功和功率 机械效率讲义.docx

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功和功率机械效率讲义

功和功率机械效率

考点复习

考点1、功：

1、力学里所说的功包括两个必要因素：

一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上通过的距离。

2、不做功的三种情况：

有力无距离、有距离无力、力和距离垂直。

巩固：

☆某同学踢足球，球离脚后飞出10m远，足球飞出10m的过程中人不做功。

（原因是足球靠惯性飞出）。

3、力学里规定：

功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。

公式：

W=FS

4、功的单位：

焦耳，1J=1N·m。

把一个鸡蛋举高1m，做的功大约是0.5J。

5、应用功的公式注意：

①分清哪个力对物体做功，计算时F就是这个力；②公式中S一定是在力的方向上通过的距离，强调对应。

③功的单位“焦”（牛·米=焦），不要和力和力臂的乘积（牛·米，不能写成“焦”）单位搞混。

考点2、功的原理：

1、内容：

使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功；即：

使用任何机械都不省功。

2、说明：

（请注意理想情况功的原理可以如何表述？

）

①功的原理是一个普遍的结论，对于任何机械都适用。

②功的原理告诉我们：

使用机械要省力必须费距离，要省距离必须费力，既省力又省距离的机械是没有的。

③使用机械虽然不能省功，但人类仍然使用，是因为使用机械或者可以省力、或者可以省距离、也可以改变力的方向，给人类工作带来很多方便。

④我们做题遇到的多是理想机械（忽略摩擦和机械本身的重力）理想机械：

使用机械时，人们所做的功（FS）=直接用手对重物所做的功（Gh）

3、应用：

斜面

①理想斜面：

斜面光滑

②理想斜面遵从功的原理；

③理想斜面公式：

FL=Gh其中：

F：

沿斜面方向的推力；L：

斜面长；G：

物重；h：

斜面高度。

如果斜面与物体间的摩擦为f，则：

FL=fL+Gh；这样F做功就大于直接对物体做功Gh。

考点3、功率：

1、定义：

单位时间里完成的功

2、物理意义：

表示做功快慢的物理量。

3、公式：

4、单位：

主单位W常用单位kWmW马力

换算：

1kW=103W1mW=106W1马力=735W

某小轿车功率66kW，它表示：

小轿车１s内做功66000J

考点4、机械效率：

１、有用功：

定义：

对人们有用的功。

　　　公式：

W有用＝Gh（提升重物）=W总－W额=ηW总

斜面：

W有用=Gh

2、额外功：

定义：

并非我们需要但又不得不做的功

公式：

W额=W总－W有用=G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）

斜面：

W额=fL

3、总功：

定义：

有用功加额外功或动力所做的功

公式：

W总=W有用＋W额=FS=W有用／η

斜面：

W总=fL+Gh=FL

4、机械效率：

①定义：

有用功跟总功的比值。

②公式：

斜面：

定滑轮：

动滑轮：

滑轮组

③有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。

通常用百分数表示。

某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60%。

④提高机械效率的方法：

减小机械自重、减小机件间的摩擦。

5、机械效率的测量：

①原理：

②应测物理量：

钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S

③器材：

除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需刻度尺、弹簧测力计。

④步骤：

必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：

保证测力计示数大小不变。

⑤结论：

影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：

A动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。

B提升重物越重，做的有用功相对就多。

C摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。

绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。

6、机械效率和功率的区别：

功率和机械效率是两个不同的概念。

功率表示做功的快慢，即单位时间内完成的功；机械效率表示机械做功的效率，即所做的总功中有多大比例的有用功。

中考链接

一、选择题

1、下列关于做功和功率的说法中正确的是（　　）

A、有力作用在物体上，力一定对物体做功B、物体对外做功越多，功率就越大

C、在光滑水平面上做匀速直线运动的物体，功率为零D、物体受到的作用力越大，力对物体做功就越多

2、如图是甲、乙两台机器所做的功与时间的函数关系图象，由图可知，甲机器的功率P甲与乙机器的功率P乙相比是（　　）

A、P甲＞P乙B、P甲＜P乙C、P甲=P乙D、条件不足无法判断

3、无论是人做功，还是利用机械做功，都有做功快与慢的问题．如图所示的两位同学将相同的重物均从一楼搬运到三楼，所用的时间不同．从图中提供的信息，小红归纳了以下说法，正确的是（　　）

