1、第 14 讲 功 功率 机械效率本讲内容是中考的重点内容，主要考查做功的条件；功、功率、机械效率的计算；测量滑轮组的机械效率，学生需引起高度重视贵州近两年虽然没有考查斜面的相关计算和测量斜面的机械效率，但是不容忽视1.知道机械功和功率用生活中的实例说明机械功和功率的含义.来源:gkstk.Com 来源:学优高考网 gkstk来源:gkstk.Com2.知道机械效率了解提高机械效率的途径和意义.考试说明 来源:gkstk.Com3.了解人类使用机械的历程了解机械的使用对社会发展的作用.功、功率1功两个必要因素一是作用在物体上的_；二是物体在_上通过的距离不劳无功 物体没有受到力的作用，但由于惯性
2、通过了一段距离.例如踢出去在空中运动的足球不动无功 物体受到力的作用，但保持静止状态，即没有移动距离.例如“推而不动” 、 “搬而未起”三种不做功的情况劳而无功 物体受到力的作用，也移动了一段距离，但移动距离方向与力的方向垂直.例如手提物体沿水平方向移动文字式 功等于_与_ 的乘积功的计算 表达式 _单位 _，符号为_,.1 J=1 Nm【提示】 在利用功的计算公式进行计算时，力与物体移动的距离在方向上必须一致2功率定义 在物理学中，把_与_之比叫做功率意义 表示物体_的物理量公式 P=_单位 基本单位是_，符号是_；工程技术上还常用_，符号是.单位的换算关系:1 kW=_W,1 W=1 J/
3、s【提示】 功率表示做功的快慢，功表示做功的多少一个力做功的多少由功率和时间两个因素决定，功率大的做功不一定多，做功多的功率也不一定大在分析功和功率的关系时，必须考虑时间的因素机械效率有用功 我们需要的，必须要做的功叫做有用功，用 W 有 表示额外功 我们在做有用功的同时，我们还不得不做的功叫做额外功，用 W 额 表示三种功 总功 有用功与额外功之和是总共做的功叫做总功，用 W 总表示.用公式表示为_定义 物理学中，将_跟_的比值叫做机械效率，用_表示表达式 _机械效率是一个比值，通常用百分数表示，由于有用功总_ 总功，故机械效率总_ .机械效率 说明机械效率的高低与使用机械是省力还是费力_
4、测量滑原理 _过程沿_方向_拉动弹簧测力计使钩码升高，测出钩码重力 G、钩码提升的高度 h、拉力 F、绳的自由端移动的距离 s结论 同一滑轮组，提升重物越重，机械效率越_；提升相同重物，滑轮组越多，机械效率越_，但越_力轮组的机械效率提高机械效率的方法_动滑轮的重；加润滑油，减小_；_物重命题点 1 功、功率(2015 安顺)举重是我国的优势体育项目一位身高 170 cm 的运动员和一位身高 160 cm 的运动员，在挺举项目中用相同时间，把同样重的杠铃举起，如图所示如果他们对杠铃所做的功分别为 W1 和 W2，功率分别为 P1 和 P2，则下列关系式中正确的是( )AW 1W 2、P 1P
5、2 BW 1W 2、P 1P 2CW 1 W2、P 1P 2 DW 1W 2、P 1P 2举起相同的杠铃时，身高越高的运动员举起的高度越大，根据 WGh 分析做功大小；所用时间相同，再利用P 比较功率大小Wt1(2015铜仁)小龙背着质量为 25 kg 的实验器材从实验楼的一楼上到三楼，又沿着走廊水平走了 5 m 到达实验室每层楼高 3 m，小龙对实验器材做功 _J若在搬运实验器材的整个过程中小龙总共做功 4 500 J，则小龙自身体重_kg.(g 10 N/kg)2(2014毕节)用弹簧测力计水平拉着重 8 N 的木块，在水平长木板上 2 秒钟内匀速移动了 0.5 m，如图所示，木块受到的摩
