中考物理复习专题讲座机械功功率机械效率.docx

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中考物理复习专题讲座机械功功率机械效率

七步教学法学案

2020中考物理复习专题讲座-----机械功、功率、机械效率

专业，才能做得更好！

要点索引：

1、把握机械功的定义、单位、公式及应用。

2、理解功率的定义、功率的公式、运用功率的公式解题。

3、知道机械效率的定义及公式，会用机械效率公式解题。

同学们，我们在上一讲中讨论了简单机械相关知识点，本讲中我们将要讨论机械功与功率、机械效率方面的知识点与考点。

本讲的内容较多，在历年中考试卷中所占的比例也不小，试题形式可以为填空、选择形式的基础性的考查，也可以是实验探究性考查，比如如何测定滑轮组的机械效率；另外，关于功与功率的计算、机械效率的计算，也可以作为计算题或压轴题来考查，出现频率较高，我们要注意了！

下面我们用七步教学法为大家梳理本讲涉及到的重点知识与考点，助你中考金榜题名！

1、基础点睛：

1、对做功的理解

定义：

一个力作用在物体上，且使物体在力的方向上通过了距离，那么，这个力就做了功。

做功的必要条件：

（1）有力作用在物体上；

（2）、使物体在力的方向上通过了距离。

下列三种情况，人的拉力都做了功，因为都符合做功的两个必要条件如下图所示。

那么，那些情况下人虽说用了力，但没有做功呢？

做功的两个必要条件缺一不可，要判断物体是否做功，就要严格对照这两个条件。

如上所示，A图中人提着水桶在水平地面移动，B图中运动员举着杠铃不动，C图中人没有搬动石头，D图中人通过滑轮组没有提升动重物，这些情况下人都用了力，但不符合做功条件，因此没有做功，同学们请思考，他们都缺少哪个条件呢？

有时人虽说有了功劳，出了力气，但没有做功。

2、求功的公式

从上面的分析可知，做功需要符合两个必要条件，根据这两个条件，物理学中给出了求功的公式:

W=F×S

上式中，F表示作用在物体上的力，单位为N，S表示物体在力的方向上通过的距离，单位为m，这样，W表示功，单位是牛.米，它有一个专门的名称----焦耳，焦耳也是能量的单位，符号为J,1牛顿米=1焦耳，即：

1N.m=1J.

3、功率

功率是表示人或物体做功快慢的物理量，比如人搬同样多的砖头上到三楼，有的搬的快，有的搬的慢，也就是说做同样多的功，用时的长短不同，用时短的，单位时间内做的功就多，我们就说功率大些。

物理学中，根据功率的定义，可以给出求功率的公式：

P=

，式中W表示功，单位是J，t表示做功的时间，单位是s,那么，P得到单位就是J/s,1J/s=1瓦特=1瓦=1（W）

4、功的原理：

功的原理就是使用任何简单机械，只能省力，不能省功；例如，一个人可以利用滑轮组提升一个重物，虽说可以省力，把原本提不动的物体提起了，但不能省功，若要考虑摩擦和滑轮自重，不光是不能省功，还要多做一些无用功。

