初中物理-功的原理和机械效率

1、初中物理初中物理 功的原理和简单机械功的原理和简单机械 1. 功的原理功的原理 使用任何机械时，人对使用任何机械时，人对 机械所做的功，等于机械对物体所做的机械所做的功，等于机械对物体所做的 功功 2. 斜面斜面 使用任何机械都不省功使用任何机械都不省功 h L F G 斜面长是斜面高的几倍，推力就是物体斜面长是斜面高的几倍，推力就是物体 所受重力的几分之一。所受重力的几分之一。 l h G F 例题例题 1. 如图，将同一物体沿着长度不同的斜面如图，将同一物体沿着长度不同的斜面 推上同一高度，所用推力分别为推上同一高度，所用推力分别为F1、F2、 F3，推力所做的功分别为，推力所做的功分别为

2、W1、W2、W3， 则则F1 F2 F3 ， W1 W2 W3 。 F1 F2 F3 = = = 2 2一辆车重一辆车重10001000牛，将他推上长牛，将他推上长 100100米，高米，高2525米的斜坡，人用推力米的斜坡，人用推力 至少多大？至少多大？ N N m m G l h F l h G F 250 1000 100 25 3 3用如图所示的滑轮组将质用如图所示的滑轮组将质 量为量为1010千克的物体匀速提高千克的物体匀速提高1 1米，米， 不计动滑轮的重力及摩擦，不计动滑轮的重力及摩擦， 求：绳端移动的距离；求：绳端移动的距离； 人拉绳所做的功；人拉绳所做的功； 拉力拉力F F。

3、 F解解:S=3h=3m W=FS=Gh=100N1m=100J F=W/S=100J/3m=33.3J 200J 【例【例2 2】 如图所示是一个两面光滑的斜面，同一如图所示是一个两面光滑的斜面，同一 个物体分别沿个物体分别沿ACAC和和BCBC斜面受拉力匀速运动到斜面受拉力匀速运动到C C点点 时，所需拉力分别为时，所需拉力分别为F FA A、F FB B，所做的功分别为，所做的功分别为W WA A、 W WB B。则。则: ( ): ( ) A AF FA AF FB B，W WA AW WB B B BF FA AF FB B，W WA AW WB B C CF FA AF FB B，

4、W WA AW WB B D D以上说法都不正确以上说法都不正确 C 【例【例4 4】 搬运工人用滑轮组将一物体匀速搬运工人用滑轮组将一物体匀速 拉到拉到1010米高的楼上，共做了米高的楼上，共做了7.27.210103 3焦焦 耳的功，求这物体有多重？（不计滑轮耳的功，求这物体有多重？（不计滑轮 的重力和摩擦阻力）的重力和摩擦阻力） N S W G m J 720 10 102 . 7 3 例题例题5 5：如图，：如图，ABAB段是光滑圆弧面，段是光滑圆弧面，BCBC段是粗糙的水段是粗糙的水 平面，平面，BCBC0.90.9米，质量为米，质量为6 6千克的物体从高千克的物体从高h h0.30

5、.3 米的米的A A点由静止下滑，到达点由静止下滑，到达C C点时静止，求物体在点时静止，求物体在BCBC 段所受的阻力。段所受的阻力。 A BC h N m mkgNkg S mgh S W f WW G Gf 3 .33 9 . 0 3 . 0/1010 运用概念运用概念 理性思维理性思维 你得把你得把12桶每桶桶每桶1.25升的饮料从一楼搬到四升的饮料从一楼搬到四 楼楼,你可以一次把它们全搬上来你可以一次把它们全搬上来,你也可以每次你也可以每次 二桶分别搬二桶分别搬.你还可以拿一个筐将它们一次搬你还可以拿一个筐将它们一次搬 上来。你认为哪中方法做的功多上来。你认为哪中方法做的功多?为什么

6、为什么? 第第2个问题个问题 机械效率机械效率 一、机械效率一、机械效率 1.1.有用功：使用任何机械时，机械对物有用功：使用任何机械时，机械对物 体做的功是人们需要的，叫做有用功。体做的功是人们需要的，叫做有用功。 若是提升重物则若是提升重物则W W有 有= =Gh Gh 若是水平牵引若是水平牵引 物体物体W W有 有= =fs fs 2.2.额外功：而克服机械本省重力和摩擦额外功：而克服机械本省重力和摩擦 力做的功不是人们需要的，而是不得不力做的功不是人们需要的，而是不得不 额外增加做的，叫额外功。额外增加做的，叫额外功。 W W额外功 额外功= =W W机械机械+ +W W阻力阻力 3、

7、机械效率、机械效率 总功：动力总功：动力对机械对机械做的功做的功 额外功：克服机械本身额外功：克服机械本身重力和摩擦重力和摩擦 力力所做的功，不是人们需要的，而所做的功，不是人们需要的，而 是不得不额外增加的是不得不额外增加的 有用功：机械有用功：机械对物体对物体做的功做的功 F G W总 总=Fs W有用 有用=Gh W额 额=W总总- W有用有用 W W 有用 总 100 11 例例1 用如图所示的滑轮组将重用如图所示的滑轮组将重150牛牛 的重物提高的重物提高1米，动滑轮重米，动滑轮重20牛，人牛，人 作用于绳端拉力是作用于绳端拉力是100牛，求：有用牛，求：有用 功，总功，额外功功，总

