【备考 志鸿优化设计】（安徽专用）中考物理总复习 第24讲 功 机械效率 功率（基础讲练+锁定考试目标+导学必备知识+探究重难方法）（含解析） 新人教版.doc

第24讲功机械效率功率考纲要求备考指津1知道机械功的概念、定义式wfs和单位：焦耳（简称焦，符号为j）；能根据具体情况判断力是否做功；能运用该定义式进行简单的计算。2知道功率的意义、定义式p和单位：瓦特（简称瓦，符号为w）；能结合生产、生活实际说明机械（包括用电器等）功率的意义；能运用功率的定义式进行简单的计算。3理解机械效率的普遍意义，并能根据公式进行一般的计算。本课时中考考查的重点是：判断一个力是否做功，如何计算功的大小；功、功率与机械效率概念的理解。题型以选择题、填空题、实验探究题及计算题为主，分值一般在27分。预计在今后的考试中，用功和功率解释日常生产、生活中的现象，功、功率、机械效率的计算，机械效率的实验探究，仍然是今后考查的重点。考点梳理考点1功（1）功的含义一个力作用在物体上，并且物体在_通过了一段距离，则这个力有了“成效”，就说这个力对物体做了功。（2）做功的两个必要因素做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_。这两个因素缺一不可。温馨提示 不做功有三种情况：物体受到了力，但保持静止；物体由于惯性运动了距离，但不受力；物体受力的方向与运动的方向相互垂直，这个力不做功。（3）功的计算计算公式力学中规定：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积，即w_。功的单位功的单位是_，符号为j,1 j1 nm。计算时的注意事项a分清是哪个力对物体做功，即明确公式中的f；b公式中的“s”是在力f的方向上通过的距离，必须与“f”对应；cf、s的单位分别是n、m，得出功的单位才是j。考点2机械效率（1）有用功使用机械做功时，对人们有用的功叫有用功，用w有用表示。也就是人们不用机械而直接用手时必须做的功，也等于在理想情况下（即不考虑摩擦和机械本身的重力）人们所做的功，或者是机械对物体做的功。在提升物体时，w有_。（2）额外功使用机械时，对人们没有用但又不得不做的功叫额外功，用w额表示。额外功的来源主要有：a.提升物体时，克服机械_、容器_、绳_等所做的功；b.克服机械的_所做的功。（3）总功人们在使用机械做功的过程中实际所做的功叫总功，用w总表示。它等于有用功和额外功的总和，即w总w有w额，或人对机械的动力为f，则w总_。（4）机械效率定义：有用功与总功的比值叫做机械效率。公式：_由于总是存在额外功，使得w有w额，所以总是_1；影响机械效率的主要因素有摩擦和机械自重等。考点3功率（1）定义单位时间内所做的功叫做功率，用符号“p”表示；功率是表示物体做功_的物理量。（2）公式p（其中w是物体所做的功，单位是j；t是做功所用的时间，单位是s）（3）单位功率p的国际单位是瓦特，符号是w,1 w1 _；常用单位还有kw,1 kw103 w。温馨提示 功率和机械效率是两个不同的概念，功率表示物体做功的快慢，即单位时间内所做的功；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功是有用的。它们之间的物理意义不同，也没有直接联系，功率大的机械，机械效率不一定大；机械效率高的机械，功率也不一定大。自主测试1中考体育测试跳绳的项目中，某同学在1 min内跳了180次，每次跳的高度大约为5 cm。他跳绳时的功率大约为（）a1 000 w b100 wc10 w d1 w2用弹簧测力计水平拉着重为8 n的木块，在水平长木板沿直线匀速移动0.5 m，如图所示，木块受到的摩擦力是_ n，木块所受的重力做功_ j。3如图所示，某同学做探究“斜面的机械效率与斜面的粗糙程度、斜面的倾斜程度的关系”实验时，得到如下实验数据。斜面与水平面夹角小车的重力g/n斜面的粗糙程度斜面的高度h/m沿斜面拉力f/n斜面长s/m有用功w有/j总功w总/j机械效率%202.1玻璃面0.090.60.50.1890.3063302.1玻璃面0.211.10.50.4410.5580.2452.1玻璃面0.361.80.5452.1棉布面0.362.00.50.7561.0075.6（1）此探究实验是采用了_的物理研究方法。（2）请将上表中空格补充完整。（3）请你根据表中的实验数据，得出要探究的实验结论：结论一：_。结论二：_。