第十二讲功与能

功

功率

机械效率复习课一、功(

)

1.定义:力和物体在力的方向上移动

的

称为机械功,简称功.

2.做功的必要条件(1)有

作用在物体上.

(2)在

上移动一段

.

(注:两个条件同时具备,缺一不可)3.公式:W=

.

4.单位:

,符号

,1J=1N·m.

5.不做功的情况(1)物体在水平方向不受力,因具有惯性而动(不劳无功).例子:踢出去的足球(2)物体受力,但静止.例子:推而未动,搬而未起.W距离乘积力力的方向距离Fs焦耳J知识清单考点回顾实验强化中考链接(3)有力有距离,但力的方向与距离的方向垂直(劳而无功).例子:人提水桶水平前进,提水桶的力和水桶的重力不做功.二、功率(

)——表示物体

的物理量

1.定义:

与

的比值.

2.公式:P=

.

3.单位及换算(1)单位:

,符号

.

(2)换算:①1W=

J/s.

②1kW=

W.

4.推导式:P=

.(v的单位必须是m/s)

P做功快慢做功多少做功时间瓦特W11000Fv知识清单考点回顾实验强化中考链接三、机械效率1.使用工具或机械做功时(1)为了达到目的所必须做的功——

.

(2)由于使用工具(或机械)额外做的对人们没有用但又不得不做的功——

.(3)有用功与额外功的

——

所以

功=

功+

功.

2.机械效率(

)

(1)定义:

与

的

.

(2)表达式:η=

.

(3)理解:①

;②

;③

.

[提示]机械效率是衡量机械做功性能好坏的物理量,但机械效率的高低与使用机械是省力还是费力无关.有用功额外功总和总功总有用额外η有用功总功比值无单位<1百分数知识清单考点回顾实验强化中考链接3.提高机械效率的方法滑轮组:增加物重;减小动滑轮重;减小绳子摩擦等.斜面:增大斜面倾斜度;减小摩擦等.四、机械能1.能量:如果一个物体能够对另一个物体

,我们就说这个物体具有能量,简称

.(一个物体能够做的功越多,表示这个物体具有的能量越大)能量的单位和功的单位相同,是

,符号

.

2.动能:物体因

具有的能量叫做动能,一切

的物体都具有动能.

影响因素:(1)质量相同的物体,

越大,它的动能越大.

(2)运动速度相同的物体,

越大,它的动能也越大.

做功能焦耳J运动运动速度质量知识清单考点回顾实验强化中考链接3.势能(1)重力势能:定义:在地球表面附近,物体由于

所具有的能,叫做重力势能.

影响因素:物体的

越大,位置越

,它具有的重力势能就越大.

(2)弹性势能定义:物体因

而具有的能,叫做弹性势能.

影响因素:物体的弹性形变越大,它具有的弹性势能就

.

4.机械能定义:在物理学中,将

能、

能和弹性势能统称为机械能.

机械能守恒:动能和势能可以相互

,在相互转化过程中,如不计摩擦等阻力,尽管动能、势能的大小会变化,但机械能的总量将

,即:机械能守恒.

[提示]如存在摩擦等阻力,机械能的总量将减小,机械能不守恒.被举高质量高弹性形变越大动重力势转化不变1.甲、乙两图物体受力,且物体沿力的方向

,力做功;丙、丁两图物体受力,但物体

沿力的方向移动距离,力不做功.

移动距离没有知识清单考点回顾实验强化中考链接2.举重运动员把杠铃从地面抓举过头顶,此过程中运动员对杠铃

做功;把杠铃举过头顶稳稳地停留了3秒钟,此过程运动员对杠铃

做功(均选填“有”或“没有”).

有没有3.如图所示,大人和小孩(大人比小孩重)同时从一楼爬到三楼,大人做的功

小孩做的功;若两人在相同时间内完成爬楼,大人做功的功率

小孩的功率.(均选填“等于”“大于”或“小于”)

大于大于知识清单考点回顾实验强化中考链接5.提升钩码做的功为

,克服动滑轮重力及摩擦等因素而做的功为

,所以使用机械可以

,但不能省功.

4.如图,起重机在15s内将质量为6t的大石头竖直匀速提升1m,则起重机对大石头做的功是

J;功率为

W.

6×1044×103有用功额外功省力知识清单考点回顾实验强化中考链接6.机动车质量一定时,

越快,动能越大,刹车时制动距离

,所以限速行驶;相同道路上,速度相同时,质量大的机动车

大,制动距离大,所以制动距离

时,不同车型限速不同.

