1、第 14 讲 功、功率和机械效率本讲内容是河北省中考中的重点内容，主要考查：判断物体是否做功、功和功率的计算，机械效率的计算、机械效率的大小比较及探究滑轮组机械效率的影响因素，综合性强、难度较大题型多以选择、计算出现预计2016 年中考将会考查探究滑轮组的机械效率或功、功率和机械效率的计算考点 考点内容 年份 题号 题型 分值 考查内容考点 1 功 2014 37(3) 计算题 2 功的计算考点 2 功率 2013 37(1) 计算题 2 滑轮组功率的计算考点 3 机械效率 及因素 20132015 37(2)21(B、C) 计算题选择题 21滑轮组的机械效率的计算滑轮组有用功、额外功、总功和
2、机械效率定性分析功、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”三种不来源:学优高考网来源:学优高考网 gkstk来源:学优高考网gkstk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
3、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/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
4、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 说明 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_ 机械效率的高低与使用机械是省力还是费力_ 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_力测量滑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 功和功率的计算(2015 自贡)下列说法中正确的是( )A用手从地面竖直提起水桶，手竖直向上的拉
5、力对水桶做了功B提着水桶在路面上水平向前移动一段路程，手竖直向上的拉力对水桶做了功C抛出手的铅球在空中向前运动的过程中，推力对铅球做了功D用力推一辆汽车，汽车静止不动，推力在这个过程中对汽车做了功力学中的功必须同时具备做功的两个必要因素，两者缺一不可据此可以总结出不做功的三种情况：1.不劳无功，具体说就是物体不受力，就不存在做功的问题；2.劳而无功，就是虽然有力作用在物体上，但物体没有动，这时力也没有做功.3.没成效则不做功，物体既运动又受力，但由于运动方向与力的方向垂直，所以力不做功1(2015咸宁)如图所示的情景中，关于力对物体做功的叙述，正确的是( )A大力士表演拉汽车前行，此时人拉车的
6、力做了功B起重机吊着重物水平移动，钢丝绳的拉力对重物做了功C举重运动员举着杠铃不动，运动员对杠铃做了功D足球在水平地面上运动，足球的重力对足球做了功2(2015桂林)如图所示，用 50 N 的水平拉力 F 拉着物体在 2 s 内沿水平方向前进了 4 m，下列说法正确的是( )A拉力做功为零B拉力的功率为零C拉力做功为 100 JD拉力的功率为 100 W3(2015福州)如图是一款新研发的微型机械人，它可拖动比自身大很多的物体机器人质量是 1.2102 kg，它静止在水平地面上时，与地面的接触面积是 1104 m2.求：(1)它受到的重力是多少？(g 取 10 N/kg)(2)静止时，它对水平
7、地面的压强是多少？(3)若它用 120 N 的水平拉力在 10 s 内匀速拖动重物前进 1 m，则拉力的功率是多少？命题点 2 机械效率( 多选)(2015河北)用四只完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，在绳自由端用大小分别为 F1 和 F2 的拉力，将相同的物体匀速提升相同的高度若不计绳重和摩擦，下列说法正确的是( )AF 1 大于 F2BF 1 和 F2 做的功一定相等C甲、乙的机械效率不相等D绳子自由端移动的距离不相等，物体运动时间可能相等【点拨】 解题的关键点是：甲、乙两装置均为“一定一动”滑轮组，绕法不同n 不同，滑轮完全相同，将相同的物体匀速提升相同的高度
