中考总复习22功 功率 机械效率基础知识讲解.docx

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中考总复习22功功率机械效率基础知识讲解

总复习：

功功率机械效率（基础）

【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】

【考点梳理】

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：

（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。

　　比如：

在竖直向上，物体克服重力做功，功的大小为W＝Gh；在水平方向上，物体克服摩擦力做功，功的大小为W＝fs。

考点二、对公式W＝FS的理解

1.公式：

一般式W＝Fs

　　常用式W＝Gh（克服重力做功），或W＝f阻s（克服摩擦阻力做功）

2.单位：

焦耳（J）

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W＝Fs决定，而与物体的运动形式无关。

考点三、功率

1.物理意义：

表示物体做功的快慢。

2.定义：

功与做功所用时间之比叫做功率。

3.计算式

4.单位瓦（W）

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P＝W/t变形为P＝F·v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=1N·m。

功率的单位也是复合单位，焦/秒，叫做瓦特。

1W=1J/S

计算

W=Fs

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（高清课堂《力学5：

功和机械能》机械效率）

　　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η。

要点诠释：

（1）公式为

，式中η表示机械效率，它是一个百分数。

η的值越大，表明有用功在总功中所占的比例越大，机械的效率越高。

（2）η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】

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：

【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：

【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＝Fs＝250牛×4米＝1000焦耳

重物升高的高度h＝s／2＝4米／2＝2米

W有＝Gh＝400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：

【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）根据

可得W=Pt。

【答案与解析】

（1）由P=Fv得：

（2）W=Pt=2×104W×3600s=7.2×107J

【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：

【变式】（高清课堂《力学5：

功和机械能》例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（）

A．W1＜W2；P1＝P2B．W1＝W2；P1＜P2

C．W1＞W2；P1＝P2D．W1＝W2；P1＞P2

【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1.0N，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.3m，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：

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η

1

A点

1.5

0.10

0.7

0.30

71.4

2

B点

2.0

0.15

1.2

0.30

83.3

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：

　　①________________________________；

②____________________________________________________。

【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，

。

（3）额外功产生的原因：

克服机械的重做功、克服摩擦做功。

（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）0.566.7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

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】①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；

②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；

③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；

④机械效率用

来分析比较。

【答案】ACD

【解析】图中

，

，

，

，

。

，

，

。

A正确

，所以C项正确。

，

。

，

，

　　所以

，D项正确。

【总结升华】本题考查了使用滑轮组时n的确定方法，有用功、额外功、总功的计算方法，以及滑轮组绳子拉力的计算和机械效率大小的比较，关键知道不计摩擦和绳重时，拉力F=

（G轮+G物），W额=G轮h。

举一反三：

【变式】（2016•重庆）某建筑工地用图所示的滑轮组提升重物，人对绳的拉力F为400N，能将75kg的物体以0.1m/s的速度匀速提升，则拉力F的功率为_________W，此时滑轮组的机械效率为_________%（不计绳重和摩擦）。

【答案】120；62.5

【巩固练习】

一、填空题

1、某同学用大小相等的水平推力推着小车在水平路上行走，路面一段是水泥的，一段上面铺满了粗糙的石子，两段路距离相等，则推力在这两段路上做的功_________（填“相等”或“不相等”）。

2、__________________叫做功率。

它是用来表示物体________________的物理量。

功率的计算公式是______________，它的国际单位制单位是______________，符号是______________。

3、羽毛球运动员用200N的力将一个羽毛球打出50m，在羽毛球飞行过程中，运动员通过羽毛球拍对球所做的功是_______J。

二、选择题

4、下列说法正确的是（）

A．做功越多，功率一定越大

B．做功时间越短，功率一定越大

C．功率是单位时间内完成的功

D．省力的机械功率一定大

5、（2015•百色）如图所示，分别用甲、乙两个滑轮组在相等时间内将质量相等的重物匀速提升相同的高度，绳和轮之间的摩擦均不计，下列说法正确的是（　　）

A．甲滑轮组比乙滑轮组更省力

B．甲滑轮组绳子移动的速度比乙的大

C．甲、乙两个滑轮组对重物所做的功相等

D．甲滑轮组的机械效率比乙的低

6、（2015•茂名）如图所示，用相同的轮滑不同的绕法提起相同的重物，绳重、摩擦忽略不计，在物体匀速上升的过程中（　　）

A．甲图省力，机械效率甲图大B．甲图省力，机械效率一样大

C．乙图省力，机械效率乙图大D．乙图省力，机械效率一样大

7、（2015•衡阳）小明用两个相同的滑轮，组成不同的滑轮组如图所示，分别将同一物体匀速提高到相同高度，绳子的自由端移动的距离为S1、S2，图中左、右滑轮组的机械效率分别为η1、η2，下列关系正确的是（忽略绳重及摩擦）（　　）