速度越大7.如图,运动员下落时,

对运动员做功(忽略空气阻力);

能转化为

能,与蹦床接触后,床面发生弹性形变,运动员的

能转化为蹦床的

能.

动能相同重力重力势动动弹性势知识清单考点回顾实验强化中考链接8.滚摆下降时,它的重力势能越来越

,动能越来越

,

能转化为

能;滚摆上升时,上升的高度越来越小,机械能

.

小9.卫星在远地点时

最大,当它从远地点向近地点运动时重力势能

,动能

,重力势能转化为动能;当它从近地点向远地点运动时,重力势能增大,动能

,动能转化为

.

大重力势动减小重力势能减小增大减小重力势能知识清单考点回顾实验强化中考链接功与功率的计算[典例1]水平地面上一静止木箱重800N,某人用50N的水平推力推动木箱前进10m,撤去推力后木箱又继续前进了2m,全过程中,水平推力做功

J,重力做功

J.

[思路点拨]

功的大小等于作用在物体上的力与物体在力的方向上通过距离的乘积,即W=Fs.5000知识清单考点回顾实验强化中考链接[练习1]昆明市盘龙江河道改造工程中,装载机5s内将一块重2000N的石块匀速举高3m,装载机的举力对石块做功为

J,举力做功的功率为

W.6×1031.2×103知识清单考点回顾实验强化中考链接机械效率[典例2](2020新疆)小红用滑轮组将重力为1.5N的物体匀速提升10cm的过程中,绳子拉力为1.0N,绳子自由端移动的距离为30cm,则滑轮组的机械效率为(

)A.50% B.60% C.70% D.80%A[思路点拨]

(1)计算机械效率,关键要求出有用功和总功,有用功和总功之比即机械效率.(2)有用功指对人们有用或为完成某个目的所做的功;一般情况下,克服物体的重力所做的功、汽车牵引力所做的功就是有用功.(3)额外功指对人们没用但又不得不做的功,如滑轮组中对动滑轮、绳子以及克服摩擦所做的功.(4)总功指有用功与额外功的总和,如滑轮中绳子自由端的拉力所做的功.知识清单考点回顾实验强化中考链接[练习2]建筑工地上,工人师傅用如图所示的滑轮组,将1200N的重物匀速提升4m,用了20s,已知动滑轮重300N(不计绳重和摩擦).求:(1)工人师傅对绳的拉力.答案:(1)500N

知识清单考点回顾实验强化中考链接(2)滑轮组的机械效率.机械能及其转化[典例3]如图所示的四种运动中,重力势能转化为动能的是(

)D[思路点拨]

(1)动能和势能在一定条件下可相互转化.(2)如果只有动能和势能的相互转化,尽管动能和势能的大小会变化,但机械能的总和保持不变,或者说机械能是守恒的.知识清单考点回顾实验强化中考链接[练习3](2020丹东)如图,滚摆下降过程中,滚摆的

能转化为

能.滚摆上下往复运动过程中,其每次上升所能达到的高度越来越低,滚摆在运动过程中的机械能

(选填“增加”“减少”或“不变”).

重力势动减少知识清单考点回顾实验强化中考链接实验一测量滑轮组的机械效率1.控制变量法的应用2.滑轮组的绕线分析3.弹簧测力计的使用和读数4.绳子自由端移动的距离s与物体上升高度h的关系5.计算有用功、额外功、总功6.机械效率的计算7.结合数据分析影响滑轮组机械效率高低的因素知识清单考点回顾实验强化中考链接[迁移应用1]小明在“测量滑轮组的机械效率”的实验中,利用如图所示的滑轮组进行了4次测量,测得数据如下表所示:次数物体所受的重力G/N物体提升的高度h/m拉力F/N绳端移动的距离s/m机械效率η11.00.10.80.431.25%21.00.20.80.831.25%32.00.11.20.441.67%43.00.11.5知识清单考点回顾实验强化中考链接(1)根据表中的数据计算得出第4次实验时绳端移动的距离s=

m,机械效率η=

.

(2)通过比较1,3和4三次实验数据得出:同一滑轮组,物重越大,滑轮组的机械效率

.

(3)在忽略摩擦和绳重的前提下,通过第1次数据可算出动滑轮的重力为

N.