6、擦力是_N，木块所受重力做功 _J，弹簧拉力拉木块所做功的功率是_W.3(2014安顺)现在有一种“ 手机自生能”技术，手机上装上特制电池，上下左右摇晃手机即可产生电能，每摇一分钟可通话两分钟设手机上下摇动一次，相当于将 200 g 的重物举高 10 cm，每秒约摇一次由此可知，每摇一次可以获得的电能为_J，该手机通话时的功率为_W.4(2013黔西南)汕昆高速公路安龙至兴义段某段平直公路长 1.08 km，小汽车以 108 km/h 的速度在该段公路上做匀速直线运动，则汽车的速度合_m/s，汽车通过该段公路所用的时间为 _s，若行驶时汽车阻力为 2 000 N，则该车功率为_W.命题点 2
7、机械效率的相关计算(2015 遵义)如图所示，用滑轮组拉动重为 70 N 的物体 A，使物体 A 在水平方向上移动 5 m，所用拉力 F 为 20 N，地面对物体 A 的摩擦力为 30 N，则拉力 F 做的功为_J ，滑轮组的机械效率为_(1)功 WFs， F 表示作用在物体上的力，s 表示物体在力的方向上通过的距离；(2) 物体做功的平均功率PW/t ，常用的功率公式 PFv，F 表示动力，v 表示物体的运动速度 (3)滑轮组机械效率的公式 100%：当绳子的重力和摩擦力不可以忽略时，机械效率 ，其中 G 是物体的重力，F 是自由端的拉W有W总 GnF力，n 是吊住动滑轮的绳子段数；当绳子重
8、力和摩擦力可以忽略时，机械效率 ，G 表示物体的重力，GG G动G 动 表示动滑轮的重力5(2014黔东南)工人用如图所示的滑轮组将质量为 20 kg 的货物竖直匀速提高了 2 m，他所做的有用功是_J，已知该滑轮组的机械效率为 80%，工人的拉力是 _N(g 取 10 N/kg)6(2014铜仁)利用如图所示的滑轮组提升重物，不计摩擦和绳子的重力，现用 500 N 的拉力 F 将重为 1 800 N 的物体在 5 s 内匀速提升了 3 m，则绳子自由端移动的速度是_m/s ，动滑轮的质量为_kg，该滑轮组的机械效率为_(g 取 10 N/kg)7(2015安顺)如图 1 所示，是 2008
9、北京残奥会开幕式最后一棒火炬手候斌，靠自己双手的力量，攀爬到火炬台底并最终点燃圣火的照片，该点火仪式体现了残疾人自强自立、拼搏向上的勇气和精神已知他和轮椅总质量为 80 kg，攀爬高度 39 m，历时约 200 s.(1)如果不计机械装置的额外功，求他的平均功率多大？(2)小明同学看到火炬手攀爬很费劲，想用物理课上学过的滑轮组可以省力的方法，将火炬手拉上去若小明同学站在地面上，用如图 2 所示的哪个滑轮组拉起火炬手最合适，理由是什么？如果该滑轮组机械效率为 80%，求小明同学的拉力至少要多大？命题点 探究滑轮组的机械效率滑轮组的机械效率实验考查点：1.实验原理： 100%；2.弹簧测力计要匀速
10、竖直向上拉动；3.控制变W有W总量法的使用；4.补充表格数据，计算机械效率；5.分析数据，得出影响机械效率的因素；6.总结结论；7.滑轮组的绕绳方法(2015 黔南)某班同学在探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关时，他们猜想滑轮组的机械效率可能与动滑轮的个数、物重和物体上升的高度等因素有关各小组利用如图所示的装置进行验证，杨阳那组得到的实验数据如表：实验次数物重(N)物体上升的高度(m) 拉力(N)绳子自由端移动的距离(m)机械效率(%)1 1 0.1 0.6 0.2 83.32 1 0.1 0.4 0.4 62.53 2 0.1 0.65 0.4 76.94 1 0.2 0.6 0.4 83.