A、物体做功越多，做功越快

B、物体做功时间越短，做功越快

C、做相同的功，比较时间，时间越少，做功越快

D、时间相同，比较做功的多少，做功越多，做功越快

4、今年国庆节举行了一次登紫金山比赛．体重相同的小明和小刚两人从太平门沿同一路线登上紫金山，小明是快跑上去的，而小刚是慢跑上去的，则（　　）

A、两人登山做的功相同，功率也相同B、小明登山所做功比小刚多，但功率小

C、两人登山做的功相同，但功率不同D、小明登山所做功比小刚少，但功率大

5、如图所示，一瀑布的落差（瀑布顶端和底端的高度差）约为100m．在0.1s内有18kg的水流过瀑布顶端，经过4.5s落到瀑布底端．质量为18kg的这些水从顶端落到底端的过程中，重力的功率约为（　　）

A、4×102WB、4×103WC、1.8×104WD、1.8×105W

6、甲、乙两同学推桌子时，做一样多的功，甲用了3min，乙用了2min，则甲、乙做功的功率大小关系是：

（　　）

A、P甲＜P乙B、P甲＞P乙C、P甲=P乙D、无法确定

7、用滑轮组分别以不同速度匀速提升重物A，作用在滑轮组绳子自由端的拉力均为F，如图所示，不计绳重和摩擦．当拉力F的功率为P1时，重物A以速度v1匀速上升h所用的时间为t1；当拉力F的功率为P2时，重物A以速度为v2匀速上升h所用时间为t2；当拉力F的功率为P1+

P2时，重物A以速度v1匀速上升h所用的时间为（　　）

A、

B、

C、t1+

t2D、

t1+t2

8、如图所示，用滑轮组提升重物时，重200N的物体在5s内匀速上升了1m．已知拉绳子的力F为120N，如果不计绳重及摩擦，则提升重物的过程中（　　）

A、绳子自由端被拉下3mB、动滑轮重20N

C、滑轮组的机械效率是83.3%D、拉力F的功率是40W

9、用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，把相同的重物匀速提升相同的高度．若不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（　　）

A、绳子受的拉力F1和F2大小相等，滑轮组的机械效率相同

B、绳子受的拉力F1和F2大小不相等，滑轮组的机械效率不同

C、绳子自由端移动的距离不相等，拉力对滑轮组所做的功相等

D、绳子自由端移动的距离不相等，拉力对滑轮组所做的功不相等

10、两个完全相同的滑轮，分别以图中两种方式，将重为G的物体以相同的速度匀速竖直提升了10m，不计绳重和摩擦，以下判断正确的是（　　）

A、甲的机械效率大于乙的机械效率B、甲的机械效率小于乙的机械效率

C、F1和F2做的功相等D、F1做的功大于F2做的功

11、如图重为G的物体在沿斜面向上的拉力作用下，从斜面的底部移到顶部，设斜面长为s，高为h，拉力为F，物体受到的摩擦力为f．则斜面的机械效率为（　　）

A、Gh/FsB、Gh/（F﹣f）sC、Gh/（F+f）sD、Gh/fs

12、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（　　）

A、

B、

C、

D、

13、如图所示，斜面长L，高h，现在用力F沿斜面把质量为m的物体从斜面的底端匀速拉到顶端，已知物体与斜面的摩擦力为f，则计算斜面机械效率的表达式可写为（　　）

A、η=

B、η=

C、η=

D、η=

14、一个重为G的物体分别沿如图所示的左右两个斜面，被推上同一个平台，如果沿两个斜面推动物体时所受摩擦力一样大，那么两个斜面相比（　　）

A、用左斜面省力少，机械效率比右高B、用右斜面省力多，机械效率比左高

C、两个斜面做的有用功一样，效率也一样D、条件不足，无法判断

15、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

16、同学们在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”时提出了下列假设：

（1）滑轮组机械效率高低可能与动滑轮重有关；

（2）滑轮组机械效率高低可能与被物重有关；

（3）滑轮组机械效率高低可能与物体提升高度有关；

（4）滑轮组机械效率高低可能与与承重绳子段数有关．

然后一位同学设计了如图所示的两个滑轮组，进行对比实验来验证提出的假设，则该实验验证的假设是（　　）

A、

（1）B、

（2）C、（3）D、（4）

17、用同一滑轮组提升同一重物，第一次将重物提高h米．第二次将重物提高2h米．不考虑摩擦，比较两次实验滑轮组的机械效率，则（　　）

A、第二次有用功是第一次的2倍，因为机械效率增大一倍

B、第二次总功是第一次的2倍，因此机械效率减为一半

C、第二次提升动滑轮做的额外功增大一倍，所以机械效率减为一半

D、两次实验滑轮组机械效率相同

18、如图所示，在探究“斜面的机械效率”的实验中，以下说法正确的是（　　）

A、用弹簧测力计沿斜面向上拉木块时，应尽量匀速B、斜面的倾斜程度影响斜面的机械效率

C、木块与斜面间的摩擦对斜面的机械效率没有影响D、斜面的倾斜程度越大，沿斜面所用的拉力越小

二、填空题

1、物理学中，常用新的物理量对不同事物进行比较，比如要比较物体运动的快慢，需要引入速度；要比较做功的快慢，需要引入　_________　；要比较压力的作用效果，需要引入　_________　．