(4)以下选项中不影响滑轮组机械效率的因素是

A.动滑轮的重力B.绳子与滑轮之间的摩擦C.物体上升的高度(5)实验过程中边拉动边读数,弹簧测力计示数不稳定,有同学认为应静止时读数,你认为他的想法

(选填“正确”或“不正确”),因为他没有考虑到

对滑轮组机械效率的影响.

(6)使用滑轮组提升重物时,应竖直向上

拉动弹簧测力计.

0.450%越高2.2C不正确摩擦匀速知识清单考点回顾实验强化中考链接实验二探究动能大小的影响因素1.实验时让小球从斜面的同一高度由静止滚下的目的2.比较物体动能大小的方法(转换法)3.控制变量法的应用4.机械能的转化5.实验中,假设水平面绝对光滑会出现的情况知识清单考点回顾实验强化中考链接[迁移应用2]如图,某实验小组在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中,让小球从同一斜面某处由静止释放,撞击同一水平面上的同一木块,木块移动一段距离后停止.(1)该实验中所探究物体的动能是指

(选填“小球”或“木块”)的动能.

(2)小球滚下斜面的过程中,它的

能转化为动能,其动能大小是通过木块移动的距离来反映的.

(3)分析比较

两次实验,可探究出的结论是:质量相同的物体,速度越大,动能越大.

(4)分析比较(甲)、(丙)两次实验,可探究出的结论是

_

.

小球重力势(甲)、(乙)当速度相同时,物体的质量越大,动能越大知识清单考点回顾实验强化中考链接(5)(甲)实验中若木块的重力为1N,水平移动的距离是30cm,则重力对木块做功

J.

(6)若水平面绝对光滑,则

(选填“能”或“不能”)完成本实验,理由是:

.

0不能木块将做匀速直线运动无法比较物体的动能大小知识清单考点回顾实验强化中考链接功、功率、机械效率1.(2020北京)如图所示的情境中,人对物体做功的是(

)B知识清单考点回顾实验强化中考链接2.(2020云南)如图(甲)所示,虚线框内是由两个相同的滑轮安装成的滑轮组.利用该滑轮组提升质量为27kg的物体所用的拉力为100N.物体和绳子自由端的运动情况如图(乙)所示.不计绳重和摩擦,g取10N/kg,则(

)A.拉力的功率为50WB.滑轮组中动滑轮重10NC.该滑轮组的机械效率为90%D.绳子自由端移动的速度为0.5m/sC知识清单考点回顾实验强化中考链接3.(2021云南)如图(甲)所示,用动滑轮将正方体物块从装有水的容器底部缓慢匀速提起,拉力F随提升高度h变化的关系如图(乙)所示,物块完全离开水面后,动滑轮的机械效率为87.5%,绳重和摩擦忽略不计.下列选项正确的是(

)A.物块的边长为0.6mB.动滑轮重为300NC.提升物块完全离开水面前,动滑轮的机械效率大于87.5%D.将物块提升至上表面与水面相平的过程中拉力F做的功为1650JD知识清单考点回顾实验强化中考链接4.(2021昆明)采用功与时间比值的方法,得到“单位时间”内做的功,这样就方便比较做功的快慢了,这个比值叫做

.这种方法,实质上还是用

_

(选填“时间相同比较功”或“功相同比较时间”)来比较做功快慢的.

5.(2018云南)如图(甲)所示,张华用水平推力F推置于水平地面上的木箱,在此过程中,推力F的大小随时间t变化的情况如图(乙)所示,木箱运动速度v的大小随时间t变化的情况如图(丙)所示,则1～3s木箱做

(选填“匀速”或“变速”)运动;3～5s推力对木箱做的功是

J.

功率相同时间比较功变速400知识清单考点回顾实验强化中考链接6.(2018云南)如图所示,用滑轮组把质量为80kg的物体匀速提升3m,若拉力F=500N,则滑轮组的机械效率为

,若不计绳重和摩擦,则动滑轮受到的重力为

N.(g取10N/kg)

7.(2020天津)小明在超市购物时,用10N的力沿水平方向推着购物车在水平地面上前进10m,用时10s,则推力做的功等于

J,推力的功率等于

W.

8.(2020云南)我国自主创新研发成功的全磁悬浮人工心脏为心衰患者带来重获新生的希望,被医学界亲切地称为“中国心”.若人工心脏推动血液流动的功率为1.6W,则每分钟心脏对血液做功

J.医生利用听诊器检查心脏的工作情况,说明声音可以传递

.

