中考物理总复习：功 功率 机械效率（基础）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（基础）机械效率（基础） 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）理解判断的依据： 依据：做功的两个必要因素。 重点：抓住力作用在物体上是否有“成效”。 （2）明白不做功的三种情况： A. 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”。 B. 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”。 C. 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”。 （3）在分析做功情况时还应注意以下几点： A. 当物体的受力方向与运动方向不垂直时，这个力就要做功。 B. 一个物体同时受几个力的作用时，有一些力做了功，有些力没有做功，因此讲做功必须指出是 哪一个力对哪一个物体做功。 C. 什么叫物体克服阻力做功：若物体在运动方向上受到一个与此方向相反的力 F 的作用，我们通 常说物体克服阻力 F 做了功。 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 比如：在竖直向上，物体克服重力做功，功的大小为 WGh；在水平方向上，物体克服摩擦力做 功，功的大小为 Wfs。 考点二、对公式考点二、对公式 WFS 的理解的理解 1.公式：公式： 一般式 WFs 常用式 WGh(克服重力做功)，或 Wf阻s (克服摩擦阻力做功) 2.单位：单位： 焦耳(J) 要点诠释：要点诠释： （1）有力才有可能做功，没有力根本不做功。 （2）F 与 s 的方向应在同一直线上（初中要求）（比如一个人提着一重物 G，从山脚顺着一之字形的 山路爬到山顶，此时人克服重力做功所移动的距离并不是山路的长，而是从山脚到山顶的高。） （3）做功的多少，由 WFs 决定，而与物体的运动形式无关。 考点三、功率考点三、功率 1.物理意义物理意义：表示物体做功的快慢。 2.定义定义：功与做功所用时间之比叫做功率。 3.计算式计算式 t W P 4.单位单位 瓦(W) 要点诠释：要点诠释： （1） 注意区别功与功率：功率与功是两个不同的物理量，“功”表示做功的“多少”，而“功率” 则表示做功的“快慢”，“多少”与“快慢”的意义不一样，只有在做功时间相同时，做功多的就做 功快；否则，做功多，不一定做功就快，即“功率”不一定就大，也就是说:功率与功和时间两个因素 有关。 （2）由 PW/t 变形为 PFv 可知：功率一定时，力 F 与速度 v 成反比。 （3）将上述归纳： 功（W）功率（P） 概念当一个力作用在物体上，物体在这个力作用下 通过一段距离。这个力对物体做了功 功与做功所用时间之比 单位功的单位是力的单位与距离的单位的乘积 牛米，也叫焦耳。1J=1Nm。 功率的单位也是复合单位，焦/秒， 叫做瓦特。1W=1J/S 计算W=Fs t W P 其它以下三种情况力对物体不做功： 1“不劳无功”，物体通过了距离，但没有 力作用在物体上； 2“不动无功”有力作用在物体上，物体静 止不动，没有通过距离； 3“劳而无功”，有力作用在物体上，物体 也通过了距离，但力的方向和通过的距离方向 互相垂直，沿力方向上物体没有通过距离。 比较做功快慢的方法有： 1比较相同时间内做的功，做 功多的做功快； 2比较做相同的功所用时间， 所用时间少的做功快； 3比较功和时间的比值，比值 大的做功快。 考点四、机械效率考点四、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） 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 为了表示有用功在总功中所占的比例，物理学中引入了机械效率，它等于有用功 W有与总功 W总 之比，符号为 。 要点诠释：要点诠释： （1）公式为，式中表示机械效率，它是一个百分数。 的值越大，表明有用功在总功中所 总 有 W W 占的比例越大，机械的效率越高。 （2） 的值总小于 100%，由于机械本身的摩擦力或重力不可能为零，所以额外功总是存在的，即有用 功总是小于总功。 【典型例题】【典型例题】 类型一、基础知识类型一、基础知识 1、下面情况中，人对物体做功的是（ ） A. 举重运动员举着杠铃不动 B. 人用力却没有把重物提起 C. 某同学提着水桶在水平路面匀速行走 D. 旅客提着行李走上楼梯 【思路点拨】本题要抓住做功的两个必要因素： 1作用在物体上的力；2物体在力的方向上通过的距离；二者缺一不可。 【答案】D 【解析】A、B 均属于“不动无功”型，有力作用但没通过距离；C 属于“劳而无功”型，桶运动方向 与施力方向垂直；D 具备做功的两个必要因素，人对行李施力，行李沿拉力方向有移动距离，D 选项中 人对行李箱用向上的力，并且在力的方向上移动了距离，所以人对物体做了功。 【总结升华】做功要满足的两个要素是：作用在物体上的力；在力的方向上通过的距离。 举一反三：举一反三： 【变式】 （多选）小车重 200N，人用 30N 的水平力推小车沿水平路面匀速前进 50m 的过程中，下 列判断正确的是（ ） A重力没做功 B人对车做功 10000J C人对车做功 1500J D小车受到的阻力是 230N 【答案】AC 2、某人用 50N 的力，将重 30N 的铅球抛到 7m 远处，这个人对铅球做的功为（ ） A、350J B、210J C、0 D、无法计算 【思路点拨】人推铅球，对铅球施加了力，并且铅球在该力的方向上移动了距离，根据功的公式 W=Fs 分析判断。 【答案】D 【解析】铅球的运动可以分为两个阶段：第一个阶段是人推铅球，第二个阶段是铅球在空中飞行。在 第一个阶段人用力推动铅球，对铅球做功；在第二个阶段，铅球离开了人，人不再对铅球做功。注 意：在第一个阶段，在人推力的作用下，铅球移动了一段距离，但这个距离不是 7m；具体是多少，题 中未给出，无法判断。 