2、　_________　叫机械效率．某机械在使用时机械效率为75%，则这机械使用时W有用：

W额外=　_________　，额外功占总功的　_________　．

3、提高滑轮组机械效率的方法是　_________　，　_________　，重物提升的高度变大，则机械效率　_________　（填“变大”、“变小”、“不变”）

4、在水平地面上，工人用100N的水平推力推动重150N的箱子，4s内前进了6m，在这个过程中，木箱所受重力对木箱做功为＿＿＿J；工人对木箱做功为＿＿＿J；箱子运动的平均速度为＿＿＿m/s

5、如图所示，装修工人用滑轮组把重为300N的货物在25s内匀速提高到10m高的楼上，所用拉力为125N，则工人做功的功率为　_________　W，该滑轮组的机械效率是　_________　．

6、某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车，当它在水平路面上以v=36km／h的速度匀速行驶时，驱动电机的输入电压U=300V，电流I=50A．在此行驶状态下，驱动电机的输入功率是W；若驱动电机能够将输入功率的90％转化为用于牵引汽车前进的机械功率，则汽车所受阻力为N．

三、实验题

1、某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下：

①用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点，在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码，在B点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计，使杠杆保持水平；

②竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升（保持0点位置不变），在此过程中弹簧测力计的读数为F，利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2

回答下列问题：

（1）杠杆机械效率的表达式为η=　_________　．（用已知或测量的物理量符号表示）

（2）本次实验中，若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是：

　_________　．

（3）若只将钩码的悬挂点由A移至C，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将　_________　（选填“变大”、“变小”或“不变”）．

2、在“探究有哪些因素影响滑轮组的机械效率”的实验中，某小组利用图所示装置测得了四组数据，如下表所示。

（1）前三次实验中，_______次实验数据明显出现错误，应当剔除。

（2）四次实验中，有用功是__________J，总功是___________J，滑轮组的机械效率为_____________。

（3）根据以上信息，请判断：

该小组设计这四次实验的目的是为了探究滑轮组的机械效率与_____________________________是否有关。

3、在“探究动滑轮的机械效率”时，某小组利用自重不同的两个动滑轮进行了如图所示的三次测量，数据记录如下：

实验

序号

钩码

重/N

动滑轮

重/N

拉力/N

钩码上升的高度/m

测力计移动

的距离/m

有用功/J

总功

/J

机械效率

/%

①

4

0.5

2.3

0.2

0.4

0.8

0.92

87.0

②

4

0.9

2.5

0.2

0.4

0.8

1.0

80.0

③

6

0.5

3.3

0.2

0.4

（a）

（b）

（c）

（1）完成表格中3次数据（a）（b）（c）处的计算，填在下面的横线上：

（a）；（b）；（c）．

（2）通过比较两次实验数据（选填实验序号），可知动滑轮的机械效率与动滑轮的自重（选填“有关”或“无关”）．

（3）小明认为“同一个机械，它的机械效率是一个定值”，通过比较两次实验数据（选填实验序号），可知他的观点是的（选填“正确”或“错误”）．

四、计算题

1、如图所示，某建筑工地用电动机和滑轮组把建筑材料从地面提升到工作平台上．已知建筑材料的质量m=360kg，用t=20s的时间把建筑材料匀逮提升了h=4m，滑轮组的机械效率为90%，g取10N/Kg．求这段时间内

（1）建筑材料上升的速度V；

（2）电动机对绳子的拉力F；（3）电动机拉绳子的功率P．

2、今年6月以来我国南方普降大雨，多地发生泥石流，一块巨石滚到了公路上，抢修人员正在用如图所示的装置将石头拖离公路．若石头的重为1.2×104N，与地面的接触面积为0.2m2，石头在水平路面上被匀速直线拉动，10s内绳子自由端沿水平方向匀速直线移动了3m，石头受到的摩擦阻力为3.6×103N，绳子自由端的位力为1500N．求：

