功和机械效率教案.doc

功和机械效率教案一、功：1、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。2、不做功的三种情况：有力无距离、有距离无力、力和距离垂直。巩固：某同学踢足球，球离脚后飞出10m远，足球飞出10m的过程中人不做功。（原因是足球靠惯性飞出）。3、力学里规定：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。 公式：W=FS4、功的单位：焦耳，1J= 1Nm 。 把两个鸡蛋举高1m ，做的功大约是1 J 。5、应用功的公式注意：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。6、功的原理内容：使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功；即：使用任何机械都不省功。7、说明： （请注意理想情况功的原理可以如何表述？） 功的原理是一个普遍的结论，对于任何机械都适用。 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，是因为使用机械或者可以省力、或者可以省距离、也可以改变力的方向，给人类工作带来很多方便。 我们做题遇到的多是理想机械（忽略摩擦和机械本身的重力）理想机械：使用机械时，人们所做的功（FS）= 直接用手对重物所做的功（Gh）8、应用：斜面 理想斜面：斜面光滑 理想斜面遵从功的原理； 理想斜面公式：FL=Gh 其中：F：沿斜面方向的推力；L：斜面长；G：物重；h：斜面高度。如果斜面与物体间的摩擦为f ，则：FL=fL+Gh；这样F做功就大于直接对物体做功Gh 。二、功率：1、定义：单位时间里完成的功2、物理意义：表示做功快慢的物理量。PWt=3、公式： = Fv4、单位：主单位 W 常用单位 kW mW 马力 换算：1kW=103W 1mW=106 W 1马力=735W某小轿车功率66kW，它表示：小轿车s 内做功66000J 5、测量人体输出功率的计算式是： 。人骑自行车的功率约为 W。人正常爬楼的功率约为 W。反映机械输出功率的计算式是： ，汽车爬坡时减小速度是为了增加 。6、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。三、机械效率：1、有用功：定义：对人们有用的功。 公式：W有用Gh（提升重物）=W总W额=W总 斜面：W有用= Gh2、额外功：定义：并非我们需要但又不得不做的功公式：W额= W总W有用=G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）斜面：W额=f L3、总功： 定义：有用功加额外功或动力所做的功 公式：W总=W有用W额=FS= W有用 斜面：W总= fL+Gh=FL4、机械效率： 定义：有用功跟总功的比值。W有用W总 =GhFL=GhFS=GhFh=GF=GhFS=GhF2h=G2F=GhFS=GhFnh=GnF= 公式： 斜 面： 定滑轮： 动滑轮： 滑轮组 有用功总小于总功，所以机械效率总小于1 。通常用 百分数 表示。某滑轮机械效率为60%表 示有用功占总功的60% 。 提高机械效率的方法：（1）增加 ，即使用同一滑轮组，在条件许可的情况下，尽可能多提重物。（2）减少 ，即使用不同的滑轮组提相同的重物，尽可能少用动滑轮，尽量减少摩擦。同一滑轮组时，（1）若不同的绕线方式，_，（2）增加钩码重，则_，（3）重物提升高度变大，_。（4）若减少摩擦、减轻动滑轮的重，则_。（5）不同的滑轮组，一般 _。注：机械效率与功率的区别 功率是表示机械做功的快慢,功率大只表示机械做功快；机械效率是表示机械对总功利用率高低的物理量,效率高只表示机械对总功的利用率高.因此,功率大的机械不一定机械效率高,如内燃机车的功率是4210W,但它的效率只有3040%；而机械效率高的机械,它的功率不一定就大,如儿童玩具汽车的电动机效率可达80%,但功率只有几瓦. 机械效率的高低与机械是否省力无内在联系,不能认为越省力的机械效率就越高. W有用W总 =GhFS=5、机械效率的测量： 原 理： 应测物理量：钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S 器 材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需 刻度尺、弹簧测力计。 