中考物理总复习：功 功率 机械效率（提高）知识讲解

选师无忧/达分课 15 年教育品牌 专业选师平台 免费咨询热线：400-612-5351 总复习：功总复习：功 功率功率 机械效率（提高）机械效率（提高） 责编：雒文丽 【考纲要求】【考纲要求】 1、理解功、功率的概念，能够解决简单问题，比较功和功率的大小； 2、会测量简单机械的机械效率，知道有用功、额外功、总功和机械效率，知道影响机械效率大小的因 素。 【知识网络】【知识网络】 【考点梳理】【考点梳理】 考点一、功考点一、功 作用在物体上的力，使物体在力的方向上通过了一段距离，我们就说这个力对这个物体做了功。 要点诠释：要点诠释： （1）做功的两个必要因素是：作用在物体上的力；在力的方向上通过的距离。 （2）物体在力的方向上通过了一段距离是指距离与力具有同向性和同时性。 （3）不做功的三种情况 物体受力，但物体没有在力的方向上通过距离，此情况叫“劳而无功”。 物体移动了一段距离，但在此运动方向上没有受到力的作用(如物体因惯性而运动)，此情况叫 “不劳无功”。 物体既受到力，又通过一段距离，但两者方向互相垂直(如起重机吊起货物在空中沿水平方向移 动)，此情况叫“垂直无功”。 （4）公式： WFs， （5）单位： 焦耳(J)， （6）功的原理：使用任何机械都不省功。 考点二、功率考点二、功率 物理学中，为了表示做功的快慢而建立起功率的概念。 要点诠释：要点诠释： 选师无忧/达分课 15 年教育品牌 专业选师平台 免费咨询热线：400-612-5351 1、物理意义：表示物体做功的快慢。 2、定义：功与做功所用时间之比叫做功率。 3、定义式： t W P 4、国际单位：瓦特，简称瓦，符号 W；常用单位还有千瓦（kW）、毫瓦（mW）等等。 1kW=1000W，1W=1000mW，1W=1J/s 5、推导公式： Fv t Fs t W P 考点三、机械效率考点三、机械效率（高清课堂力学（高清课堂力学 5 5：功和机械能机械效率）：功和机械能机械效率） 1、概念：、概念：有用功与总功之比，即 2、影响斜面机械效率的因素、影响斜面机械效率的因素（高清课堂力学（高清课堂力学 5 5：功和机械能影响滑轮组机械效率的因素）：功和机械能影响滑轮组机械效率的因素） （1）物体与斜面粗糙程度相同时，斜面倾角越大，机械效率越大； （2）斜面倾角相同时，物体与斜面粗糙程度越大，机械效率越小。 3、滑轮组的机械效率、滑轮组的机械效率 不计绳重和轴摩擦 当动滑轮重一定时，物重越大，机械效率越大； 当物重一定时，动滑轮重越大，机械效率越小。 要点诠释：要点诠释：机械效率没有单位，小于 1，常用百分数表示。直接原因是：机械内部有摩擦力，机械本身 有重力等。 【典型例题】【典型例题】 类型一、基础知识类型一、基础知识 1、体育课上两位同学进行爬杆比赛，假如他们先后从同一根杆的底端匀速爬到顶端。如果要粗略 比较一下两人做功的大小，需要知道的物理量是（ ） A爬杆的速度 B爬杆的时间 C两人的体重 D杆的具体高度 【思路点拨】做功的两个必要条件为：力和在力的方向上通过的距离，题中两人爬杆的高度相等，比 较重力的大小就可解答此题。 【答案】C 【解析】由 W=Gh 可知做功的多少与他们的体重和爬杆的高度有关， 题中所给的条件是他们先后从同一根杆的底端匀速爬到顶端，即他们爬杆的高度相等， 选师无忧/达分课 15 年教育品牌 专业选师平台 免费咨询热线：400-612-5351 那么需要知道的物理量就是两人的体重。 【总结升华】本题考查了功的计算，弄清做功的两个条件是解题的关键，属于基础题。 举一反三：举一反三： 【变式】1J 的功就是（ ） A把质量为 1kg 的物体移动 1m 所做的功 B把重 1N 的物体移动 1m 所做的功 C在 1N 力的作用下，物体移动 1m 所做的功 D在 1N 力的作用下，物体在力的方向上移动 1m 时，此力对物体做的功 【答案】D 2、 （2015德阳）下列关于功、功率、机械效率的说法正确的是（ ） A做功多的机器机械效率一定高 B功率小的机器做功慢 C机械效率高的机器功率一定大 D功率大的机器做功时间一定短 【思路点拨】功率是描述物体做功快慢的物理量，它等于单位时间内所做的功，功率大则做功快； 功率与效率大小没有关系；机械效率反映了机械的性能优劣，是有用功与总功的比值；机械效率与 做功多少没有直接关系。 