A．S1＞S2，η1=η2B．S1＞S2，η1＞η2

C．S1＜S2，η1=η2D．S1＜S2，η1＞η2

8、要测量小明通过楼梯上楼时的功率，不需要测量的是（）

A．身体质量B．通过的楼梯高度C．通过的路程D．上楼所用的时间

9、山区的公路多修成环绕山坡的盘山公路，这样车辆向上行驶时可以（）

A．提高功率B．提高机械效率C．减小所必需的牵引力D．减小所做的功

10、用下列简单机械提升重力相等的物体时，不计摩擦和绳重，则机械效率最高的是（）

A．杠杆　　　　B．定滑轮　　　　C．动滑轮　　　　D．滑轮组

11、有甲、乙两台机器，甲乙做功之比2:

3，甲乙所用时间之比1:

3，比较甲、乙两机器的功率，则P甲:

P乙是（）

A.3:

2　　　　B.2:

1　　　　C.3:

2　　　　D.1:

3

12、根据图像判断，下列说法正确的是（）

A、甲的功率大于乙的功率

B、相同时间内，乙做功多

C、甲做功比乙做功多

D、无法判断

13、如图所示，斜面光滑，推力分别为F1、F2，把物体从斜面底端推至斜面顶端，所做的功分别为W1、W2，那么（）

A.F1大于F2，W1等于W2　B.F1小于F2，W1小于W2

C.F1大于F2，W1大于W2D.F1小于F2，W1等于W2

三、实验与作图题

14、在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某同学用如图所示的同一滑轮组分别做了三次实验，实验数据记录如下：

实验次数

钩码重/N

钩码上升的距离/cm

弹簧测力计的读数/N

弹簧测力计上升的距离/cm

机械效率

1

2

8

0.8

24

83.3%

2

4

5

1.5

15

①

3

6

10

②

③

90.9%

（1）写出表中标有编号①、②和③的空格处的数据？

（2）在实验操作中应该怎样拉动弹簧测力计？

（3）分析实验数据，同一滑轮组的机械效率主要与什么因素有关？

为什么？

（4）不同滑轮组的机械效率又与其它哪些因素有关呢？

（列举一例）

四、计算题

15、在水平地面上的物体，受到15N的推力前进了4m；撤去推力后，物体又前进了1m后停止。

如果物体重40N，阻力的大小为10N。

求推力、重力各做了多少功？

16、如图所示，平行于斜面的拉力F将一块重12Ｎ的木块以1m/s匀速拉上一个长为2m，高为0.5m的斜面，已知F大小等于5N,求在这过程中，拉力F做了多少功？

克服重力做了多少功？

拉力的功率是多大？

17、如图所示，在某工地上，工人师傅用滑轮组起吊重为600N的物体，他站在地面上用200N的力往下拉绳，使物体匀速上升3m。

（1）求滑轮组提升重物所做的有用功和该工人的拉力所做的总功；

（2）求该滑轮组的机械效率。

【答案与解析】

1、【答案】相等

2、【答案】单位时间内所做的功做功快慢P=W/t瓦特W

3、【答案】0

4、【答案】C

【解析】根据功率的计算公式

可知，当物体做功一定时，功率跟物体做功时间成反比；当物体做功的时间一定时，功率与物体做的功成正比，故A、B都不正确；由功率的定义知，功率就是单位时间内完成的功，机械的省力与否都不会省功，单位时间内完成的功的多少也不确定，故省力的机械功率也不一定大。

