图所示，小王用两个相同的滑轮组（摩擦不计），分别将重力不同的两个物体匀速提高到相同高度，其中G1G2，则所用的拉力F1_F2（选填“”、“”、“ 9. 8.42 278.410. 2011. 7200 8012. 400 500 8013. 15080%14. 0 600 1.515. 运动 没有做16. 750 62.517. 1200 1800 66.6 变大18. （1）3 （2）0.3 0.36 83.3% （3）钩码上升的高度19. （1）3.8；73.5%（每空1分，共2分）。（2）提升重物的重力（2分）20. （1）1.2（1分） 1.32（1分） 90.9（或90.91或91）（1分）（2）与（1分） 有关（1分）（3）与（1分） 错误（1分）21. （1） Gmg651000千克10牛顿千克6.5105牛（2）WGh6.5105牛20米1.3107焦PWt1.3107焦200秒6.5l04瓦 答：(1)重力为6.5105牛 (2)所做功为1.3107焦，功率为6.5l04瓦。22. （1）物体上升时沿斜面运动的距离s=2h=2m， 故拉力做的功W=Fs=42J=8J； (2)斜面的长s=H/sin,不考虑摩擦时，W有用=W总，即Gh=FH/sin,得F=Gsin,故G一定时，越小，F越小。23. （1）W有=Gh=180N2m