【答案】B 【解析】A、有用功与总功的比值叫机械效率，故机械效率与做功的多少无关，此选项错误；B、功率 反映做功的快慢，功率大则做功快，功率小，则做功慢，此选项正确；C、机械效率与机械功率大小没 有直接关系，此选项错误；D、功率等于功和做功时间的比值，时间短，功多少不确定，功率大小不确 定。此选项错误。 【总结升华】本题考查功、功率、机械效率概念的理解。 举一反三：举一反三： 【变式】功的原理告诉我们，在使用机械时（ ） A使用任何机械都能省力，但不能省功 B有些机械可以省力，有些机械可以省功 C使用任何机械都可以省力，但不能省距离 D有些机械可以省力，有些机械可以省距离， 但都不能省功 【答案】D 3、如图所示，用一滑轮组拉着重为的汽车沿水平方向匀速移动，汽车所受的阻力为车 重的 0.03 倍，此时要在绳端加一 F=1000N 的水平拉力，汽车移动的速度为 0.2m/s，走了 1min，试求： 汽车克服摩擦力做了多少功；绳自由端拉力 F 的功率？（滑轮和绳的自重不计，绳足够长）。 【思路点拨】本题考查了学生对速度公式、功的公式的掌握和运用，能根据滑轮组的结构得出承担物 选师无忧/达分课 15 年教育品牌 专业选师平台 免费咨询热线：400-612-5351 重的绳子股数（直接从动滑轮上引出的绳子股数）是本题的突破口，灵活运用公式是关键。 【答案】28800J 600W 【解析】汽车受力如图所示，由于汽车匀速移动，故物体受平衡力作用，因此动滑轮对汽车的拉力 ；汽车运动时间为 1min=60s，则车运动距离 L=vt=0.2m/s60s=12m，所以克服摩擦力做功。 因为拉车的绳子段数 n=3，所以绳子自由端移动的距离为：s =nL=3vt=36m。 1 分钟内拉力做功 W=Fs=1000N36m=36000J， P=W/t =36000J/60s=600W。 【总结升华】熟记公式灵活运用公式，是学习物理所必须的。 举一反三：举一反三： 【变式】 （高清课堂力学（高清课堂力学 5 5：功和机械能例：功和机械能例 1 1）用大小为 F 的水平力，拉物体 M 由静止开始， 在粗糙的水平地面上运动一段距离，F 做功为 W1，功率为 P1；若仍 用水平力 F 拉 M 在光滑的水平地 面上运动相同的距离，F 做功为 W2，功率为 P2。那么（ ） AW1W2；P1P2 BW1W2；P1P2 CW1W2；P1P2 DW1W2；P1P2 【答案】B 4、下图是小明同学斜面机械效率跟什么因素有关的实验装置。 实验时他用弹簧测力计拉着同一物块沿粗糙程度相同的斜面向上做匀速直线运动。实验的部分数据如 下： 实验 次数 斜面的 倾斜程度 物块重量 G/N 斜面高度 h/m 沿斜面拉力 F/N 斜面长 s/m 机械效率 1较缓100.15.01 2较陡100.36.7145 3最陡100.58.4160 小明探究的是斜面的机械效率跟 的关系。在第 1 次实验中，斜面的机械效率为 ，物 块和斜面的内能增加了约 J。 分析表格中数据可以得出结论：在斜面粗糙程度相同时，斜面越陡，机械效率越 。若要探究 斜面机械效率跟斜面的粗糙程度的关系，应保持 不变。 【思路点拨】 （1）影响斜面机械效率的因素有：斜面的粗糙程度和斜面的倾斜程度，题中保证了粗糙 程度一定而倾斜程度不同，当然是探究斜面机械效率和斜面倾斜程度的关系； 选师无忧/达分课 15 年教育品牌 专业选师平台 免费咨询热线：400-612-5351 斜面的机械效率可以根据求出； Fs Gh W W 总 有用 物块和斜面增加的内能，就等于物块克服与斜面之间的摩擦力所做的功，即额外功，W额=W总-W有用； （2）分析表格中的数据，看斜面的机械效率随倾斜程度的增大如何变化，从而得出结论； 要探究斜面机械效率和倾斜程度的关系，就要采用控制变量法控制斜面的倾斜程度一定。 【答案】斜面的倾斜程度 20 4 高 斜面的倾斜程度 【解析】 （1）从题意可知，实验过程中保持斜面的粗糙程度和物块重力相同，只改变斜面的倾斜程 度，所以小明探究的是斜面的机械效率与斜面的倾斜程度的关系；在拉着木块沿斜面上升的过程中， 要克服木块与斜面的摩擦力而做功，消耗了机械能转化为内能，根据表格中提供的数据可得=20%； （2）从数据可以看出，斜面的倾斜程度越陡，拉木块向上的力越大，斜面的机械效率越高。 