8、功，额外功 提起动滑轮做得提起动滑轮做得 功，克服摩擦力做得功，机械效率。功，克服摩擦力做得功，机械效率。 W总 总=Fs=100N =100N3m3m300J300J W W有用 有用= =Gh Gh= =150N150N1m1m150J150J W额 额1=G动动h=20N =20N1m1m20J20J W额 额2= W总总- - W W有用 有用- - W额 额1 =13 =130J0J W W 有用 总 100 例例2 用滑轮组物体向左匀速拉动用滑轮组物体向左匀速拉动2米时，米时， 所受摩擦力为所受摩擦力为250牛的，所用拉力是牛的，所用拉力是150 牛，那么有用功等于牛，那么有用功等

9、于 焦，总功等于焦，总功等于 焦。滑轮组的机械效率为焦。滑轮组的机械效率为 。 A 500J 600J 83.3% 例例3 如图所示，物体如图所示，物体A重重G=1000牛，牛， A与地面的摩擦力是与地面的摩擦力是200牛，绳子自牛，绳子自 由端拉力为由端拉力为80牛，物体匀速移动牛，物体匀速移动1米，米， 求：求： W有，有，W总，总， W总 总=Fs=80N =80N3m3m300J300J W W有用 有用= =fs fs= =200N200N1m1m200J200J W W 有用 总 100 = 4.如何提高机械效率如何提高机械效率 （1）在做相同有用功时，减小额外）在做相同有用功时，

10、减小额外 功；功；减轻动滑轮重，较少摩擦力减轻动滑轮重，较少摩擦力 （2）在额外功相同时，增大有用功）在额外功相同时，增大有用功 想一想？想一想？ 例例4 将同一物体提升相同高度，用下将同一物体提升相同高度，用下 列哪个简单机械的机械效率高（列哪个简单机械的机械效率高（ ） 那个机械更省力（那个机械更省力（ ） A 动滑轮动滑轮 B 定滑轮定滑轮 C 滑轮组滑轮组 D 三个机械都一样。三个机械都一样。 B C 例例5 在在“测滑轮组的机械效率测滑轮组的机械效率”的实验中，用的实验中，用 同一滑轮组进行两次实验，得到下表数据：同一滑轮组进行两次实验，得到下表数据： （1）所用滑轮组中动滑轮，定滑

11、轮的最少个数分别为（）所用滑轮组中动滑轮，定滑轮的最少个数分别为（ ） （2）第一次，第二次实验的机械效率的大小分别为（）第一次，第二次实验的机械效率的大小分别为（ ） （3）两次实验所测机械效率不同的原因是（）两次实验所测机械效率不同的原因是（ ） 次数次数钩码质量钩码质量 （克）（克） 钩码上升钩码上升 高度（米）高度（米） 弹簧秤示弹簧秤示 数（牛）数（牛） 弹簧秤移动弹簧秤移动 距离（米）距离（米） 1 100 0.1 0.5 0.3 2 200 0.2 0.9 0.6 2 67.7% 70% 2 1 1 2 a甲方甲方b甲甲 方甲方方甲方 例例6.6.用四只完全相同的滑轮和两根相用四

12、只完全相同的滑轮和两根相 同的绳子组成如图所示的同的绳子组成如图所示的a、b两个滑两个滑 轮组，用其提起相同的重物轮组，用其提起相同的重物G。如不。如不 计滑轮与轴的摩擦，则（计滑轮与轴的摩擦，则（ ） A.a滑轮组较省力，机械效率也较高滑轮组较省力，机械效率也较高 B.b滑轮组较省力，机械效率也较高滑轮组较省力，机械效率也较高 C.两滑轮组的省力程度不同，但机械两滑轮组的省力程度不同，但机械 效率相同效率相同 D.两滑轮组的省力程度不同，机械效两滑轮组的省力程度不同，机械效 率也不同率也不同 C 功率功率机械效率机械效率 物理物理 意义意义 比较物体做功快慢比较物体做功快慢 有用功在总功中占

13、的比值有用功在总功中占的比值 定义定义 单位时间内完成的功单位时间内完成的功 若甲的机器的功率大若甲的机器的功率大 于乙机器的功率于乙机器的功率 含义（含义（1）甲做的功比）甲做的功比 乙做的功快（乙做的功快（2）相同）相同 时间内甲做的功多（时间内甲做的功多（3） 作相同的功甲用的时作相同的功甲用的时 间少间少 有用功跟总功的比值有用功跟总功的比值 甲机械效率高甲机械效率高 含义含义（1）做相同总功时）做相同总功时 甲做的有用功多（甲做的有用功多（2）做）做 相同有用功甲做的总功少相同有用功甲做的总功少 （3）做相同有用功甲的）做相同有用功甲的 额外功少额外功少 符号符号 P 单位单位 瓦瓦