（1）石头静止在水平地面上时，对地面的压强．

（2）绳子自由端拉力的功率．

（3）滑轮组的机械效率．

3、某以汽油为燃料的观光汽车沿该盘山公路（盘山公路近似处理为斜面）以36Km/h的速度匀速行驶，经过15min从山脚到达山顶；汽车上山时沿路面获得的牵引力恒为9.2×103N．该汽车的效率为30%，汽油热值q=4.6×107J/Kg，求：

（1）汽车上山时牵引力的功率为多大？

（2）汽车从山脚到山顶消耗了多少千克的汽油？

4、在大型场馆和高楼建设工地上，常用起重机吊起建材．起重机掉吊臂上的滑轮组是由一个动滑轮和两个定滑轮组成，其结构简图如图所示，钢丝绳拉力F由电动机提供，大小为2×104N，起重机在60s内将重为5.4×104N的建材匀速提高了12m．试求：

（1）建材上升的速度是多少？

（2）滑轮组的机械效率是多大？

（3）说一说提高滑轮组机械效率的方法．（需要说出一条就可以）

力学30题

1.下列说法中正确的是（）

A.机械效率越高，机械做功一定越快B.做功越多的机械，机械效率一定越高

　C.功率越大的机械，机械效率一定越D.做功越快的机械，功率一定越大

2.用一动滑轮将重物匀速提升2m，人对绳子的自由端所用力是40N，不计滑轮重和摩擦，则物重和提升重物所做的功分别是（）

A.80N，80JB.80N，160J

C.40N，160JD.40N，80J

3.用动滑轮、定滑轮、滑轮组分别提升一重物，在不计摩擦的情况下，机械效率最高的机械是（）

A.动滑轮B.滑轮组C.定滑轮D.都一样

4.一个滑轮组经改进后提高了机械效率，用它把同一物体匀速提升同样的高度，改进后与改进前相比较（）

A.总功不变，有用功增加了B.总功不变，额外功减小了

C.有用功不变，总功减小了D.以上说法都不对

5.关于机械效率，下列说法正确的是（）

A机械效率高的机械做功一定多

B使用机械可以省力，省力越多，机械效率越高

C没有摩擦时，机械效率一定等于100%

D做同样的有用功，额外功越小，机械效率越高

6.分别用杠杆、斜面和滑轮组将同一物体举升相同高度，做的有用功（　）

A．杠杆最多B．斜面最多

C．滑轮组最多D．一样多

7.如图所示，用此装置拉一重为100N的重物，使其在地面上做匀速直线运动，若不计滑轮重和摩擦，所需拉力为8N，则物体与地面间的摩擦力为____N。

实际此装置的机械效率为80%，欲使物体以0.6m/s的速度沿水平地面前进，那么实际拉力为_____N，拉力在5s内做的功为_____J。

8.如图所示，某工人用滑轮组往3m高的平台上运沙土，已知沙土的质量是40kg，袋子和动滑轮共重100N，不计绳重和摩擦。

求：

工人匀速拉动绳子时，所用的拉力是多大？

此过程中工人做的有用功是多少？

此滑轮组的机械效率是多大？

9.如图所示，用力F拉400N的物体在水平地面上做匀速直线运动，重物以10cm/s的速度移动，物体与地面间的摩擦力是物重的0.2倍，若不计滑轮的重及滑轮与绳的摩擦，则

