專題21：功功率機械效率2基本概念講義

1、功、功率和機械效率專題復(fù)習(xí)課教案-、復(fù)習(xí)課教學(xué)目標：1、通過知識要點復(fù)習(xí)和習(xí)題練習(xí)，理解功(有用功、總功、額外功卜功率和機械效率的概OwGhG2、理解公式W=FSP=W/t=Fv和刀=正一=FS-而，并會運用它們；學(xué)會用其它知識(如P=UI、W=mgh=pgvh、力的分析等)與本部分知識結(jié)合的綜合解題能力。3、熟悉這些年這部分知識的升學(xué)試題的特點，了解出題方向，掌握基本的解題思路，提高應(yīng)試能力。4、鍛煉克服困難的能力和意志，磨練出解題意志和心理承受能力。二、復(fù)習(xí)知識要點：1、功:(1) 做功的兩個必要條件：物體受到力的作用，物體在力的方向上移動了距離。(2) 做功的實質(zhì)：使物體的動能、勢能或內(nèi)

2、能發(fā)生了變化。(3) 功的公式：W=FS公式中的單位要求：此略(4) 對功的適應(yīng)性練習(xí)(以下內(nèi)容在復(fù)習(xí)時插入講課中，不需要停下課操作)：A、判斷是否做功問題：a、用50N的拉力拉物體，物體不動。答：。b、正在光滑的水平冰面上自個做勻速滑行的冰塊。答：。c、小明滿頭大汗地舉著杠鈴，一動也不動。答：。d、搬起一塊石頭。答：。e、用水平方向的力把桌子推動了。答：。B、判斷做功的力問題：a、重為50N的物體在15N的水平拉力作用下，勻速水平運動。b、足球在球場上快速運動，最后停了下來。c、重為20N的物體在15N的豎直向上的拉力作用下，下降了2米，落回地面。C簡單計算題：a、物體甲重為20N,在15N

3、的水平推力作用下，勻速前進了2米。推力做的功為J;重力做的功為Jb、物體甲、乙的質(zhì)量之比為2:3,在分別受到30N和50N的拉力作用下，均沿著水平地面勻速運動，所前進的距離之比是5:3,則拉力對它們做的功的是(5)功的原理：適用任何機械都不省功(但可以省力)。2、機械效率(1) 有用功：對我們是有用的，是我們所需要的功。用W有用表示。(2) 額外功：在對物體做功時，由于摩擦等原因額外增加的功，是不得不做的功。符號：W額外。(3) 總功：W-W.+W額外(4) 機械效率：Y=筌機械效率總是小于1的原因：略(5) 斜面的效率：Y二黑一(6) 提高機械效率的意義：略(7) 適應(yīng)性(最基礎(chǔ))練習(xí)：(基

4、礎(chǔ)性練習(xí)是教師邊講課邊舉例進行的即時練習(xí))a、用水桶打水時，對水桶作的功是功；對桶里的水做的功是功。b、用滑輪組提升物體時，可給人們帶來省力的好處。如果所提升的物體的重為100N,動滑輪重10N,所用的拉力為30N。當物體升高5m時，繩子自由端移動了20mo則有用功大小為J;總功的大小為J;所做的額外功的大小為Joc、用抽水機把水送到10米的高樓需要4s的時間?，F(xiàn)有一居民樓，每天須用水360m3,則抽水機每天必須做多少的功？實際上，抽水機每天所做的功比你的計算值大啦還是小啦，為什么？(g取10N/kg)d、關(guān)于機械效率，下列說法中，正確的是()A、機械所做的有用功越大，其機械效率就越高B、總功

5、一定時，額外功越大，機械效率就越高C有用功一定時，額外功越小，機械效率就越高D、有用功占總功的分量越多，機械效率就越高e、利用斜面把重為1200N的物體勻速推上高為1.5米斜度為30°的斜面，兩個人從物體的兩旁同時以350N推力沿斜面把物體推上去。試求此斜面的機械效率。3、功率：(1) 功率的物理意義：用來表示物體做功的快慢的物理量。(2) 功率的定義：單位時間內(nèi)完成的功。(3) 公式：P=¥-=Fv公式中的單位要求：略1kW=103W。(4) 基礎(chǔ)性練習(xí)：a、物體甲在5s時間內(nèi)被做了100J的功，則做功的功率是,這表示的物理意義是。b、一位中學(xué)生騎車來學(xué)校。關(guān)于他在國道上