【总结升华】解答此题我们要知道：影响斜面机械效率的因素、做功改变物体内能、控制变量法的使 用、斜面机械效率的计算，是一道综合题。 举一反三：举一反三： 【变式】有两个人利用斜面共同将木箱拉上汽车，为了提高斜面的机械效率，下列做法中可取的是 （ ） A以较快的速度将木箱匀速拉上汽车 B以较慢的速度将木箱匀速拉上汽车 C改由一个人将木箱匀速拉上汽车 D板长不变，改用光滑的斜面板，将木箱匀速拉上车 【答案】D 类型二、知识运用类型二、知识运用 5、如图所示，滑轮组在拉力 F1的作用下，拉着重 300N 的物体 A 以 1.5m/s 的速度在水平面上匀 速移动，滑轮组的机械效率为 80%，物体 A 匀速运动时受的阻力为 56N，拉力 F1的功率为 P1。若滑轮组 在拉力 F2的作用下，拉着物体 A 以 0.5m/s 的速度在此水平面上匀速移动，拉力 F2的功率为 P2。滑轮 自重和绳重忽略不计，则下列说法正确的是（ ） AF1=168N，P1=225W BF2=210N，P2=35W CF2=3F1，P1=P2 DF1=F2，P1=3P2 【思路点拨】 （1）对动滑轮进行受力分析，向左拉的有三段绳子，向右的有一段，而拉力 F 是向右 的，物体是向左的，故拉力端移动的距离是物体移动距离的三分之一，拉力端移动的速度也是物体移 动速度的三分之一。 （2）题目已知机械效率为 80%，可对机械效率推导为：。 （3）因题目已知物体移动的速度，故对拉力功率的公式可推导为：。 【答案】BD 【解析】 选师无忧/达分课 15 年教育品牌 专业选师平台 免费咨询热线：400-612-5351 【总结升华】本题在滑轮组的计算题中属于难度较高的，不仅滑轮组的使用方式与平常不同，而且涉 及的物理量多，对机械效率、功率等公式都要求能进行熟练推导，值得注意的是对于滑轮组的机械效 率，在机械装置和提升的重物都不变的条件下滑轮组的机械效率保持不变的，这是本题的解题关键。 6、 （2015达州）某工人用如图所示的装置把一重为 1200N 的箱子从斜面底端匀速拉到顶端用时 10 秒，已知斜面长 6m、高 2m，此装置的机械效率为 80%（滑轮重、绳重、滑轮与绳之间的摩擦均不 计） 。求： （1）拉力 F； （2）拉力 F 做功的功率； （3）箱子和斜面间的摩擦力。 【思路点拨】 （1）因为是动滑轮，所以根据 s=2s 求出拉力移动距离；根据 W=Gh 求出有用功，根据 计算此时的拉力。 （2）根据 W=Fs 求出拉力做的总功，根据 P=W/t 求出功率；（3）求出克服摩擦力做 的额外功，根据 W=fs 求出摩擦力。 【答案】 （1）拉力 F 为 250N（2）拉力 F 做功的功率为 300W（3）箱子和斜面间的摩擦力为 100N 【解析】 （1）由图可知滑轮装置是一个动滑轮，绳端移动的距离：s=2s=26m=12m； 有用功：W有用=Gh=1200N2m=2400J；根据 =可得，所以 F=250N。 （2）拉力做的功：W总=Fs=250N12m=3000J，拉力的功率：P=300W； （3）因为 W总=W有用+W额，所以克服摩擦力做的额外功：W额=W总W有用=3000J2400J=600J， 根据 W=fs 可得，摩擦力 f=100N。 【总结升华】主要考查的是学生对功率、有用功、总功、额外功、机械效率计算公式的理解和掌握。 选师无忧/达分课 15 年教育品牌 专业选师平台 免费咨询热线：400-612-5351 举一反三：举一反三： 【变式】利用如图所示的动滑轮将重为 G 的物体匀速地拉上斜面，设斜面长为 L，高为 h，滑轮的重力 及摩擦力均不计，根据功的原理，则拉力为（ ） 【答案】C 7、如图所示，用滑轮组提升水中的物体 A，若物体的质量为 140kg，体积为 60dm3，滑轮组的机 械效率为 80%，取 g=10N/kg，不计绳重及轮与轴的摩擦，求 （1）物体 A 在水中被匀速提升时，拉力 F 是多大？ （2）如果动滑轮挂钩用钢丝绳与物体 A 相连，而连接滑轮组的绳子所能承受的最大拉 力为 350N，当物体露出水的体积多大时绳子会断？ 【思路点拨】 （1）首先我们先来判断承担重物的绳子股数，很明显绳子股数是 4，接着 我们要思考