简单机械——功、功率、机械效率.doc

龙文学校值得您信赖的专业化个性化辅导学校 新课内容功1省力的机械费_，省距离的机械费_，_（有没有）既省力又省距离的机械 2_与物体在_的乘积，是一个有物理意义的量在物理学中，我们称这一乘积为_，简称_ 3功的公式为_，单位为_，简称_，单位符号为_4物理学中做功的两个必要条件：一是_，二是_例题精讲例1 在下列哪个情景中，人对物体做了功 ( ) A小强举着杠铃静止不动 B小明用力搬石头，但没有搬动 C小华背着书包静立在原地 D小红把物理书从抽屉中拿到课桌上 点评：只有物体在力的作用下，并在力的方向上移动一段距离，力对物体才做了功，两个条件缺一不可 例2 在四川抗震救灾中，一架号称“空中巨无霸”的“米26”重型运输直升机，通过钢缆和机身相连，一次将一台13.2 t的挖掘机，空运到唐家山堰塞湖坝顶参加抢险，如图所示，当直升机吊着挖掘机静止时，钢索对挖掘机的拉力是_N；再竖直匀速上升到100 m高空，直升机对挖掘机做的功为_J；然后水平匀速飞行500 m直升机对挖掘机做的功为_J（g取10 N/kg，不计空气阻力）点评：功是一个过程量，机械功的公式WFs中的F与s具有同时性和同向性反馈训练1把水桶从水井里提到地面上，提水桶的力_功；用力提着水桶沿水平路面向前走，提水桶的力_功；小孩用力提水桶时，桶没被提起来，小孩的提力_功（做不做）2小明用20 N的水平推力使重力为200 N的自行车在水平路面上匀速前进3m，则小明对自行车做功为_J，自行车的重力做功为_J3下列情景中，重力对小球做功的是 ( ) A小球由高处落下 B小球在地面上静止 C小球沿水平轨道运动 D小球悬挂在天花板上不动4如图所示，在粗糙程度相同的表面上，用大小相等的拉力F，沿不同的方向拉物体运动相同的路程s，则下列关于拉力做功的判断中正确的是 ( ) A图甲中的拉力做功最少 B图乙中的拉力做功最少 C图丙中的拉力做功最多 D三种情况下拉力做功一样多5 马拉着质量是1 800 kg的车在水平路面上行驶了300 m，做了3105 J的功，求马的水平拉力（g取10 N/kg）热身练习1物理学里的功包括两个必要的条件：一是作用在物体上的_，二是物体在力的方向上通过的_2(2010常州)小明用弹簧测力计水平拉着重10 N的木块在水平木板上做匀速直线运动，此时弹簧测力计的示数如图所示，则木块受到的摩擦力是_N若小明拉着木块匀速向右移动了0.5 m，则拉力做的功是_J，重力对木块做的功是_J3如图所示，2008年北京奥运会火炬的质量为985 g，火炬手持火炬沿水平路面匀速前进20 m，火炬手对火炬做的功为_J若使火炬匀速升高1m，火炬手对火炬做的功为_J(不计空气阻力及燃料质量的变化，g取10 N/kg)4如图所示，质量为5 kg的物体M在力F的作用下以5 cm/s的速度在水平面上做匀速直线运动，此时弹簧测力计的读数为2N，则拉力F为_N，物体与水平地面间的摩擦力为_N在5s内拉力F做的功是_J（不计滑轮和绳重，不计滑轮和轴之间的摩擦）5在如图所示的四种情境中，人对物体没有做功的是( )6如图所示，物体重180 N，动滑轮重20 N，绳重和摩擦不计在拉力F的作用下，物体被匀速提升了2 m求： (1)拉力F的大小 (2)拉力所做的功功率 一、怎样表示做功的快慢 1在相同_内比较做功的多少，做功越多的物体，做功越快 2完成相同的_比较所用的时间，用时越短的物体，做功越快3如果做的功和所用的时间都不同，求出_时间内物体做功的多少来比较做功的快慢 二、功率 1功率是表示_的物理量 2_时间内所做的功叫功率，用符号_表示 3功率的计算公式P_4功率的国际单位是_，1 W1 J/s，表示物体在_内所做的功是_；在工程技术中，常用_、_等作为功率的单位1 kW_W，1 MW_W三、功和功率的区别例题精讲 例1 下列关于功率的说法中，正确的是 ( ) A功率大的机械比功率小的机械做功一定多 B功率大的机械比功率小的机械做功一定少 C功率大的机械工作时所用的时间一定少 D功率大的机械工作时做功一定快 点评：类比是学习物理常用的方法，我们可以将功率与速度进行类比，物体运动的路程长，运动的速度不一定大；物体运动的速度小，运动的路程不一定短我们可以用同样的方法来理解功率 例2 高出水面30m处有一个容积是50m3的蓄水池，要用一台离心式水泵抽水给蓄水池，1 h能把水池充满即可，这台水泵的功率至少是多少千瓦？