4如图所示，工人用定滑轮匀速提升重为180 n的物体，所用的拉力为200 n，在5 s内物体升高的高度为2 m。此过程中，求：（1）有用功；（2）总功的功率；（3）定滑轮的机械效率。重难突破1巧判物体是否做功的方法判断物体是否做功的关键是看是否满足做功的两个必要条件：一是有力作用在物体上；二是物体在力的方向上要移动距离。二者缺一不可，若力和物体移动的距离垂直，即使移动距离力也不会做功。【例1】如图所示，李晶同学将放在课桌边的文具盒水平推至课桌中央，她针对此过程提出了如下的猜想。你认为合理的是（）a文具盒所受重力对它做了功b文具盒所受支持力对它做了功c文具盒所受的推力f对它做了功d在此过程中没有力对文具盒做功解析：本题考查做功的两个必要因素：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。将放在课桌边的文具盒水平推至课桌中央，文具盒在重力的方向上没有通过距离，所以重力和支持力都没有对它做功；在水平方向上，文具盒移动了一段距离，所以文具盒所受的推力f对它做了功。答案：c方法归纳 解决此类问题的关键，是结合图象首先分析物体的受力情况，判断物体的受力方向。然后根据做功的两个必要因素判断各个力对物体是否做功。2机械效率高低类问题例析【例2】（2011山东烟台中考）在不计摩擦和绳子质量的情况下，分别使用定滑轮、动滑轮、滑轮组（两个定滑轮和两个动滑轮）匀速提升同一物体到同一高度处，其机械效率分别为定、动、组。则下列选项正确的是（）a组动定 b定动组c动定组 d定组动解析：在不计摩擦和绳重的情况下，用不同的滑轮组提升相同重力的物体，所用动滑轮的个数越多，所做的额外功越多，滑轮组的机械效率越低，所以组动定。答案：a规律总结 机械效率由有用功和总功两个因素决定，分析机械效率高低时，不能只考虑一个因素。解决此类问题，应注意以下三点：（1）当总功一定时，机械做的有用功越多或额外功越少，机械效率就越高。（2）当有用功一定时，机械所做的总功越少或额外功越少，机械效率就越高。（3）当额外功一定时，机械所做的总功越多，有用功在总功中所占的比例就越大，机械效率就越高。3实验法巧测人体的输出功率测定人体输出功率时，均利用功率的定义式p通过间接方法来进行，需要测量的量有：人体的重力（或质量）、人体在竖直方向上移动的距离以及完成这些功所用的时间。【例3】（2010浙江宁波中考）学习了功率的知识后，小科和几位同学准备做“比一比谁的功率大”的活动。以下是他们设计的三套方案，其中可行的是（）控制爬楼的时间相同，测量出各自的体重、爬上楼的高度，算出功率进行比较。控制爬楼的高度相同，测量出各自的体重、爬楼用的时间，算出功率进行比较。测量出各自的体重、爬楼用的时间和爬楼的高度，算出功率进行比较。a只有 b只有c只有 d解析：在爬楼的过程中，需要克服人的重力做功，即所做的功wghmgh，故爬楼的功率p，只要明确每个人的体重、爬楼的高度和爬楼所用的时间即可比较功率的大小，故方案均可。答案：d规律总结 对于功率探究类题目主要集中在跳绳、上楼、引体向上、爬山等克服重力做功的事例上，对于此类探究类题目一般要测量时间t、重力g或质量m、上升的高度h，最后利用公式p。易错剖析易错点混淆功、功率及机械效率的概念【例】下列关于功、功率、机械效率的说法中正确的是（）a机械的效率越高，做功越多b机械的功率越大，做功越快c机械的效率越高，功率越大d机械的功率越大，做功越多错解：c错因：错选c者，是把功率的概念与效率的概念混淆了。解析：功率是表示做功快慢的物理量，只要做功快，无论做的功有用还是没用，功率一定大；而效率则是指有用功在总功中所占比例的高低，只要所做的功占的比例高，无论做功快慢，其效率一定高。答案：b1（2012江西宜昌中考）小明用相同的水平推力，分别使较重的a物体沿较光滑的平面移动，较轻的b物体沿较粗糙的平面移动，若在相同的时间内移动相同的距离。则下列说法正确的是（）a小明对a物体做的功多b小明对b物体做的功多c小明推a物体时的功率小d小明推a、b两物体时的功率相同2（2012湖北恩施州中考）如图甲，邻居大叔正吃力地把一重物送往高台，小翔看见后急忙前去帮忙，他找来一块木板，搭成图乙所示的斜面，结果轻松地把同样的重物推到了高台上。关于这两种方法，下列说法正确的是（）a甲、乙机械效率是一样的b大叔克服重力做功较多c两人做同样多的有用功d小翔做功的功率要大些3（2012安徽中考）如图所示，有一斜面长为l，高为h，现用力f沿斜面把物重为g的物体从底端匀速拉到顶端。