6、騎車時的功率的說法，正確的是()A、他的騎車功率可能為1000WB、他的騎車功率一定是300WC、他的騎車功率可能是60WD、他的騎車功率一定是120Wc、載重汽車在爬坡時，司機為何常常要使汽車減速運動？d、一臺液壓起重機在10s內(nèi)使重為15000N的汽車升高了2m,起重機對汽車做功的功率是。f、幾位同學(xué)剛剛學(xué)了功率的知識，為此，小明和小花同學(xué)比賽看誰的做功功率快。在同學(xué)們的監(jiān)督下，他倆同時抱起一樣的木塊，從一樓沖上三樓，結(jié)果小明用了10s,小花用了16s。則他倆對木塊做功的功率快慢是(填“小明”或“小花”)快。教師講解典題及學(xué)生練習(xí)題例1(2019西城區(qū)一模改編)在維修汽車發(fā)動機時，用如圖所

7、示的滑輪組把汽車里的發(fā)動機提起來。當卷揚機用750N的力拉鋼絲繩，使發(fā)動機在10s內(nèi)勻速上升1m的過程中，滑輪組的機械效率為80%,不計繩重及摩擦。求:(1)卷揚機做的有用功；(2)卷揚機做功的功率。解：（1）由圖可知，動滑輪上有3段繩子承擔物重，則n=3,卷揚機拉力移動的距離s=3h=3X1m=3m,拉力做功W=Fs=750NX3m=2250J,卷揚機做的功是總功，因為刀=80%所以W<用=80%<W總=80%<2250J=1800J（2）整個過程歷時10s,所以功率P=225W（2019朝陽區(qū)二模）質(zhì)量為60kg的建筑工人用如圖甲所示的滑輪組勻速提升貨物，滑輪組的機械效率

8、隨貨物重力變化的圖像如圖乙所示。工人在10s內(nèi)將貨物勻速提高了3m,雙腳與地面的接觸面積為0.04m2。工人對鋼繩拉力的方向始終豎直向下，不計摩擦與繩重。g取10N/kg。則（1）畫出工人所受到的各個力的示意圖；（2）求動滑輪的重力；3（19河北）8.（2分）如圖所示，重為G勺物體在拉力F的作用下，以v的速度勻速運動了s,已知物體在水平桌面上運動時受到的摩擦阻力為物重的n分之一,不計純重、輪與軸間的摩擦，下列說法正確的是（）B.拉力的功率為2Fv1C.額外功為n（2nF-G）sD.滑輪組的機械效率為【分析】（1）由圖可知，連接動滑輪繩子的股數(shù)n'=2,由于不計純重、輪與軸1間的摩擦，根

9、據(jù)拉力F=n'（f+G動）分析使用該滑輪組是否省力；（2）純端移動的速度v=n'v,根據(jù)P=Fv純球出拉力的功率；（3）先求出純端移動的距離，克服摩擦阻力做功為有用功，拉力做功為總功,根據(jù)功的公式表示出有用功和總功，用總功減去有用功即為額外功；（4）根據(jù)q=四總求出滑輪組的機械效率。【解答】解：A、由圖可知，連接動滑輪繩子的股數(shù)n'=2,由于不計純重、輪與軸間的摩擦，1所以，繩端的拉力F=n'（f+G動），由于f與陰的大小關(guān)系未知，所以無法比較F與f的大小關(guān)系，則使用該滑輪組不一定省力，故A錯誤；B、純端移動的速度v=n'v=2v,則拉力的功率：P=Fv

10、純=2Fv,故B正確；1C、由題意可知，物體運動時受到的摩擦阻力f=.G,1克服摩擦阻力做的功為有用功，則：Wt=fs=nGs,純端移動的距離：s蛆=n's=2s,拉力F做的總功：W、=Fs=2Fs,11則額外功：V額=W、-Wr=2Fs-nGs=n（2nF-G）s,故CE確；生物口D滑輪組的機械效率：4=四總=2Fs=2nF,故"昔誤。故選：BC如圖所示，用力F拉著重為G的物體豎直勻速上升，在時間t內(nèi)物體上升的高度為h（物體未拉出水面），若物體的體積為V,水的密度為p,則下列算式正確的是（）C.W=GhD【考點】F4:滑輪（組）的機械效率；80:阿基米德原理；EH有用功和額

