功和功率知识点

一 功 1 概念 如果物体受到力的作用 并沿着力的方向移动一段距离 这个力就对物体做了 功 2 做功的两个必要因素 缺一不可 a 一是要有力的作用 b 二是物体沿着力的方向通过一段距离 注意力作用的阶段性 3 三种情况对物体没有做功 适当加点分解原理 a 有力作用在物体上 但物体没动 b 有力作用在物体上 物体也通过了距离 但物体移动距离的方向跟这个力的方向垂直 如手提水桶在水平面上运动一段距离 c 物体通过了距离 但在物体通过距离的方向上没有力的作用 4 功的计算和单位 计算 在物理学中 把力与物体沿力的方向移动距离的乘积叫做功 功用 W 表示 W FS 其中力的单位是 N 距离的单位是 m b 单位 焦耳符号 J 5 功的原理 a 使用机械时 人们所做的功 都不会少于不用机械时直接对物体做的功 即使用任何机 械都不能省功 b 在使用机械做功时 由于机械有重力 机械之间存在摩擦 所以人们要克服重力和摩 擦做功 c 在理想的情况下 即不考虑机械自身的重力和摩擦的情况下 人们使用机械时所做的功 等于不用机械时直接用手做的功 d 既然使用机械不省功 为什么还要使用机械 这是由于使用的机械有的可以改变力的方向 有的可以省力 有的既能省力又能改变力 的方向 有的可以省距离 有的还可以改变做功的快慢 运用功的原理可以推导出使用斜面的省力公式 为 F hG s 直接用手做功 W1 Gh 使用斜面做功 W2 Fs 根据功的原理 W2 W1 则 F hG s 二 机械效率 1 相关概念 a 有用功 利用机械做功时 对人们有用的功叫做有用功 b 额外功 利用机械做功时 人们不需要但又不得不做的功叫做额外功 它是由于摩擦 机械自重等原因而不得不做的功 c 总功 人在利用机械达到目的过程中实际做的功叫做总功 W总 W有用 W额外 2 怎样区分总功和有用功 判断有用功合总功的关键是 明确在具体问题中做功要达到的目的 例如 用滑轮组提升物体时 我们的目的是要把物体提升一定的高度 因此所做的有用功 为 W有用 Gh h 为物体被提升的高度 G 为物体所受的重力 而人在提升物体的同时 还要 克服摩擦和动滑轮的重量而做功 所以此时人对滑轮组所做的功就是总功 它等于人对绳 的拉力 F 与绳在拉力下移动的距离 S 的乘积 即 W总 FS 又如 在用斜面提升物体时 我们的目的是要把物体提升到某一高度 因此所做的有用功 为 W有用 Gh 其中 G 为物体所受的重力 h 为物体被提升的高度 而人在斜面方向拉动物 体的过程中 还要克服物体与斜面间的摩擦做功 所以人做的总功为人对物体的拉力 F 与 物体在拉力方向移动距离 S 的乘积 即 W总 FS 再如 当用桶从井口提水的时候 我们的目的是提水 所以人对水做的功才是我们的有用 功 而提水时不得不提起桶 所以对桶做的功是额外功 而从井里捞桶的时候 我们的目 的是打捞桶 因此对桶所做的功是有用功 而附带提起的水对我们来说是没用的 所以这 时候对水所做的功是额外功 3 机械效率 a 定义 有用功跟总功的比值叫做机械效率 用 W有用 W总 b 因为在使用机械时 有用功总小于总功 所以机械效率总小于 1 c 怎样判定机械效率的高低 由 W有用 W总 W有用 W有用 W额外 知 总功一定 有用功越多 或额外功越少 机械效率越高 有用功一定 总功越少 或额外功越少 机械效率就越高 额外功一定 总功越多 或有用功越多 机械效率越高 d 如何提高机械效率 改进结构 使它更合理 更轻巧 减小因克服机械本身的重而做的额外功 定时润滑 是机械处于良好的运转状态 减小因克服无益摩擦而做的额外 4 影响滑轮组和斜面机械效率的因素 a 影响滑轮组机械效率的因素滑轮组的机械效率为 W有用 W总 Gh FS Gh Fnh G nF n 为与动滑轮相连的绳子的段数或承担重物重的绳子的段数 S nh 使用滑轮组来提升物体时 机械间的摩擦越小 动滑轮越轻 滑轮组的机械效率越高 若不计绳重及摩擦时 滑轮组的机械效率为 W有用 W总 W有用 W有用 W额外 Gh G G动 h G G G动 1 1 G动 G 由此可见 在不考虑绳重及摩擦时 一个滑轮组的机械效率的大小仅与滑轮的重量及物体 的重量有关 而与提升的高度和滑轮缠绕方式无关 被提升的重物越重 滑轮组的机械效 率越高 在提升相同的重物时 动滑轮重量越小 机械效率越高 提高滑轮组的机械效率的方法 增大物体重力 减小动滑轮的重力 减小轮和轴间的摩 擦 b 影响斜面机械效率的因素斜面的机械效率为 W有用 W总 Gh FS 斜面的机械效率跟斜面的光滑程度和斜面的倾斜程度有关 斜面倾斜程度相同时 斜面越 光滑 斜面的机械效率就越高 光滑程度相同时 斜面越陡 斜面的机械效率就越高 5 理解机械效率时 应该注意的几个问题 a 由于有用功总小于总功 所以机械效率总小于 1 b 机械效率的高低与是否省力 重物被提升的高度及承担物重的绳子段数的多少等因素无 关 c W有用 W总 机械效率的高低是由有用功和总功两个因素决定的 因此不能说有用功 越大 机械效率就越高或总功越大 机械效率就越低 d 同一滑轮组在不同情况下机械效率不一定相同 三 功率 1 概念 单位时间内所做的功叫做功率 2 物理意义 功率是表示物体做功快慢的物理量 3 计算公式及单位 P W t 单位 瓦特 符号 W 其中功的单位是 J 时间的单位是 S 推出公式 对于在力 F 作用下 沿力的方向做匀速直线运动的物体 若果物体的运动速度 是 v 则功率为 P W t Fs t Fv 4 理解概念时注意 a 功率的大小由功率和时间两个因素决定 一个物体做的功多 其功率不一定就大 b 机械效率和功率都可以用来衡量机械的性能 但两者的意义不同 对于一台机械来说 它的机械效率与功率没有任何联系 功率大的机械 它的机械效率不一定高 机械效率高 的机械 它的功率也不一定大 使用机械时 我们总希望机械效率越高越好 而选用功率时 只要配套就行 功率与机械效率的关系式 W有用 W总 W有用 t W总 t P有用 P总 由上式知 总功率一定 有用功率越大 机械效率越高 有用功率一定 总功率减小 机械效率越高 一 理解动能的概念 理解动能的大小与哪些因素有关 二 理解重力势能的概念 理解重力势能的大小与哪些因素有关 三 知道弹性势能的概念 知道弹性势能的大小与弹性形变的大小有关 四 知道机械能的概念 知道动能与势能的相互转化 并能解释有关现象和应用 五 知道分子动理论的基本观点 并能用其解释某些热现象 六 能描述物质三态的基本特征