14、无单位无单位 7.7.用一个机械效率是用一个机械效率是70%70%的的滑轮组将一滑轮组将一 受重力为受重力为22402240牛的货物匀速提起，所用牛的货物匀速提起，所用 拉力为拉力为800800牛，则滑轮组至少由几个定牛，则滑轮组至少由几个定 滑轮和几个动滑轮组成滑轮和几个动滑轮组成 （ ） A.A.一个定滑轮二个动滑轮一个定滑轮二个动滑轮 B.B.二个定滑轮二个动滑轮二个定滑轮二个动滑轮 C. C. 二个定滑轮一个动滑轮二个定滑轮一个动滑轮 D. D. 二个定滑轮三个动滑轮二个定滑轮三个动滑轮 4 7.0800 2240 %100 N N F G n Fnh Gh W W 总 有 8.吊车的

15、质量为吊车的质量为20千克，人的质量千克，人的质量 为为60千克。如图千克。如图9-9（a）所示，人）所示，人 站在地上，通过滑轮组用吊车匀站在地上，通过滑轮组用吊车匀 速提起质量为速提起质量为60千克的重物，滑千克的重物，滑 轮组的效率为轮组的效率为80%，则人拉绳的，则人拉绳的 力为力为_牛。如图牛。如图9（b） 所示，人站在空吊车上，要通过所示，人站在空吊车上，要通过 滑轮组匀速拉起吊车，滑轮组的滑轮组匀速拉起吊车，滑轮组的 效率仍为效率仍为80%，则人拉绳的力为，则人拉绳的力为 _牛，此时人对吊车的牛，此时人对吊车的 压力为压力为_牛。牛。 N N n G F Fnh Gh W W n

16、a 250 38 . 0 600 %100 3 物 总 有 图中 N N n G F Fnh Gh W W nb 5 .187 48 . 0 600 %100 4 物 总 有 图中 G=F拉 拉+F支支 F支 支=600N-187.5N=412.5N 9.9. 用滑轮组匀速提升重用滑轮组匀速提升重20002000牛的物体，作用牛的物体，作用 在绳子自由端的拉力大小为在绳子自由端的拉力大小为625625牛，拉力做功牛，拉力做功 的功率为的功率为12501250瓦，滑轮组的机械效率为瓦，滑轮组的机械效率为80%80%， 不计摩擦和绳重。（不计摩擦和绳重。（1 1）求重物上升的速度；）求重物上升的速

17、度； （2 2）如果使用这个滑轮组匀速提升重）如果使用这个滑轮组匀速提升重35003500 牛的物体，求作用在绳子自由端的拉力。牛的物体，求作用在绳子自由端的拉力。 (3) 如果他在第（如果他在第（2）中所用的时间是）中所用的时间是10秒钟，秒钟， 那么它在匀速提升那么它在匀速提升2 2米高的过程中有用功率是米高的过程中有用功率是 多少？多少？ 已知已知:提升重物提升重物,G物 物=2000N F拉拉=625N P总 总=1250W=80% 解解(1)先求滑轮组绳子的股数先求滑轮组绳子的股数 5 8 . 0625 2000 %100 N N F G n Fnh Gh W W 总 有 (2)再求

18、物体上升的速度再求物体上升的速度 (3)然后求滑轮组中动滑轮的重力然后求滑轮组中动滑轮的重力 sm N W F Pv v FvP /4 . 0 5625 1250 55 绳 物 绳总 NGG GG G WW W 500 1 物动 动有 有 额有 有 ）（ (4)然后求滑轮组提升然后求滑轮组提升3500N重物时的拉力重物时的拉力, 已知动滑轮的重力已知动滑轮的重力 NGGF800 5 1 / ）（ 动物 拉 (5)有用功功率有用功功率 w smNVGP 1200 /4 . 03500 / 物 物 10.在在“测定滑轮组的机械效率测定滑轮组的机械效率”实验中。实验中。 （1）需要的器材，除滑轮、铁

19、架台、细绳、）需要的器材，除滑轮、铁架台、细绳、 钩码和弹簧秤外还应有钩码和弹簧秤外还应有_。 （2）在提升钩码时，应使弹簧秤拉着绳的自）在提升钩码时，应使弹簧秤拉着绳的自 由端在竖直方向上作由端在竖直方向上作_运动。运动。 （3）若用同一滑轮组提升钩码，当钩码增加）若用同一滑轮组提升钩码，当钩码增加 时，滑轮组的机械效率将时，滑轮组的机械效率将_。 （4）若组成滑轮组的每个滑轮都相同，提升）若组成滑轮组的每个滑轮都相同，提升 相同的钩码，滑轮组的动滑轮个数增加，机械相同的钩码，滑轮组的动滑轮个数增加，机械 效率将效率将_。 （本题填（本题填“变大变大”、“变小变小”或或“不变不变”。）。） 1111两个滑轮组如图两个滑