5、机械效率

要搞懂机械效率，就需要先弄懂几个专用名词：

（1）有用功：

必须要做的，对我们有用的功，相当于不用机械，人直接把物体提升或拉动所做的功，可以记为：

W有=F.S（或Gh）

（2）额外功：

并非我们需要的但又不得不做的功叫做额外功;如下图中克服滑轮组自重和摩擦所做的功。

（3）总功：

有用功和额外功之和叫总功，用W总表示；相当于下图中的人拉绳子全程所做的功。

（4）机械效率：

a.概念：

通常用有用功在总功中占的百分比来表示，叫做机械效率。

b.公式：

η=

c.滑轮组机械效率的影响因素

由公式η=

=

当物重G物保持不变时，物重越重时，机械效率越高。

当物重G物保持不变时，动滑轮重力越大，机械效率越低。

提高机械效率的方法有：

（a）.减轻机械的自重。

（b）.保证机械的良好润滑，减小摩擦力。

2、夯实小练

同学们，上面我们梳理了本讲的知识点，在中考中基础性的考查还是占有很大的成分，每位考生必须重视，下面我们来上几题，让你练练手，夯实我们的基础吧。

1、以下实例，力对物体做功的是（）

A．举重运动员举着杠铃不动B．小明将水桶从地面上提起

C．吊车吊着货物在空中水平匀速移动D．用力搬桌子而未搬起

答案：

B;解析：

A、举重运动员举着杠铃不动，这样是有力但无距离，没有做功，不符合题意；

B、将水桶从地面上提起，是在力的方向上移动一段距离，对物体做功了，符合题意；

C、虽然有力也有距离，但此距离不是在力的方向上，力与距离垂直，没有做功，不符合题意；

D、搬桌子而未搬起，有力而无距离，没有做功，不符合题意

2、小明放学后，背着重40N的书包沿水平路面走了200m。

又登上大约10m高的四楼的楼梯才回到家。

则他在回家过程中对书包所做的功为（）

A．0JB．400JC．2000JD．2400J

答案：

B；解析：

小明在水平路面上行走的过程中，书包通过的距离不在背力方向上，故这一段不做功；上楼过程做的功W＝Fs＝40N×10m＝400J。

3、用测力计沿水平方向两次拉着同一物体在同一水平面上运动，两次运动的s-t图象如图所示，其对应的测力计示数分别为F1和F2，功率分别为P1和P2，则它们大小关系正确的是（）

A．F1＞F2  P1＞P2B．F1=F2  P1＞P2

C．F1=F2  P1＜P2D．F1＜F2 P1＜P2

答案：

B；解析：

（1）木块两次都进行匀速直线运动，拉力等于滑动摩擦力，滑动摩擦力相等，拉力F相等。

（2）从图象中可以判断出，第②次的运动速度v较小，根据公式P=Fv，当拉力相等时，速度越大，拉力的功率越大，即P1＞P2。

4、-斜面长5m，高1m，工人用沿斜面方向400N的力把重1600N的集装箱匀速推到车上，推力对集装箱做的功是________J，斜面的机械效率是________。

答案：

2000；80％；

解析：

推力对集装箱做的功是总功：

400N×5m＝2000J，

1600N×1m＝1600J，

。

三、经典呈现：

为了让广大考生对本次课程所涉及到的知识点进一步了解，我们收集了近两年中考出现的经典题目，主要是考卷中的压轴题，展示给广大考生，开拓我们的视野，训练我们的发散思维能力，以便轻松应对考试喽。

1、如图所示，质量不等的甲、乙两球（m甲＞m乙）从顶端分别沿固定光滑斜面体的a、b两侧滚到各自的底部，则在它们整个运动过程中有（）

A.甲球的重力所做的功少些B、两球的重力所做的功一样多

C、它们运动到斜面底部时，乙的速度大些

D、它们运动到斜面底部时，两球速度一样大

答案：

D；解析：

（1）物体下滑过程中只有重力做功，W＝Gh＝mgh，

∵m甲＞m乙，高度相同，

∴W甲＞W乙，故AB错误；

因为高度相同，不论质量大小，所以滑至底端时的速度相同，故C错误，D正确。

这个规律同学们可要记住哟。

2、如图所示，甲、乙两个容器形状不同，现有两块完全相同的金属块用细线系着分别浸没入同样深度，这时两容器的水面相平齐，如果将金属块匀速提升一段位移，直到金属块提离水面，不计水的阻力，则（）

A.在甲容器中提升时，拉力做功较多

B.在乙容器中提升时，拉力做功较多

C.在两个容器中提升时，拉力做功相同

D.做功多少无法比较

答案;A;