（1）弹簧秤的示数为多大？

拉力的功率为多大？

（2）若考虑滑轮的重及滑轮与绳的摩擦，实际拉绳子的力为32N，则滑轮组的机械效率为多大？

10.如图25所示是起重机的结构示意图。

用它把质量为2×103kg，底面积为1m2的货箱G匀速提起。

（取g＝10N/kg）问：

（1）当货箱静止于水平地面时，它对地面的压强是多少？

（2）若把货箱匀速吊起3m，起重机对货箱做了多少功？

（3）吊起货箱时，为使起重机不倾倒，在它右边加挂质量为多大的铁块？

已知：

OA＝10m，OB＝5m。

（设起重机所受重力的作用线恰好通过O点。

）

11.判断：

又省力又省距离的滑轮是没有的。

　　　　　　　　　　　　　　（）

12.图1中A是____滑轮。

利用这样的装置把物体举高，用力的方向应向____（选填“上”、“下”）。

如果A重2牛，要提起50牛的物体，至少要用____牛的拉力。

若要使物体上升2米，应将绳的自由端拉动____米。

13.使用滑轮组可以　（）　

A．省力又省距离B．可以省力，但不能改变力的方向

　C．既可省力又可改变力的方向D．费了力但可以省距离

14.如图所示，装置处于静止状态，不计滑轮和绳的重力，如果物体的重力为Gl和G2，那么G1与G2的关系是（）

A．G1=G2B．G1=2G2C．G1=

G2D．无法判断

15.如图所示装置中，若拉力F=4N，则甲、乙两弹簧的读数分别为（）

A．8N，8NB.12N，8NC．8N，12ND．12N，12N

16.如图5所示甲、乙两个装置，已知A在地面上滑动时所受的摩擦力为40牛（不考虑绳与滑轮的摩擦）。

要使A向右匀速滑动，拉力F甲与F乙的大小分别为　（）

　　A．40牛，20牛　　B．20牛，40牛

　　C．40牛，40牛　　D．20牛，20牛　

17.利用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组提起重600牛的物体，最小的拉力是（不计动滑轮重力及摩擦）（）

A．600牛　　B．300牛C．200牛　　D．100牛

18.如图9所示，不计滑轮重与摩擦，物体A质量为2千克，物体B质量为5千克，体积为103厘米3。

先用手握住A，待放手后　　　（）

　　A．物体B将沉到杯底　B．物体B将停留在水面下任何地方

　　C．物体B将离开水面上升D．物体B最后浮在水面上　

19.（多选）如图所示，某工人利用滑轮组提升矿井中重800N的物体A，当他所用的拉力F=500N时，物体A在10s内匀速提升2m。

若不计摩擦和绳重，下列说法中正确的是（）

A.滑轮组的机械效率为85%B.动滑轮的重力为200N

C.拉力所做的额外功是1000JD.拉力的功率为200W

20.右图是用来提起货物的简单机械组合装置，已知BO=2AO。

若该装置的机械效率是80%，当吊起重为1000N的货物是，拉力F与货物重G之比为。

21.如图所示，在拉力F的作用下，重80N的物块A正以0.2m/s的速度在水平桌面上做匀速直线运动，此时弹簧测力计的示数为20N，该装置的机械效率为80%，则

A.2s内，拉力F移动的距离为0.4mB.拉力F的大小为40N

C.2s内，弹簧测力计的拉力对物块A所做的功6JD.拉力F做功的功率为5W

22.利用如图所示的甲、乙两滑轮组，在相同的时间内用大小相同的力F1、F2分别把质量相等的重物提升到相同的高度，则错误的是（）

A.力F1做功的功率大B.甲滑轮组的额外功较大

C.乙滑轮组的机械效率高D甲、乙两个滑轮组的总功相同

23.一个质量为65kg的工人，用图所示的装置提升一堆水泥砖。

若动滑轮重50N装水泥砖的托板重200N，每块水泥砖重100N。

不计摩擦和绳重，当工人匀速提升水泥砖时，此装置的机械效率最高可达到__%（g取10N/kg）

24.（多选）图中定滑轮重2N，动滑轮重1N。

物体A在拉力F=4N的作用下，1s内沿竖直方向匀速升高了0.2m。

不计绳重和轴摩擦，则以下计算结果正确的是

A.绳子自由端移动速度为0.4m/sB.滑轮组的机械效率为87.5%

C.天花板对滑轮组的拉力为10ND.滑轮组对物体A做功的功率为1.6W

25.一个质量为70kg的工人，用图所示的装置提升一堆相同的金属块。

若动滑轮重50N，装金属块的托板重100N，每块金属块重100N。

不计摩擦和绳重，当工人匀速提升金属块时，此装置的机械效率最高可达到%。

（g取10N/kg，结果保留整数）

26.磅秤上有一个重1500N的木箱，小明站在地上，想用如图29（甲）所示的滑轮组把这个木箱提升到楼上，可是他竭尽全力也没有提起，此时磅秤的示数为40kg。

于是他改变滑轮组的绕绳方法如图29（乙）所示，再去提这个木箱。

当木箱匀速上升时，小明对地板的压力为100N，不计轴摩擦和绳重，取g＝10N/kg。

求小明的体重和提升木箱时滑轮组的机械效率。

27.如图所示，斜面长为3cm，高为lm，工人用400N沿斜面方向的力将重为840N的箱子推到车上．在这过程中（　　）

A、有用功是400J，总功是840JB、有用功是840J，额外功是400J

C、总功是12O0J，机械效率是7O%D、有用功是400J，机械效率是7O%

28.下列关于简单机械的理解，正确的是（　　）

A、滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关B、吃饭时，筷子是个省力杠杆

C、使用杠杆，就是为了省力D、使用定滑轮不省力，但可以省距离

29.如图1，一根重木棒在水平动力（拉力）F的作用下以O点为轴，由竖直位置逆时针匀速转到水平位置的过程