5、【答案】C

【解析】解：

A、不计绳重及摩擦，因为拉力F=

（G物+G轮），n1=2，n2=3，

所以绳子受的拉力：

F1=

（G物+G轮），F2=

（G物+G轮），

所以F1＞F2；故A错误；B、因为绳子自由端移动的距离s=nh，n1=2，n2=3，提升物体的高度h相同，

所以s1=2h，s2=3h，所以s1＜s2，在时间相同时，根据v=

可知，v1＜v2；故B错误；C、提升的物体重和高度相同，根据W有=G物h可知，利用滑轮组做的有用功相同；故C正确；D、因为动滑轮重相同，W额=G轮h，所以额外功相同，总功相同，根据η=

可知，滑轮组的机械效率相同，故D错误。

6、【答案】D

【解析】不计绳重及摩擦，绳子自由端拉力F=

（G物+G轮），由图可知：

n甲=2，n乙=3，

所以绳子自由端拉力：

F甲=

（G物+G轮），F乙=

（G物+G轮），所以F甲＞F乙，乙图省力；

动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，W额=G轮h，W有用=G物h，由此可知：

利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同，因为η=

×100%，所以滑轮组的机械效率相同。

7、【答案】C

【解析】由于忽略绳重及摩擦，承担物重的绳子股数n1=2，n2=3，则两图所用拉力：

F1=

（G物+G轮），F2=

（G物+G轮），又由于滑轮相同，提升的物体重相同，所以F1＞F2；在两图将同一物体匀速提高相同的高度，则做的有用功W有相同，F1移动的距离s1=2h，F2移动的距离s2=3h，故s1＜s2。

在忽略绳重及摩擦，所做的额外功W额=G轮h，可得额外功W额相同，又W总=W有+W额，

所以总功相同，η=

，故两图的机械效率η相同，即η1=η2。

8、【答案】C

【解析】小明同学上楼梯的过程就是克服其重力做功的过程，根据功率的计算公式

，需要测量的物理量有小明的质量、楼梯的竖直高度、登楼所用的时间，不需要测量通过的路程。

9、【答案】C

【解析】A、从功率的计算公式可知，要想判断功率的大小，应该同时考虑做功的多少和做功的时间，说法错误，不符合题意。

B、从机械效率的公式可知，要想判断机械效率的大小，应该同时考虑有用功和总功，说法错误，不符合题意。

C、斜面模型加长了运动距离，但可以省力，减小了车辆上山时所需要的牵引力，说法正确，符合题意。

D、从功的原理可知，使用任何机械都不省功，说法错误，不符合题意。

10、【答案】B

【解析】由于不计摩擦和绳重，则影响机械效率的因素主要是需克服机械自重所做额外功。

而定滑轮是固定不动的，与其他三种需同货物一起被提升的机械来说，机械效率最高，所以选B。

11、【答案】B

【解析】此类比例题考查的是物理公式运用，并不能属于难题。

但是由于牵涉到比例计算，这种题却是出错率较高的题目。

对于这种题目同学们别忘记大胆假设，甲乙做功之比2:

3，即设是

，

，同理设

，

，根据公式P=W/t,可得

，

，所以

。

但是注意，使用此方法必须已知所求都是比例。

12、【答案】A

13、【答案】D

14、【答案与解析】

（1）①88.9%②2.2③30

（2）为准确测量绳端拉力，需竖直向上匀速拉动测力计

（3）在整个过程中，使用的是同一个滑轮组，提升物体的重力不断增大，机械效率不断增大。

所以可以看出，滑轮组的机械效率与被提升物体的重力有关。

因为动滑轮的重力不变，所以所做的额外功不变，所提升的物体越重，所做的有用功越多，则有用功在总功中所占的比值越大，所以机械效率越高。

（4）动滑轮重

15、【答案】重力功为零；推力做功为60J；克服阻力做功为50J。

【解析】如图：

　　首先对物体进行受力分析。

竖直方向有重力和地面支持力，水平方向有推力和摩擦力。

物体沿水平方向运动，竖直方向没有运动，所以推力和摩擦力对物体做功，重力和支持力都不做功。

　　由图可知，物体在推力作用下只运动4米，所以推力所做的功WF=Fs1=15N×4m=60J；

　　物体在整个运动过程中都受到阻力作用，所以物体克服力做功为：

　　Wf=fs2=10N×（4m+1m）=50J。

16、【答案与解析】

WF=Fs=5N×2m=10J

　，

。

17、【答案与解析】

（1）图中滑轮组的动滑轮由4段绳子承担，物体上升3m。

　　　　自由端下降

．

　　　　有用功

．

　　　　总功

．

（2）机械效率