【总结升华】本题考查了学生对功的公式的掌握和运用，关键是掌握做功的两个必要条件（一是力， 二是在力的方向上移动的距离）。 举一反三：举一反三： 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 【变式】 （2015无锡）现有 30 包大米，总质量为 150kg，小明想尽快将它们搬上 10m 高处的库房，如 图为小明可以提供的用于搬动物体的功率与被搬运物体质量之间的关系图象，由图可知他可以提供的 最大功率为_W；为 尽可能快地将大米搬上库房，他每次应搬_包，若每次下楼时间是上楼时间 的一半，则他最快完成搬运任务并返回原地所用的时间是_s。 （g=10N/kg） 【答案】50；3；450 3、如图所示，用滑轮组提起重400牛顿的货物，所用的拉力F是250牛顿，绳子的自由端被拉下4 米，求总功、有用功、滑轮的机械效率各是多少? 【思路点拨】首先根据滑轮组装形式，确定滑轮组的绳子段数 n=2，计算出物体上升高度 h，然后利用公式 W总=FS 计算总功、W有用=Gh 计算有用功，最后用有用功除以总功就是机械效率。 【答案与解析】 W总Fs250牛4米1000焦耳 重物升高的高度hs24米22米 W有Gh400牛顿2米800焦耳 【总结升华】本题考查有用功、总功、机械效率的计算，关键是公式的应用，难点是对动滑轮上绳子 段数的判断。 举一反三：举一反三： 【变式】通过测量滑轮组机械效率的实验，可得出下列各措施中能提高机械效率的是（ ） A增加动滑轮，减小拉力 B改用质量小的动滑轮 C减少提升高度，减少做功 D增加提升重物重力，增大有用功 【答案】BD 4、一台拖拉机，它以 20 千瓦的功率匀速耕地，速度为 7.2km/h。求： （1）这台拖拉机耕地时的牵引力， （2）这台拖拉机每小时所做的功。 【思路点拨】 （1）题中告诉了功率和速度，由公式，则可得出：；（2）根Fv t Fs t W P v P F %80 1000 800 焦耳 焦耳 总 有 W W 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 据可得 W=Pt。 t W P 【答案与解析】 （1）由 P=Fv 得：N sm W v P F 4 4 10 /2 102 （2）W=Pt=2104W3600s=7.2107J 【总结升华】本题主要考查功率的计算公式 P=FV 和 W=pt 的应用。 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 5、用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率，实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在 较长杠杆下面的钩码缓缓上升。 （1）实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数 F 为_N，钩码总重 G 为 1.0 N，钩 码上升高度 h 为 0.1 m，测力计移动距离 s 为 0.3 m，则杠杆的机械效率为_。请写出使用该杠 杆做额外功的一个原因：_。 （2）为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，一位同学用该实验装置，先后将钩码挂在 A、B 两点，测量并计算得到下表所示的两组数据： 根据表中数据，能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码重有关，钩码越重其效率越高”的结论？ 答：_； 请简要说明两条理由： _； _。 【思路点拨】 （1）弹簧测力计每一个大格代表 1N，每一个小格代表 0.1N，正确读数。 （2）根据公式进行计算：W有=Gh，W总=Fs，。 总 有用 W W （3）额外功产生的原因：克服机械的重做功、克服摩擦做功。 次数 钩码 钩码总重 G/N钩码移动距离 h/m拉力 F/N测力计移动距离 s/m机械效率 1A 点 1.50.100.70.3071.4 2B 点2.00.151.20.3083.3 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 （4）通过探究实验时，应进行多次实验，分析多组数据，才能得出正确结论。 （5）分析机械效率的影响因素采取控制变量法。 【答案】 （1）0.5 66.7 由于使用杠杆时需要克服杠杆自重（克服摩擦力）等做功 （2）不能 两次实验时钩码没有挂在同一位置 仅根据一次对比实验所得结论是不可靠的 【解析】杠杆的机械效率。 第（2）问中研究杠杆的机械效率与所挂钩码重的关系，应控制其他量不变，所以应保持两次实验 时钩码挂在同一位置。实验结论的得出要进行多次测量，减少偶然因素。 【总结升华】注重控制变量法在物理中的应用，其前提是在研究某两个物理量之间的关系的时候，要 注意控制其他物理量保持不变，而且要多次测量，减少偶然因素。 类型二、知识运用类型二、知识运用 6、 （多选）如图所示，分别用甲、乙两个滑轮组提起重力 G1=G2的重物至 相同的高度 h，若所用拉力 F1=F2，已知甲的机械效率 50，则（不计绳重及摩 擦）（ ） A乙的机械效率 75% B乙的机械效率 80% C拉力 F1做的功与拉力 F2做的功之比 3:2 D甲、乙两个滑轮组中的动滑轮重之比 3:1 【思路点拨】甲、乙两个滑轮组将同一物体匀速提升至相同的高度，在不计绳重和机械摩擦的情况 下，有用功就是提升重物所做的功，总功就是拉力 F 所做的功，额外功就是提升动滑轮所做的功，故 W有用=Gh，W总=Fs，W额外=G动h； 不计绳重和摩擦，根据拉力和物重的关系 F=（G轮+G物）比较拉力大小关系； n 1 甲图有三段绳子在拉动滑轮和重物，s=3h，乙图有二段绳子在拉动滑轮和重物，s=2h； 机械效率用来分析比较。 额有用 有用 总 有用 WW W W W 【答案】ACD 【解析】图中， ，。 ， 。A 正确 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：400-6