8、，不计绳重和摩擦有用功、额外功均相同4(2014来宾)如图，用甲、乙两种方式在相同时间内将同一物体匀速提升相同高度时，拉力做功的功率为 P甲 、P 乙 ，机械效率分别为 甲 、 乙 (不计绳重与摩擦)下列判断正确的是 ( )AP 甲 P 乙 甲 乙 BP 甲 P 乙 甲 乙CP 甲 P 乙 甲 乙 DP 甲 P 乙 甲 乙5(2015黑河市、齐齐哈尔市、大兴安岭) 用两个相同的滑轮组成的滑轮组固定在天花板上，如图所示，当匀速提升物体时，绳子自由端的拉力 F20 N，物体移动的速度为 0.1 m/s，每个滑轮重 10 N，忽略绳重和摩擦，下列说法正确的是( )A绳子自由端移动的速度为 0.3 m
9、/sB物体的重力为 40 NC该滑轮组的机械效率为 66.67%D拉力 F 的功率为 2 W6(多选)(2015石家庄十八县基础摸底联考)如图，用此滑轮组在 4 s 内将重力为 50 N 的物体匀速提升 2 m，绳端拉力为 20 N，不计摩擦及绳重，下列说法正确的是 ( )A绳子自由端移动的速度为 1 m/sB动滑轮的重力为 10 NC克服物体重力做功为 100 JD滑轮组的机械效率为 83.3%命题点 探究简单机械的机械效率探究简单机械的机械效率在中考试题中常从以下几个方面进行考查：(1)实验的基本操作过程，如拉动物体做匀速直线运动；(2)对于实验现象、实验数据进行分析；(3)利用控制变量法
10、设计实验，得出结论；(4)进行功、功率、机械效率的计算；分析机械效率的影响因素(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)在 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未填，由图可知，弹簧测力计的示数为_N.(3)分析数据可得结论，由同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越_(
11、 填“高”或“低”)(4)根据实验结论推测，使用该滑轮组再次将重 8 N 的物体匀速提升 10 cm，此时滑轮组的机械效率可能为_(只填序号)A71.6% B82.6% C 92.4%(5)实验中应沿竖直方向_拉动弹簧测力计(6)为了测量绳子自由端的拉力 F，A 同学认为应该在弹簧测力计静止时读数， B 同学认为应该在缓慢匀速提升时读数，正确的是_( 填“A”或“B”)同学的方法理由是：_.(7)实验中要分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置，是为了_(8)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来宾)下列实例中，力对物体没有做功的是 ( )A叉车向上举起货物B小
12、林沿着斜面向上拉动物体C小欣背着书包上楼D小明用力推石头但石头不动2(2015沈阳)如图，爷爷与小丽进行爬楼比赛，他们都从 1 楼上到 6 楼爷爷的体重是小丽体重的 2 倍，爷爷所用的时间是小丽所用时间的 2 倍若爷爷做功为 W1，功率为 P1，小丽做功为 W2，功率为 P2，则下列判断正确的是( )AW 1W 211 BW 1W 241 CP 1P 211 DP 1P 2413(2015武汉)如图所示，利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为 G 的物体，若拉力的大小为 F，物体和地面之间的摩擦力大小为 f，A 点的拉力为 FA，则下列滑轮组的机械效率表达式正确的是( )Af/2F A Bf/3
13、F CF A/2F DG/2F4(2015泸州)如图所示，斜面高为 1 m，长为 4 m，用沿斜面向上大小为 75 N 的拉力 F，将重为 200 N 的木箱由斜面底端匀速缓慢拉到顶端，下列关于做功的判断正确的是( )A木箱受到重力做功的大小为 800 JB木箱受到斜面摩擦力做功大小为 100 JC木箱受到合力做功的大小为 125 JD木箱受到斜面的支持力做功大小为 200 J5(2014威海)小刚和小明分别用沿斜面向上的力 F 甲 、F 乙 把同一重物匀速拉到两个斜面的顶端，若两个斜面光滑、等高，甲斜面长 4 m，乙斜面长 5 m，所做的功分别是 W 甲 、W 乙 ，则下列说法正确的是( )
14、A使用甲斜面比使用乙斜面要省功B甲斜面的机械效率比乙斜面的机械效率高C拉力 F 甲 与 F 乙 之比为 54D两个拉力做功 W 甲 与 W 乙 之比为 456(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%7(多选)(2015葫芦岛)如图所示滑轮组，在 50 s 内将重 5 000 N 货物匀速吊起