(g取10 N/kg) 点评：根据已知条件和所求的物理量的基本公式，知道水泵是克服水重而做功，故首先根据水的质量求出水重，这样再代入功率的基本公式中求功率反馈训练1 在水平地面上，小明用100 N的水平推力推动重为150 N的箱子，8s内前进了12 m，这个过程中木箱所受的重力对木箱做的功为_J，小明对木箱做功的功率为_W2 举重运动员在2s内，用1200 N的力把杠铃举高2m，这段时间内运动员做功的功率为_W若他举起杠铃后又在空中停留了3s，则在这3s内运动员做功的功率为_W3如图所示，物体A的质量为50 kg当力F为100 N时，物体A恰能匀速前进若物体A前进0.5m，所用的时间为10 s求：（不计绳和滑轮重） (1)物体A受到的摩擦力 (2)力F做的功 (3)力F做功的功率热身练习1把1 t混凝土搬运到3 m高的楼层面上，可以用人力搬，也可以用吊车吊搬完这批混凝土，人对混凝土做的功_吊车对混凝土做的功但完成这项工作，吊车比人需要的时间_，这表明：做功的问题不仅有做多做少之分还应该有_之分物理学里引入功率这个物理量来描述物体做功的_2完成下列单位换算：(1) 100 W_J/s (2)2.5 MW_kW_W3机器甲的功率比机器乙的功率大，表示机器甲做功比机器乙做功_某机器的功率是1.5 kW，合_W，表示的物理意义是_4（2010上海）物体在大小为5 N的水平拉力的作用下，10 s内沿水平地面前进2m，则拉力做的功为_J，功率为_W；若物体重20 N，则重力对物体做的功为_J5小明同学积极参加社区服务活动，帮助邻居张奶奶将一袋15 kg的米匀速背上15 m高的六楼上楼共用时3 min在此过程中小明对这袋米做了_J的功对米做功的功率为_W(g取10 N/kg)6下列单位中不是功率单位的是 ( ) A瓦特 B焦耳 C千瓦 D焦耳/秒7(2010茂名）下列关于做功和功率的说法中正确的是 ( ) A有力作用在物体上，力一定对物体做功 B在光滑水平面上做匀速直线运动的物体，没有力做功 C物体受到的作用力越大，力对物体做功就越多D力对物体做功越多，功率就越大8甲、乙两台机器，甲做的功是乙做的功的2倍，而乙所用的时间是甲所用的时间的2倍，则甲、乙两台机器的功率之比是 ( ) A4：1 B1：4 C2：1 D1：19有甲、乙两辆功率相等的汽车，如果在相等的时间内匀速通过的距离之比s甲：s乙2：1，那么 ( ) A两辆汽车的牵引力之比为1：2 B两辆汽车的牵引力之比为2：1 C两辆汽车所做的功之比为1：2 D两辆汽车所做的功之比为2：110如图所示，小明用滑轮组匀速提起一个重为600 N的物体A物体在10 s内上升的高度为1m，人拉绳的力为250 N，不计绳重和摩擦，求： (1)人拉绳做功的功率(2)动滑轮的重力功率的测量一、估测上楼的功率1原理：_2需要直接测量的物理量：人的质量m、_、_3，需要的测量工具：_、_和秒表4计算表达式：P_二、功率与速度的关系物体在力F的作用下，沿着力F的方向做匀速直线运动其速度大小为，在时间t内，物体在力F的方向上通过的距离为s则力F所做的功WFsFt，力F的功率P_例题精讲 例1 在中考体育测试的跳绳项目中，某同学取得了每分钟跳150次的好成绩，假设他每跳一次所用的时间相等，每次跳高地面的平均高度为6 cm则他跳绳时的功率最接近于 ( ） A7.5 W B75 W C4500 W D7500 W 点评：本题求出的是跳绳的平均功率求功率时功和时间必须对应 例2 一辆轿车用3 000 N的牵引力以72 km/h的速度在高速公路上行驶，这时轿车的功率是多少？ 