已知物体受到斜面的摩擦力为f，则下列关于斜面机械效率的表达式正确的是（）a100% b100%c100% d100%4（2012江西南昌中考）如图所示，蚂蚁用103 n的力拉着树叶，10 s内沿拉力方向匀速前进了10 cm，则蚂蚁对树叶做功为_ j，此时的功率为_ w。5（2011安徽中考）某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下：用轻绳悬挂杠杆一端的o点作为支点，在a点用轻绳悬挂总重为g的钩码，在b点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计，使杠杆保持水平；竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升（保持o点位置不变），在此过程中弹簧测力计的读数为f，利用刻度尺分别测出a、b两点上升的高度为h1、h2。回答下列问题：（1）杠杆机械效率的表达式为_。（用已知或测量的物理量符号表示）（2）本次实验中，若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是：_。6（2012安徽中考）一辆小汽车在平直公路上匀速行驶，发动机的牵引力为2 000 n，速度为108 km/h。（1）求小汽车匀速行驶时受到的阻力大小。（2）求牵引力在10 min内所做的功。（3）若发动机的牵引力用f表示，小汽车的速度用v表示，请推导出牵引力的功率pfv。7（2011安徽中考）斜面是一种常见的简单机械，在生产和生活中利用斜面提升物体可以省力。图示为倾角30的固定斜面，用平行于斜面的拉力f4 n，将一物体从斜面底端匀速拉上斜面，已知物体上升的高度h1 m。（1）求拉力f做的功；（2）若斜面的高度h一定，倾角可以改变，试推导：在不考虑摩擦时，用平行于斜面的拉力f将重为g的物体匀速拉上斜面顶端，越小，f越小。1用大小不同的甲、乙两个力拉同一物体，两力所做的功w与在这两个力的方向上移动的距离s的关系图象如图，由图可知，甲、乙两个力的大小关系是（）af甲f乙 bf甲f乙cf甲f乙 d条件不足，无法判断2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（）afafb，wawbbfafb，wawbcfafb，wawbdfafb，wawb3如图所示，工人用250 n的力将重400 n的物体匀速提升2 m，在此过程中滑轮组的机械效率和所做的额外功分别为（）a80%800 j b80%1 000 jc62.5%200 j d80%200 j4如图所示，一瀑布的落差（瀑布顶端和底端的高度差）约为100 m。在0.1 s内有18 kg的水流过瀑布顶端，经过4.5 s落到瀑布底端。质量为18 kg的这些水从顶端落到底端的过程中，重力的功率约为（）a4102 w b4103 wc1.8104 w d1.8105 w5举重是我国的优势体育项目。一位身高180 cm的运动员和一位身高160 cm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（）aw1w2p1p2 bw1w2p1p2cw1w2p1p2 dw1w2p1p26小红家正在装修房子，她设计了如图所示的搬运方案，帮助工人师傅将沙子、水泥材料运到四楼阳台。四楼阳台到地面的距离为9 m，若工人用500 n的力将重为800 n的材料提到四楼阳台，她做的有用功是_ j，该装置的机械效率_。7如图所示，用两个完全相同的滑轮，匀速提升质量相等的物体，且物体质量大于滑轮质量，不计绳重和摩擦。比较甲、乙两种方式可知_更省力，_机械效率更高。（均选填“甲”或“乙”）8某市学业水平体育测试立定跳远项目中，体重为500 n的某同学从最高点到落地点的过程中，重心下降的最大距离为0.3 m，用时0.5 s。则此过程重力做的功为_ j，重力的功率为_ w。9小华同学用100 n的水平推力，推放在水平地面上重500 n的物体，使其做匀速直线运动。若该物体在10 s内移动5 m，则在此过程中它的速度为_ m/s，小华做的功是_ j，功率是_ w。10在水平地面上，用50 n的水平拉力拉重为100 n的小车，使小车沿水平方向前进3 m，所用的时间是5 s，则拉力所做的功为_ j，重力所做的功为_ j，拉力做功的功率为_ w。11在新农村建设中，为将一批建材运到10 m高的施工处，工人利用如图所示的滑轮组提升建材。