15、 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正确的是 (不计绳重及摩擦 )( )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 WD该装置中的动滑轮总重为 1 000 N二、填空题8(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.9(2015南京)如图所示，用塔式起重机上的滑轮组匀
16、速起吊 6 000 N 的物体，物体上升 5 m 所用的时间为 10 s，滑轮组的机械效率是 80%，则有用功是_J ，总功是_J，拉力 F 的功率是_W.10(2015扬州)如图所示，工人用滑轮组匀速提升重 800 N 的货物，所用的拉力 F 为 500 N，货物在 50 s 内匀速上升 5 m在此过程中，货物上升的速度是_m/s；所做的有用功是_J；拉力做功的功率是_W；滑轮组的机械效率是_11(2014德州)如图所示，在斜面上拉一重 50 N 的木块到 0.3 m 高处，木块沿斜面向上移动了 1 m，共耗时 5 s，已知拉力为 20 N，则拉力的功率为_W ，此斜面的机械效率为 _三、实
17、验探究题12(2015阜新)下表是小明做 “测量滑轮组的机械效率”的实验时收集的有关数据：实验 动滑轮 物重 钩码上 拉力 拉力作 有用功 总功 滑轮组序号 重G 动 /NG/N 升的高度 h/mF/N 用点移动的距离s/mW 有 /J W 总 /J 的机械效率 1 0.5 1 0.1 0.7 0.3 0.21 47.6%2 0.5 2 0.1 1.1 0.3 0.2 60.6%3 0.5 4 0.1 2 0.3 0.4 0.6 (1)请你将表格中的数据补充完整：_；_ ；_(2)请在图中画出实验中滑轮组的绕绳方法(3)用同一滑轮组提升不同重物至同一高度，提升的物重越大，滑轮组的机械效率越_(
18、 填“高”或“低”)(4)第一次实验中，提升钩码所用的时间为 1.5 s，则拉力的功率是 _W.四、计算题13(2015佛山)如图所示，在 C 点作用方向始终与半径 OC 垂直、大小为 F3 的力缓慢转动轮轴时，细绳不断缠绕于轮轴之上，细绳通过滑轮组拉动 A 物体沿斜面匀速向上运动了 2 m，力的传感器显示对 A 物体的拉力 F1 为450 N( 忽略轮轴摩擦)(1)拉力 F1 做功是多少？(2)若滑轮组的机械效率为 75%，绳对滑轮组拉力 F2 是多少？(3)若 OBOC14，则 F3 的大小为多少？14(2013河北)如图所示，重为 1 140 N 的物体，它与水平地面的接触面积为 1.5
19、103 cm2.工人师傅用 600 N的力匀速提升物体，物体的速度为 0.2 m/s.(不计摩擦及绳重 )求：(1)工人师傅拉绳的功率；(2)滑轮组的机械效率；(3)体重为 450 N 的小明用此滑轮组提升物体，但物体没有被拉动，物体对地面的最小压强为多大一、选择题1(2014长沙)甲乙两个滑轮组如图所示，其中每一个滑轮的重量都相同，用它们分别将重物 G1、G 2 提高相同的高度，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是( )A若 G1G 2，则拉力做的总功相同B若 G1G 2，则甲的机械效率大于乙的机械效率C若 G1G2，则拉力做的有用功相同D用甲、乙中的任何一个滑轮组提起不同的重物，机械效率不变2
20、(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 N3(多选)(2015保定一模)如图所示，在甲、乙两个滑轮组中，所有滑轮的质量都相同，在 FA 和 FB 的作用下，重物 A、B 分别以相同的速度匀速上升已知 FAF B3 2，不计绳重和摩擦，则下列说法正确的是()
21、A两重物 A、B 所受的重力相等B在相同的时间内，拉力所做的额外功相同C拉力 FA 和 FB 做功的功率之比为 32D甲滑轮组的机械效率大于乙滑轮组的机械效率二、填空题4(2015淮安)如图所示，小明用 50 N 的力 F 将重为 80 N 的物体在 5 s 内匀速提升 1 m，在此过程中，小明做的有用功为_J，滑轮的机械效率为_，拉力做功的功率为_W.5(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_6(2015南充)如图所示，沿