11、3(1)比较第 1、2 次实验数据得出：用不同的滑轮组提升相同的物体，动滑轮的个数越多， _；比较第 2、3 次实验数据得出：同一个滑轮组，提升的物体越重，_；比较第 1、4 次实验数据得出：同一个滑轮组的机械效率与物体上升的高度_(2)在测拉力时，某同学觉得很难使测力计做匀速直线运动，不便于读数，就让测力计处于静止状态时才读数，该同学的读数与实际相比_( 填“偏大” “偏小”或 “不变”) ，测得的机械效率_(填“偏高” “偏低 ”或“不变”)，说明滑轮组的机械效率还与 _有关(3)有两个小组所用的动滑轮重量相同，提升的物体也相同，测得的机械效率却不同原因可能是绳子与滑轮或滑轮轴之间的_不同
12、，影响了测量结果所以，我们在生活中经常给各种机械加润滑油，是为了_它的机械效率本实验用到控制变量法例如比较第 1、2 次实验数据可知机械效率与动滑轮个数的关系；比较第 2、3 次实验数据可知，机械效率与物重间的关系；比较 1、4 次实验数据可知机械效率与物体上升高度的关系(4)有的同学认为：“机械越省力，它的机械效率越高” 你认为这句话是 _(填“正确”或“错误”)的你是用小明收集的数据中_两组数据对比分析来判断的(5)实验中要分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置，是_ (6)多次改变提升的物重测量滑轮组的机械效率，目的是为了_一、选择题1(2015赤峰)如图所示，大人与小孩爬相同的楼梯所用时间
13、相同，下列说法正确的是( )A大人与小孩做功相同，两人功率相同B大人与小孩做功相同，小孩功率大C大人比小孩做功多，大人功率大D大人比小孩做功多，小孩功率大2(2015兰州)工人用如图所示的滑轮组将重为 500 N 的物体在 4 s 内匀速提升了 2 m，若每个滑轮重 40 N，不计绳重和摩擦，则在此过程中，下列说法正确的是( )A绳端的拉力 F 为 270 NB拉力 F 的功率为 270 WC额外功为 160 JD有用功为 1 080 J3(2015泰安)分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组，在 5 s 内将重为 100 N 的物体 G 匀速提升 2 m，每个滑轮的重均为 10 N不计绳重及摩擦，
14、此过程中 ( )AF 甲 小于 F 乙B甲的机械效率小于乙的机械效率CF 甲 做的功大于 F 乙 做的功DF 甲 做功的功率等于 F 乙 做功的功率4(2015丹东)小勇体重 600 N，利用如图所示的滑轮组在 10 s 内使物体 A 匀速上升 5 m已知物体 A 重为800 N，小勇作用在绳端的拉力大小为 500 N，在此过程中，下列说法正确的是 ( )A水平地面对小勇的支持力做功为 6 000 JB小勇做的有用功为 3 000 JC小勇拉力的功率为 250 WD此滑轮组的机械效率为 80%5(2015长春)工人师傅利用如图所示的装置匀速提升重物，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是( )A增大
15、提升重物的速度，可以增大有用功B减小定滑轮的重力，可以减小额外功C增大提升重物的高度，可以提高机械效率D减小动滑轮的重力，可以提高机械效率 6(2014咸宁)在自由下落过程中物体运动速度会越来越快一个物体由 A 点自由下落，相继经过 B、C 两点，已知 ABBC，如图所示，物体在 AB 段重力做功 W1，做功功率 P1；在 BC 段重力做功 W2，做功功率 P2，则下列关系正确的是( )AW 1W 2 P 1P 2 BW 1W 2 P 1P 2 CW 1W 2 P 1P2 DW 1W 2 P 1P27(多选)(2015营口)如图所示， A 物体受到的重力是 100 N，在拉力 F 的作用下，能
16、以 0.2 m/s 的速度在水平地面上向左匀速直线运动已知拉力 F5 N，滑轮组的机械效率为 80%，则下列说法正确的是( ) A拉力 F 的功率是 1 WB2 s 内绳子自由端移动的距离是 1.2 mC5 s 内拉力 F 所做功的大小是 15 JD物体 A 受到水平地面的摩擦力大小是 12 N8(2015葫芦岛)如图所示滑轮组，在 50 s 内将 5 000 N 货物匀速吊起 10 m 高，绳的自由端受到的拉力大小是 1 500 N，关于该滑轮组的说法不正确的是 (不计绳重与摩擦 )( )A滑轮组的机械效率为 83.3%B绳自由端移动的距离是 50 mC滑轮组所做有用功的功率是 1 000
17、WD该装置中的滑轮总重为 1 000 N二、填空题9(2015绵阳)“绿色环保，低碳出行 ”.2015 年 1 月 18 日，绵阳市首批 30 辆纯电动公交车投入试运行假定一辆纯电动公交车在水平路面上匀速行驶，其电动机的输出功率为 120 kW，速度为 36 km/h，共行驶 2 h，其电动机做功为_J，公交车的牵引力为_N. 10(2015南充)如图所示，沿斜面向上拉一个重为 4.5 N 的物体到斜面顶端，斜面长 1.2 m，高 0.3 m，拉力做功为 2.16 J，则这个斜面的机械效率是_% ，物体受到的摩擦力是_N.11(2014安顺)某实验小组探究影响滑轮组机械效率的因素的实验装置如图