11、外功；FF:功率的計算.【分析】用力F拉著重為G的物體豎直勻速上升時物體未拉出水面，排開水的體積和自身的體積相等，根據(jù)阿基米德原理求出受到的浮力，由圖可知滑輪組繩子的有效股數(shù)，根據(jù)s=mh求出純端移動的距離，根據(jù)W=F蛛出拉力做的功，根據(jù)W=（G-F?。﹉求出有用功，根據(jù)P=求出滑輪組出有用功的功率，利用“二的機械效率.【解答】解：因物體浸沒時排開液體的體積和自身的體積相等，所以，物體豎直勻速上升過程中，受到的浮力：F浮=pgV排=gV;由圖可知，滑輪組繩子的有效股數(shù)n=3,則繩端移動的距離：s=nh=3h,繩子拉力做的總功：W=Fs=FX3h=3Fh;動滑輪對物體的拉力：F'=G-F

12、浮=G-pgV,動滑輪對物體的拉力做的功為有用功，則有用功：W=Fh=(G-pgV)h,故C錯誤；有用功的功率：滑輪組的機械效率:,故AB錯誤.故選D.15.在如圖所示的斜面上，一工人用200N的拉力，將一重為250N的物體，從底端勻速拉到頂端，用時6s,則此過程中物體受到的拉力斜面對物體的摩擦力（選填“大于”、“等于"、“小于”），拉力做功的功率為W【分析】（1）用力F沿斜面勻速向上拉動物體時，物體處于平衡狀態(tài)，受到的力為平衡力，根據(jù)受力分析得出沿斜面的平衡力，然后根據(jù)二力平衡條件進行判斷;（2）知道推力的大小和移動的距離，根據(jù)W=Fs求出推力對木箱做的功，根據(jù)P=求出推力對木箱做

13、功的功率。【解答】解：用力F沿斜面勻速向上拉動物體時，物體受到沿斜面向上的拉力和沿斜面向下的摩擦力以及重力沿斜面向下的分力作用處于平衡狀態(tài)，由力的平衡條件可知，拉力F等于摩擦力加上重力沿斜面向下的分力，因物體所受到的拉力大于斜面對物體的摩擦力；拉力對木箱做的功：W=Fs=200N3m=600J拉力對木箱做功的功率：P=100W故答案為：大于；100把盤山公路簡化為物理模型斜面(如圖)，設(shè)山路長為s,高為h.一輛重為G的汽車在發(fā)動機產(chǎn)生的牽引力F的作用下從山腳下沿山路勻速上行至山路頂端，行駛過程中所受地面的摩擦力為f,且克服摩擦力f所做的功是額外功(忽略空氣阻力)(2)一輛客車在盤山公路上勻速行

14、駛，客車質(zhì)量為700kg,向上行駛過程中牽引力保持20000N不變，耗時15mim行駛5.4km的路程，到了高為0.5km的山頂，求：盤山公路的“機械效率”.(3)已知汽油完全燃燒釋放的熱量轉(zhuǎn)化為汽車牽引力做功的效率為30%汽油的熱值q=4.6X107J/kg,客車從山腳到山頂消耗了多少千克的汽油？在2018上海國際新能源汽車展上，各款車型爭齊斗艷，參展的新能源汽車大部分為電動汽車，其動力來源于電動機。如圖所示是一款新型電動汽車，請你根據(jù)下面的數(shù)據(jù)進行計算：(1)若汽車質(zhì)量為960kg,每個輪胎與地面的接觸面積為20平方厘米，汽車靜止在水平地面上時，它對地面的壓強多大?(2)該電動汽車內(nèi)部的電

15、池電壓為75v,額定電流為100A電動機工作時可以把80%的電能轉(zhuǎn)化動能。汽車以額定功率勻速行駛，當速度為36km/h時，所受平均阻力是多少？(3)普通汽車把汽油燃燒能量轉(zhuǎn)化為動能的效率約為25%.如果電動汽車以36km/h的速度在額定功率下勻速行駛100m,與普通汽車相比大約可以節(jié)省多少汽油？(汽油的熱值為4.6107J/kg,結(jié)果保留一位小數(shù))一界-ml二3F3XW二再>卡之承FAW量曹蜃:lz*豆s&qms專項練一選擇題1(19常州)7.如圖所示，斜面高2m長4m,小明用平行于斜面的拉力F,將重400N的物體從斜面底端拉到頂端，已知拉力F=250N.對此過程，下列結(jié)果中正確

16、的是A.有用功為1000JB.總功為1600JC.額外功為200JD.機械效率為60%【答案】C【解析】【詳解】A.小明對物體彳的有用功：W=Gh=400NX2m=800J故A錯誤；B.小明對物體做的總功：W=Fs=250NX4m=1000J故B錯誤；C.小明做的額外功為：W顓=W總-W有=1000J800J=200J;故C正確；%800JD.斜面的機械效率：n=%X100%=000丁X100妹80%.故D錯誤。2（19綿陽）9.如圖所示，斜面長20m高10m固定在水平地面上。一位同學(xué)用平行于斜面向上40N勺拉力，在20s內(nèi)把重60N勺物體沿斜面向上勻速拉動了10m在此過程中A.斜面的機械效率