步骤：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：保证测力计示数大小不变。 结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：A动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。B提升重物越重，做的有用功相对就多。C 摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。 绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。典型例题精析题型 面向全体、双基巩固例1 用同一滑轮组分别把100N和200N的重物匀速提高5m，如果两种情况下的额外功相等，则( ).A.所做的总功不相等B.所做的有用功不相等C.两次的机械效率相等D.用于拉绳子的力两次相等解析：匀速提高物体时，有用功W有=Gh，因为物重不同，所以两次用于拉绳子的力以及有用功必然不相等.在额外功一定的情况下，有用功越多，则有用功在总功中所占的比例也必然会增大，所以机械效率也就不会相同.答案：B注意尽管是同一个滑轮组，但它们的机械效率却并不相同，要注意理解.例2 不计摩擦，将一动滑轮改为定滑轮来提高重物，这样一定能( ).A.提高机械效率B.提高功率C.改变用力方向D.节省力解析：使用定滑轮提高重物，只能改变力的方向，但不能省力；用动滑轮提高重物时，尽管省力，但要克服动滑轮的重力多做额外功，所以效率会很低.功率是反映做功快慢的，它的大小由做功的人来决定.如果慢慢地提高重物，则功率会很低，反之若很快地提起重物，则功率也会提高.所以B、D是错误的.答案：AC评注：若将定滑轮改为动滑轮使用，省力了但效率却降低，意味着效率高低与省力多少没有关系.例3 （2004广东省）用图9-6-1所示的滑轮组将重为G的物体匀速提升h，绳子移动的距离为 ；所做的有用功为 ；设所用的拉力为F，则该滑轮组的机械效率为 .分析：动滑轮上有三股绳子，重物G上升h，则绳子自由端移动的距离为3h，有用功为W有=Gh.拉力F所做的功为W总=Fs=3Fh，机械效率为=.1以下事例中，重力做功的是 ( ) A.冰球在水平的冰面上滚动 B.皮划艇在平静水面快速滑行 C.跳水运动员下落 D.举重运动员把杠铃举起停在空中静止不动 2下列各种情况中做功的是( ) 9.用竖直向上的力提水桶在水平面行走 .用水平力推重物在水平地面上行走 .运动员举高1800牛的杠铃坚持10秒钟 .水球重50牛，沿光滑水平面运动10米 3用三种方法来提升同一个重物：a.用不计摩擦的定滑轮将重物提高h ；b.沿光滑斜面将重物提高h；c.用手直接将重物提高h.其中做功大小是：( ) .a方式做功最少.b方式做功最少 .c方式做功最少.三种方式做功一样多 3汽车在平直道路上做匀速直线运动，下列说法中正确的是 （ ） A汽车的牵引力为零 B汽车所受的摩擦力为零 C汽车牵引力所做的功为零 D汽车所受的合力为零 4某学生用40牛的力将重60牛的铅球抛出5米远，则铅球在空中运动过程中，人对铅球所做的功是：( ) 200焦300焦0焦 500焦 5重50N的重物，在10N水平力的作用下，沿水平方向移动了5m，那么重力对重物做的功是 ( ) A.50J B.250J C.0 D.上述都不对 6教学大楼每层楼高为m，小明提着一重为50的箱子，沿楼梯从一楼登上三楼，再沿三楼水平走廊走了m进入课室，从一楼到课室过程中小明对箱做的总功为( ) 0 J 300 J 450 J 500 J 7当两台机器正常工作时，功率大的机器一定比功率小的机器 （ ） A.做功多 B . 做功少 C . 做功快 D . 做功慢 8下面说法中正确的是( ) A.浸没在水中的物体，密度越大，受到的浮力越小 B.既省力又省距离的机械是不存在的 C.机械的功率越小，做功越小 D.