18、所示，实验数据如下表若不计摩擦，比较 1 和 2 两次的实验数据，可以看出滑轮组的机械效率与_有关；比较 1 和 3 两次的实验数据，可以看出滑轮组的机械效率与_有关次数物理量 1 2 3钩码重 G/N 4 4 6钩码上升高度 h/m 0.1 0.1 0.1绳端拉力 F/N 1.8 1.4 2.4绳端移动距离 s/m 0.3 0.5 0.3机械效率 74% 57% 83%12(2015贵港)工人用如图所示的滑轮组提起重 2 000 N 的物体，若工人匀速提升这个物体所用的拉力是 800 N，则该滑轮组的机械效率为 _；若工人用 800 N 的拉力在 1 min 内将这个物体匀速提高了 3 m，
19、他做功的功率为_W.三、实验探究题13(2015岳阳)在“测量滑轮组的机械效率 ”的实验中，用同一滑轮组进行了三次实验(如图所示)，实验数据记录如下表：次数 钩码重/N 钩码上升 距离/cm 弹簧测力计示数/N弹簧测力计上升距离 /cm机械效率1 2 10 0.8 30 83.3%2 4 10 1.5 303 6 10 30 90.9%(1)第 2 次实验中滑轮组的机械效率为_( 结果保留一位小数)；(2)第 3 次实验中，弹簧测力计的示数漏填，由图丙可知，弹簧测力计示数为_N ；(3)分析数据可得实验结论：使用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越_( 填“高”或“低”) ；(4)根
20、据实验结论推测：使用该滑轮组再次将 8 N 的物体匀速提升 10 cm，此时滑轮组的机械效率可能为_(填序号)A71.6% B82.4% C 92.1%四、计算题14(2015六盘水)如图所示，现将重为 5 N 的物体 A 沿长 1.2 m，高 0.6 m 的斜面匀速从底端拉到顶端，在此过程中，F 的大小恒为 3 N，所用时间是 12 s，求：(1)物体 A 从底端到顶端的平均速度；(2)物体 A 从底端到顶端过程中拉力 F 的功率；(3)求此斜面的机械效率(保留一位小数 )15(2014遵义)一体重为 600 N、双脚与地面的接触面积为 0.05 m2 的工人，用如图所示的滑轮组将重为 80
21、0 N 的物体匀速提高了 0.5 m，此时该滑轮组的机械效率为 80%.(不计绳重及摩擦) 求：(1)在匀速提升物体的过程中，工人对绳子的拉力为多大；(2)在匀速提升物体的过程中，工人对地面的压强为多大；(3)使用该滑轮组，这个工人最多能提起多重的物体参考答案考点解读考点 1 1.力 力的方向 力 物体在力的方向上移动的距离 WFs 焦耳 J 2.功 做功所用时间 做功快慢 瓦特 W 千瓦 kW 10 3Wt考点 2 W 总 W 有 W 额 有用功 总功 小于 小于 1 无关 竖直 匀速 W有W总 W有W总 GhFs高 低 省 减小 摩擦 增加各个击破例 1 C题组训练 1.1 500 50
22、2.2.4 0 0.6 3.0.2 0.1 4.30 36 6104例 2 200 75%题组训练 5.400 125 6.2.4 20 90%7(1)他和轮椅总重力 Gmg80 kg10 N/kg800 N，他的平均功率 P 156 Wt Ght 800 N39 m200 sW(2)D 滑轮组最合适因为拉力方向向下且更省力因为 ，所以拉力 F W有 用W总 GhFs Gh4Fh G4F G4250 N.800 N480%实验突破例 (1)其机械效率越低 它的机械效率越高 无关 (2)偏小 偏高 运动状态 (3)摩擦 提高拓展训练 (4)错误 1、2 (5)为了测量钩码和弹簧测力计移动的距离，
23、从而计算有用功和总功 (6)获得多组数据归纳出物理规律整合集训1C 2.B 3.D 4.D 5.D 6.D 7.BCD 8.B 9.8.6410 8 12 000 10.62.5 0.675 11.动滑轮的个数( 或动滑轮的总量) 提升的物重 12.62.5 160 13.(1)88.9% (2)2.4 (3) 高 (4)C14(1)物体 A 从底端到顶端的平均速度： v 0.1 m/s；st 1.2 m12 s(2)拉力做的总功 W 总 Fs 3 N1.2 m3.6 J，则拉力的功率 P 0.3 W；W总t 3.6 J12 s(3)拉力做的有用功 W 有 Gh5 N0.6 m3 J，则此斜面的机械效率 100% 100%83.3%.W有W总 3 J3.6 J15(1)由 100%可得：F 500 N；G物nF G物n 800 N20.8(2)在匀速提升物体的过程中，工人对地面的压力为：F 人 G 人 F 600 N500 N100 N，工人对地面的压强为：p 2 000 Pa；F人S 100 N0.05 m2(3)使用该滑轮组，在匀速提升物体的过程中，滑轮的重力为：G 动 nFG 物 2500 N800 N200 N，这个工人的最大拉力为 F600 N，所以最多能提起物体的重力为：G 物 nF G 动 2600 N200 N1 000 N.