点评：根据WFs，得到功率的另一种表达形式，它对解决车、船的速度、功率、牵引力的问题较为方便，解答时可直接运用反馈训练1小云想粗略地测算自己在单杠上做引体向上运动的功率如图所示，他用尺量出握拳时手臂的长度并测出自己连续拉上去的次数和时间填入下表。 请在空格处补上相应的数据2功率一定的拖拉机在深耕时的行驶速度比在公路上慢，这主要是为了 ( ) A增大牵引力 B增大牵引力所做的功 C增大发动机的功率 D节省燃料3(2010台州）登楼梯比赛时某同学从一楼匀速登上五楼，共用了12 s该同学登楼时克服重力做功的功率最接近于 ( ) A5 W B 50 W C50 W D5000 W4某人骑着一辆普通自行车，在平直公路上以某一速度匀运行驶若人和车所受的阻力为10 N则通常情况下，骑车人消耗的功率最接近 ( ) A1 W B10 W C100 W D1000 W5(2010安徽）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1800 N在额定功率下，当汽车匀速行驶时求：(1)发动机所提供的牵引力的大小 (2)行驶速度的大小 (3)行驶5 min牵引力所做的功热身练习1功率是表示_的物理量，功率的定义是：_。它的定义式是_。我们可以用两种方法来判断物体做功的功率。如图所示，表示用挖掘机挖土与人力挖土做功的功率不同，它所用的判断方法是：做功时间相同，比较_，另一种判断方法是：_相同，比较_。2两台机器功率之比为32，则做相同的功时所用时间之比为_。若用相同时间，则所做功之比为_。31J的物理意义是：物体在1N力的作用下通过1m的距离。优秀运动员在短时间内的功率可达1kW,它的物理意义是_。 4.甲、乙两人做的功之比为43，所需时间之比为25，则甲、乙两人做功的功率之比为_ 5.在水平地面上，小明用100N的水平推力推动重为80N的箱子，8s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，小明对木箱做功的功率为 W 6.正常人的心脏推动血液流动的功率为1.5W，那么在一天时间内心脏做功 J，这些功可以把一个质量为600N的人匀速举高 m. 7甲、乙二人的体重相同，同时从一楼开始登楼，甲比乙先到三楼，则二人A做的功相同，但甲的功率较大B做的功相同，功率也相同C甲做的功较多，但功率相同D甲做的功率多，功率也较大 8某同学以正常速度从教学楼的一楼登上二楼，他登楼的功率最接近于 A10W B100W C1000W D10000W9一辆重6104N的载重汽车，以36km/h的速度驶上一个长为100m的斜坡，已知汽车的牵引力为4.8103N，求：（1） 汽车从坡底升到坡顶所需的时间；（2） 汽车的牵引力做的功；（3） 汽车发动机的功率新课内容有用功、额外功、总功 1利用机械做功时，对人们有用的功叫_功，记做_ 2利用机械做功时，并非我们需要的，但又不得不做的功叫_功，记做_ 3利用机械做功时，动力对机械所做的功叫功，记做_4 总功（W总）、有用功（W有用），额外功（W额外）之间的关系是_机械效率 1在物理学中，将_叫做机械效率 2机械效率的计算公式：机械效率_，用符号表示：_ 3对于实际机械，由于_功的存在，机械的机械效率总_（大于等于小于）100%例题精讲 例1 当打水的水桶不小心落入井里后，要设法将水桶打捞出水井，在打捞起水桶的同时，水桶中剩余的水也被提起在这过程中，下列说法中正确的是 ( ) A水被提高的过程中所做的功为有用功 B水桶和桶内的水被提高过程中所做的功为有用功 C水桶被提高的过程中所做的功为有用功 D以上三种说法都不正确 点评：必须注意区别：用水桶打水和打捞水桶这两个过程的目的不一样，因此，在这两个过程中所做有用功和额外功都是不同的，判断时，不要形成错误的思维定势 例2 如图所示，工人用滑轮组提升重240 