一块冰熔化成水后，体积、密度、质量和比热容均发生变化 9登楼梯比赛时，某同学从底楼匀速登上五楼，共用了12s，该同学登楼时克服重力做功的功率最接近于( ) A500W B100W C50W D10W 10一个质量为50kg的人，在10s内连续向上跳12个台阶，已知每个台阶的高度为0.2m，则这个人在这段时间内的功率是（g取10N/kg） （ ） A. 1200W B. 10W C. 12W D. 120W 11一吊车在2s内将1500N的货物提高2m后，在空中停留了3s，又在5s内沿水平方向将货物移送了10m,则10s内吊车的功率为（ ） A300W B2000W C3000W D1500W 12 五一假期，小林和爸爸一起去登红山，小林用了15min登到山顶，爸爸用了20min登上了山顶，爸爸的体重是小林的1.5倍，则小林与爸爸的登山功率之比为（ ） A98B89C12D21 13甲、乙两台机器的功率相等,在相同的时间内通过的路程之比为31,则甲、乙两台机器的( ) A. 做功之比为11,受到的牵引力之比为31 B. 做功之比为11,受到的牵引力之比为11 C. 做功之比为11,受到的牵引力之比为13 D. 做功之比为13,受到的牵引力之比为31 14分别用定滑轮、动滑轮、滑轮组把同一物体匀速提升到同一高度,其中机械效率最高的是( ) A.定滑轮 B.动滑轮 C.滑轮组 D.无法确定 15甲、乙两个机械，甲的机械效率是70%，乙的机械效率是50%，则( ) .甲机械做功省力.甲机械做功快 .甲机械做功多.以上说法都不对 16下列关于机械效率的说法中，正确的是( ) A.越省力的机械，其机械效率越高 B.做的有用功越多，机械效率越高 C.做的总功越少，机械效率越高 D.额外功在总功中占的比例越小，机械效率越高 17用同一个滑轮组来测挂不同钩码时的机械效率，下述结论正确的是( ) .钩码较重的一次机械效率较高 .钩码较轻的一次机械效率较高 .两次机械效率是一样的 .机械效率与提升高度有关 18一个滑轮组经改进后提高了机械效率,用它把同一物体匀速提升同样的高度，改进后与改进前相比( ) A.有用功减少，总功减少 B有用功增加，总功增加 C.有用功不变，总功不变 D有用功不变，总功减少 19下面提出的方法中,可以提高滑轮组机械效率的作法是( )A.多做有用功 B.增加提升的重物质量 C.改变绳的绕法 D.减少提升的时间 20关于滑轮组的功、功率、机械效率的说法正确的是( ) A.机械效率越高,做功越多 B.功率越大,做功越快 C.机械的效率越高,功率越大 D.使用机械效率高的机械可以省功 1用图1所示装置提升重为900牛的物体A，加在绳自由端的拉力大小为400牛时恰好可以使物体匀速上升,(不计绳重和摩擦)求：（1）求此时滑轮组的机械效率；（2），求动滑轮的重；（3）若提升的重物改为1200牛，此时滑轮组的机械效率又为多少？（4）在（3）问中需要在绳自由端加多大的拉力才能将物体匀速拉起？ 2用动滑轮将重为80牛的物体匀速提升2米，拉力做功200焦不考虑绳重和一切摩擦（1）求此时动滑轮的机械效率；（2）如果该动滑轮匀速提升200牛的重物，拉力的功率为11瓦，则重物上升的速度是多大？6如图4用40牛的拉力使物体匀速上升，不计绳重和摩擦，整个装置的机械效率为75%求：（1）物体和动滑轮的重各是多少？（2）若绳能承受的最大拉力为50牛，此装置的机械效率最大可提高到多少？9如图8，用甲、乙两个滑轮组匀速提升重物，已知物重G1与G2之比为2 : 1，甲滑轮组中动滑轮重G动甲与G1之比是1 : 5，乙滑轮组中两个动滑轮总重G动乙与G2之比是3 : 5（不计绳重与摩擦），求：1）甲、乙两个滑轮组的机械效率之比？（2）用在绳子自由端的拉力F1与F2之比？ 滑轮组机械效率和拉物体的机械效率1用图3所示滑轮组拉着一重为100牛的物体A沿水平面做匀速运动，所用拉力F的大小为40牛（1）不计轮和绳的重力以及摩擦，求：物体A所受的摩擦力（2）若滑轮组的机械效率为80%，求：物体A所受的摩擦力 2如图5，用滑轮组拉着重为600牛的物体沿水平方向向右匀速移动了8米，拉力F 做的功为1280焦，（不计绳重和摩擦）求：（1）拉力的大小； （2）若动滑轮重为12牛，机械效率为多少？3如图11所示装置，物体B所受重力为GB，物体A在物体B的作用下在水平桌面上向右匀速运动。小红用一个水平向左的力拉物体A，使物体B以速度v匀速上升，此时滑轮组的机械效