22、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.三、计算题7(2015遂宁)某兴趣小组用如图甲所示的滑轮组 (物体与动滑轮用绳子 a 连接)匀速拉动放在同一水平面上的不同物体，物体受到的摩擦力从 200 N 开始逐渐增加，直到组装滑轮组的绳子 b 被拉断，每次物体拉动的距离均为 2 m通过实验绘出了该滑轮组机械效率随物体受到摩擦力大小变化的关系图像如图乙( 不计绳重和绳与滑轮间的摩擦) 求：(1)动滑轮重力(2)当滑轮组的机械效率为 80%，物体以 0.2 m/s 的速度匀速运
23、动时，该滑轮组的有用功率；(3)一个重 500 N 的同学利用该滑轮组，想独自用竖直向下的力拉断绳子 b，请你通过计算分析他能否实现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 A 例 2 ABD题组训练 1.A 2.D 3.(1)微型机器人的重力：G mg1.210 2 kg10 N/kg0.12 N；(2)机器人静止时，它对水
24、平地面的压力：FG0.12 N，对水平地面的压强：p 1 200 Pa；(3)拉力做的功：WFs120 N1 m120 FS 0.12 N110 4 m2J，拉力的功率：P 12 W 4.C 5.A 6.BCDWt 120 J10 s实验突破例 (1)88.9% (2)2.2 (3)高 (4)C拓展训练 (5)匀速 (6)B 在使用滑轮组时，滑轮组还要克服一些机械摩擦，所以要测量滑轮组的机械效率，需向上提升物体时进行读数 (7)测量钩码和弹簧测力计移动的距离，从而计算有用功和总功 (8) 获得多组数据归纳出物理规律整合集训基础过关1D 2.C 3.C 4.B 5.C 6.D 7.ACD 8.8
25、.6410 8 12 000 9.310 4 3.7510 4 3.7510 3 10.0.1 4 000 100 80% 11.4 75% 12.(1)0.1 0.33 66.7% (2) (3) 高 (4)0.14 13.(1)拉力 F1 做功：W 1F 1s1450 N2 m900 J；(2)滑轮组机械效率 ，F 2 300 N；(3) 根据杠杆平衡条件F1s1F2s2 F1s1s2 900 J75%4 mF1L1F 2L2， ， F 3 F2 300 N75 N F3F2 OBOC 14 14 1414.(1)拉力的功率：P 拉 Fv 绳 600 N20.2 m/s240 W；(2)滑
26、轮组的机械效率：W总t Fst 100% 100% 100% 100%95% ；(3)由于忽略摩擦及绳重，W有 用W总 GhFs绳 GhF2h 1 140 N600 N22FGG 动 ，动滑轮重：G 动 2FG2600 N1 140 N60 N，绳端最大拉力等于人体重力，则物体对滑轮组的拉力：F 拉 2G 人 G 动 ，滑轮组提升物体的拉力：F 拉 GF 支 ，物体受到的支持力：F 支 GF 拉 GF拉 GG 动 2G 人 1 140 N60 N2450 N300 N，物体对地面的最小压强：p 2.010 3 Pa.F压S F支S 300 N0.15 m2能力提升1B 2.BCD 3.AB 4
27、.80 80% 20 5.200 75% 6.62.5 0.675 7.(1)由图乙可知，当 f1200 N 时， 150%，W 有用 1f 1s，由于不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，W 额外 G 动s，W 总 1f 1sG 动 s， 1 ， 1 50% ，G 动 200 N；(2) 当 280%时，W有 用 1W总 1 f1sf1s G动 s 200 N200 N G动2 80%，f 2800 N，W 有用 2f 2s800 N2 m1 600 f2sf2s G动 s f2f2 G动J，v ，t 10 s，P ，P 有用 160 W；(3)由图乙可知，当 f31 600 st sv 2 m0.2 m/s Wt W有 用 2t 1 600 J10 sN 时，绳子刚好被拉断，由于不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，且物体做匀速直线运动，绳 b 承受的最大拉力F3 (G 动 f 3) (200 N1 600 N)600 N，因为人的重力为 500 N，竖直匀速拉动绳子，所以绳子对人的最大13 13拉力为人的重力，根据力的作用是相互的，故人给绳子的最大拉力为 500 N，由于绳子 b 承受的最大拉力大于人给绳子的最大拉力，所以该同学不能拉断绳子 b.