80%2001001096信息知识清单考点回顾实验强化中考链接9.(2020济宁)塔吊是一种常见的起重设备,如图是塔吊的示意图.电动起重机在2min内将质量为3t的物体匀速提升30m高,又用1min使物体在水平方向平移15m.(g取10N/kg)求:(1)吊物体的钢丝绳3min内对物体所做的功.(2)吊物体的钢丝绳3min内对物体所做功的功率.(3)若电动机提升物体时的效率为90%,平移物体时的功率为2kW,求电动机3min内消耗的电能.答案:(1)9×105

J(2)5×103

W(3)1.12×106

J知识清单考点回顾实验强化中考链接10.(2018曲靖改编)小红家正在新建楼房,他看到工人师傅用如图所示的装置,把220kg建筑材料匀速提升到3楼地板上用时20s,楼层高3m.电动机的铭牌如下表,求:(g取10N/kg)某型号电动机ZGZ007额定电压220V额定功率1100W频率50Hz知识清单考点回顾实验强化中考链接(1)装置中电动机正常工作时的电流.(2)拉力F所做的功.(3)该装置的机械效率.(2)拉力F做的功W=Fs=220kg×10N/kg×2×3m=1.32×104

J.答案:(1)5A

(2)1.32×104

J

(3)60%知识清单考点回顾实验强化中考链接11.(2019昆明)一人用桶从井里取水,已知桶的容积是6L,空桶的质量是1.5kg,忽略绳子的重力.(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg),求:(1)装满水后水的质量.(2)用绳子把桶放到井里,进入一些水后,桶仍然漂浮在水中,此时它排开水的体积是3×103m3,桶受到的浮力.(3)将一满桶水从桶底刚好离开水面开始匀速提高5m,绳子的拉力做的功.(4)第(3)问中提水的机械效率.答案:(1)6kg

(2)30N

(3)375J

(4)80%知识清单考点回顾实验强化中考链接12.(2014昆明)用如图所示的滑轮,使一个铁块以0.2m/s的速度匀速上升了1m,已知铁块的体积为103m3,(其中ρ铁=7.9×103kg/m3,g取10N/kg)求:(1)铁块的重力.(2)若不计滑轮、绳子的重和摩擦,绳子受到的拉力F.解析:(1)铁块的重力G=mg=ρ铁Vg=7.9×103kg/m3×103m3×10N/kg=79N.答案:(1)79N

(2)39.5N知识清单考点回顾实验强化中考链接(3)拉力F的功率.(4)若实际作用于绳子的拉力为50N,这个滑轮的机械效率.答案:(3)15.8W

(4)79%机械能及其转化13.(2021云南)同学们正在进行排球训练,排球离开手后先向上运动,达到最高点后落下.下列说法正确的是(

)A.排球离开手上升过程中一直受到托力的作用B.排球下落过程中重力势能减小,动能增大C.排球运动到最高点时受平衡力的作用D.排球运动过程中与空气摩擦产生热量,机械能不变14.(2019云南)第24届冬奥会将于2022年在北京—张家口举办,高山滑雪是冬奥会的重要竞赛项目之一,如图所示是滑雪运动员从山顶加速下滑训练的情景.在下滑过程中运动员的动能

,重力势能

(均选填“减小”“增大”或“不变”).

B增大减小知识清单考点回顾实验强化中考链接15.(2018云南)如图所示,光滑斜面PM与水平面MN平滑连接,弹簧左端固定.小物块在斜面上从P点由静止滑向M点的过程中,机械能

;小物块压缩弹簧的过程中,弹簧的弹性势能

.(均选填“变大”“变小”或“不变”)

16.(2017云南)“六·一”儿童节期间,小朋友在锦江山公园里荡秋千,当秋千从高处落下时,重力势能

(选填“变大”“变小”或“不变”),不再用力推时,秋千最后会停下来,在此过程中机械能转化为

能.

不变变大内变小知识清单考点回顾实验强化中考链接17.(2017昆明)用细线悬挂的小球从图中所示位置由静止释放,若忽略空气阻力,那么小球在最高点的势能

下降至最低点的动能;实际上,小球在摆动过程中,会与空气摩擦产生热,摆幅逐渐减小,最终停下来,那么在摆动过程中由于摩擦而转化的内能

小球在最高点所具有的势能.(均选填“大于”“等于”或“小于”)

18.(2017曲靖)2017年4月20日,我国成