17、是66.7%B.斜面的機械效率是75%C.該同學(xué)對物體做功的功率是10WD.該同學(xué)對物體做功的功率是30W【答案】B【解析】【詳解】AB.因斜面長20m高10m則斜面傾角為30°,物體沿斜面向上勻速拉動了10m則物體被提高了5nl該同學(xué)做白有用功為Wt=Gh=60圜5m=300J%3007總功為W,=Fs=40NX10m=400J則斜面的機械效率是刀=",="二=75%故A錯誤。B正確。叫300JCD.該同學(xué)對物體做的功為有用功，則其功率為P=t=20s：=15W故C、D昔誤。3（19廣州）9.如圖所示，把重為G勺物體甲從A點豎直向上勻速拉至B點，過程純的拉力對甲

18、做的功為WAB用平行于斜面的拉力把重也為G勺物體乙沿面從C點勻速拉至璘高的D點，在此過程中的拉力對乙做的功為WCD斜面的機械效率為%*GRA.汗B.C.丁-”二D.-二士【答案】A【解析】【詳解】根據(jù)機械效率的計算公式,得用斜面拉物體乙時所做的有用功為WT用=68由題意知，隈=必，故得WT用=亞人9用斜面拉物體乙時所做的寸=3=%總功為W.=WCD故得斜面的機械效率為%兩3,故A£確。二填空題1（19蘭州）21.如圖所示，斜面長2m高1m把一個質(zhì)量為24kg的物體沿斜面從斜面底端勻速拉到頂端，需要克服重力做功J。若斜面是光滑的，則沿斜面向上的拉力N在“核桃鉗、紅酒開瓶器和家中升降晾衣

19、架上的滑輪”三種工具中屬于斜面的是。（g=10N/kg）G=mg=24kg10N/kg=240N,使用斜面時做的有用功:Wt=Gh=240NK1m=240J若斜面是光滑的，則拉力所做的做等于克服物體重力所2til=120N做的功，由W=F可得拉力:“核桃鉗、紅酒開瓶器和家中升降晾衣架上的滑輪”這三種機械中，核桃鉗屬于杠桿，衣架上的滑輪屬于滑輪組，紅酒開瓶器屬于斜面。2（19達州）17.（3分）救援車工作原理如圖所示，當車載電機對鋼纜施加的拉力F大小為2.5X103NM,小車A恰能勻速緩慢地沿斜面上開。已知小車A的質(zhì)量為1t,斜面高為2m斜面長為5m（不計車長、鋼繩重、動滑輪重、鋼纜與滑輪間的摩

20、擦和滑輪與軸間的摩擦，g=10Nkg）在小車A由水平路面被拖上救援車的過程中，鋼繩所做的有用功為J,整個裝置的機械效率為，小車A與斜面間的摩擦力大小為N【解答】解：（1）小車質(zhì)量m=1t=1000kg,其重力Gm驢1000kg義10N/kg=1X104N,鋼純做的有用功：Wt用=Gh=1X104NX2m=2X104J,（2）不計車長、拉力端移動距離s=2L=2X5m=10m拉力做的總功：W、=Fs=2.5X103NX10m=2.5X104J,整個裝置的機械效率：W-用2乂工0打4=討總=2.5X10打x100限80%(3)不計鋼繩重、動滑輪重、鋼纜與滑輪間的摩擦和滑輪與軸間的摩擦，克服小車A與

21、斜面間的摩擦做的功為額外功，W=便-VW用=2.5X104J-2X104J=5X103J,由V額=fL可得摩擦力：w.5XLdjf=L=5m=1X103N故答案為：2X104;80%1X103。三實驗題四計算題1 (19攀枝花)32.(6分)如圖所示，在水平路面上行駛的汽車通過滑輪組拉著重G=9X104N勺貨物A&斜面向上勻速運動。貨物A的速度為v=2m/s,經(jīng)過t=10s,貨物A豎直升高h=10m已知汽車對繩的拉力F的功率P=120kW不計純、滑輪的質(zhì)量和摩擦，求：(1)t時間內(nèi)汽車對純的拉力所做的功；(2)汽車對純的拉力大?。凰?1)由P=t可得t時間內(nèi)汽車對繩的拉力所做的功：VPt=1.2X105W10s=1.2X106J;(2)10s內(nèi)貨物移動的距離：$物=vt=2m/sx10s=20m由圖知，n=