N的物体，所用的拉力为150 N，物体在5s内匀速上升1m求： (1)有用功 (2)滑轮组的机械效率(3)拉力的功率 点评：本题考查功、功率、机械效率的计算，特别注意在利用滑轮组提升物体时，拉力作用点移动的距离s与物体上升高度的关系为snh，n为承担重物绳子的段数【当堂反馈】1下列关于机械效率的说法中正确的是A、机械效率可以提高到100% B、机械效率总小于1C、功率大的机械，机械效率高 D、机械效率越高，有用功就越多 2如图，动滑轮重为G动，物重为G，利用动滑轮将物体匀速提升h，提起物体所做的功Gh叫做 ，提起动滑轮所做的功G动h叫做 ，拉力F做的功Fs叫做 ，定滑轮的机械效率表达式= = 3起重机在20s内把重物匀速提到楼顶，起重机所做的总功是4104J，额外功是1.6104J，则起重机的总功率是_W，机械效率是_。4某人把重100的沙子提到6高的楼上，桶重20，人体重400如图所示。（1）人直接提着沙桶上楼，需要做的有用功是_ _，额外功是_ _，总功是_，机械效率是_ _（2）若人站在楼上，用重10的动滑轮把上述沙桶提上楼，需要做的有用功是_ _，额外功是_ _，总功是_，机械效率是_（3）若改用重的口袋装沙子，则提升过程中，需要做的有用功是_ _，额外功是_ _，总功是_，机械效率是_【课后巩固】5如图所示，利用动滑轮提升重物，动滑轮重20N，绳与动滑轮间的摩擦及绳重不计。第一次把重为100N的货物匀速提升，这个过程的机械效率为1，第二次把重为200N的货物匀速提升，这个过程的机械效率为2。则A、12 B、12 C、12 D、无法确定6某人用右图所示的两种方法分别将同一物体匀速提升相同的高度，不计摩擦和绳重，他所做的有用功W甲 W乙，额外功W甲 W乙，两种装置的机械效率甲 乙。(选填“” “=”或“”)FA7小明用如图所示的滑轮组，在10s钟内将质量为60kg的物体A匀速提升了2m。已知绳子自由端所用的拉力为200N。画出物体A的重力示意图；请计算出与此题相关的任意四个物理量（g取10N/kg）。【课堂学习】 问题1：能设计实验，测定某种机械的机械效率例1：某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示，实验装置如下图：物理量123钩码重G（N）446钩码上升高度h（m）0.10.10.1绳端拉力F（N）1.81.42.4绳端移动距离S（m）0.30.5甲 乙0.3机械效率74%（1）通过表中数据可分析出实验1是用 （填“甲”或“乙”）图做的实验，实验2是用 （填“甲”或“乙”）图做的实验。（2）请将表中空白处填上恰当的数据。（百分号前保留整数）（3）通过实验1和实验2的数据分析可得出结论：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_。（4）比较实验1和实验3可得正确结论：使用同一滑轮组，_，可以提高滑轮组的机械效率。问题2：如何提高机械效率例2：“滑轮组的机械效率究竟与哪些因素有关”？某实验小组的同学对同一滑轮组进行实验探究，得到了下表中的数据物理量123钩码重G（N）468钩码上升高度h（m）0.10.10.1绳端拉力F（N）1.82.43.0绳端移动距离S（m）0.30.3甲 乙0.3机械效率74%83%（1）将表中数据补充完整。（2）请在方框中画出进行第一次实验的装置图(每个钩码重2N).（3）分析比较表中的数据，你认为同一滑轮组机械效率发生变化的主要原因是。用控制变量法研究提高机械效率的途径：（1）在做有用功不变的情况下，减小 。具体做法是： 、 、 ；（2）在做额外功不变的情况下，增大 。【课后巩固】 图1图21小明在“测滑轮组机械效率”的实验中，用如图1所示的滑轮组进行了三次实验，实验数据如下表：实验次数物重G/N物体上升的高度h/cm测力计的示数F/N测力计移动的距离s/cm1632.592652.5173682.524