装置中动滑轮重100 n，工人每次匀速提升一箱重400 n的建材，不计绳重和摩擦。试问：（1）每次提升建材时的有用功、额外功各是多少？（2）该滑轮组的机械效率是多少？（3）为加快施工进度，张师傅建议用电动机做动力替代人提升建材。为了安全，改装后每次可吊起四箱建材，建材匀速上升时的速度为0.4 m/s。仓库中现有两台电动机，型号分别为“220 v0.8 kw”“220 v3 kw”，请你通过计算说明应选哪台电动机才能使配置更为合理。参考答案导学必备知识自主测试1b设该同学的体重为500 n，则他1 min做的功为w180gh180500 n0.05 m4 500 j，则其功率为p75 w，最为接近的选项为b。2解析：由题图可知，拉力f2.4 n，木块做匀速直线运动，所以ff2.4 n；由于木块水平移动，在重力的方向上没有移动距离，所以重力做功为0 j。答案：2.403解析：（1）分析表中数据可知，此实验采用了控制变量的方法。（2）w有gh2.1 n0.36 m0.756 j，w总fs1.8 n0.5 m0.9 j，100%84%。（3）通过表中数据，可得出结论：结论一：斜面的光滑程度相同时，斜面的倾斜角越大（小），机械效率越高（低）；结论二：斜面的倾斜高度相同时，斜面的表面越粗糙（光滑），机械效率越低（高）。答案：（1）控制变量（2）0.7560.984（3）结论一：斜面的光滑程度相同时，斜面的倾斜角越大（小），机械效率越高（低）结论二：斜面的倾斜高度相同时，斜面的表面越粗糙（光滑），机械效率越低（高）4解析：（1）w有gh180 n2 m360 j。（2）w总fs200 n2 m400 jp总80 w。（3）100%90%。答案：（1）360 j（2）80 w（3）90%品鉴经典考题1d由题知，在光滑水平面上和粗糙水平面上推力大小相同，移动距离相同，根据公式wfs可知，两种情况下做功相同；两种情况的时间相同，根据p可知，功率相同。2c甲是用手直接对物体做功，效率为100%；乙是利用斜面对物体做功，此时需要克服摩擦力做额外功，效率小于100%；所以两者的机械效率不相等，故a错，甲、乙把相同的物体提高相同的高度，根据wgh可知，两者所做的有用功相等，故b错误、c正确；根据p可知，功率的大小不仅与做功的多少有关，还与做功的时间有关，而两者做功的时间不知，所以无法比较两者功率的大小关系，故d错。3d斜面的高为h，物体的重力为g，则有用功为：w有用gh，又斜面长为l，物体与斜面的摩擦力为f，则总功为：w总w有用w额外ghfl，故机械效率为：100%100%，故d正确。4解析：（1）wfs103 n0.1 m1104 j；（2）p1105 w。答案：110411055解析：本题考查的是机械效率的测量。测量时需测有用功和总功，杠杆的有用功是gh1，拉力的总功是fh2。所以杠杆的机械效率是100%。影响杠杆的机械效率的因素是杠杆自身的重量。答案：（1）100%（2）杠杆的自重6解析：本题综合考查了二力平衡条件的应用，功和功率的计算，这三个内容相互之间联系比较紧密；功率的变形公式pfv在机车行驶问题中常遇到，要灵活地应用。（1）因为轿车匀速行驶时，受到的阻力和牵引力是一对平衡力，所以受到的阻力ff2 000 n；（2）汽车行驶的距离：svtm/s600 s18 000 m，牵引力在10 min内所做的功：wfs2 000 n18 000 m3.6107 j；（3）根据功率公式p，做功公式wfs，速度公式v得，进行推导就会得出pfv。答案：（1）2 000 n（2）3.6107 j（3）见解析7解析：本题考查功的计算和拉力的推导。物体做的功等于物体受到的拉力和拉力移动距离的乘积。即拉力做的功wfs42 j8 j。物体上升的高度h和对应的倾角，利用三角形中的正弦关系可以得到斜面的长。（1）物体上升时沿斜面运动的距离s2h2 m，故拉力做的功wfs42 j8 j。（2）斜面的长s，不考虑摩擦时，w有用w总，即ghf得fgsin ，故g一定时，越小，f越小。答案：（1）8 j（2）见解析研习预测试题1a根据题中提供的ws图象可知，功w与距离s成正比，即有wfs关系，在s相同时，f甲所做的功大于f乙所做的功，则f甲f乙，故正确的选项是a。2b由于两个斜面均光滑，根据功的原理可知沿两个不同斜面将同一物体匀速拉到顶端，所做的功相等，由功的原理可知，f，沿边ac拉上顶端所用的拉力小。3d在此过程中：w有gh400 n2 m800 j，w总f