解析：

设要将金属匀速提离水面，要经过两个阶段：

1．金属在水中上升，最后金属的上表面到达水表面，

运行距离h1，拉力F1＝G−F浮，

故此过程中，拉力做功W1＝（G−F浮）×h1；−−−−−−−−①

2．金属逐渐出水面，最后金属的下表面到达水表面，

运行距离h2，拉力F2＝G−F浮′，

此过程中浮力是变化的，F浮′＝12F浮，

平均拉力F2＝G−12F浮，

故此过程中，拉力做功W2＝（G−12F浮）×h2；−−−−−−−−−−−−②

由①②可得，拉力做的总功：

W总＝W1＋W2＝（G−F浮）×h1＋（G−12F浮）×h2，

在甲乙两图中，因为甲的上表面面积大，所以当金属出水面时，甲水面下降的比较少，甲的h2比乙的h2大，

而甲乙图中的h1、G、F浮都是相同的，所以在甲容器中提升时，拉力做功较多。

3、为了将放置在水平地面上重为100N的物体提升一定高度，设置了图甲所示的滑

轮组装置。

当用图乙所示随时间变化的竖直向下的拉力F拉绳时，物体上升的速度v和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图丙和丁所示。

不计绳重和绳与轮之间的摩擦。

下列说法正确的是（）

A.0s～1s内，物体做匀速直线运动

B.2s～3s内，拉力F的功率是200W

C.1s～2s内，拉力F做的功是375J

D.2s～3s内，滑轮组的机械效率是62.5%

答案：

C;解析：

A、由图丙可知，在0～1s内，物体的速度为0，处于静止状态，故A错；

B、由图丙可知在2～3s内，重物做匀速运动，v3＝5m/s，由图乙可知此时拉力F3＝40N，

由图甲可知，从动滑轮上直接引出的绳子股数（承担物重的绳子股数）n＝3，

所以拉力端移动速度v3′＝3v3＝3×5m/s＝15m/s，

拉力做功功率（总功率）：

P总＝F3V3′＝40N×15m/s＝600W，故B错误；

C、由图乙可知，在1～2s内，拉力F2＝50N，由图丁得出重物上升高度h2＝2.5m，

拉力端移动的距离s2＝3h2＝3×2.5m＝7.5m，

拉力做的功：

W＝F2s2＝50N×7.5m＝375J，故C正确；

D、在2～3s内，滑轮组的机械效率：

η＝W有用W总＝Gh3F3s3＝Gh3F3×3h3＝G3F3＝100N3×40N×100%≈83.33%，故D错误。

四、思维拓展

上面我们点出了经典的题型，为了让广大考生检测自己对本次所讲的知识点理解情况，下面列出了几题，让同学们自己去做，拓展我们的思维，看看自己是否能够把握经典的题型，这对完成考卷中的压轴题大有好处呢。

1、如图所示，用10N的力F沿水平方向拉滑轮，可使物体A以0.2m/s的速度在水平面上匀速运动。

弹簧测力计的示数恒为2N（不计滑轮、测力计、绳子的重力，滑轮的转轴光滑）。

下列说法正确的是（）

A.物体A受到地面的摩擦力是3N，水平向左

B.在2s内，绳子对A做的功为4J

C.滑轮移动的速度是0.4m/sD.拉力F做功功率为1W

答案：

D；解析:

A、不计滑轮的摩擦和重力，以动滑轮为研究对象，则两段绳子向右的拉力与向左的拉力平衡，所以2F拉＝F，则A物体对滑轮的拉力F拉＝1/2F＝1/2×10N＝5N；力的作用是相互的，所以滑轮对A的拉力也为5N；

弹簧测力计的示数恒为2N，因拉滑轮时，物体B始终处于静止状态，则测力计对B向右的拉力与A对B向左的摩擦力平衡，所以fA对B＝F示＝2N；力的作用是相互的，所以，物体B对A的摩擦力为2N，方向向右；

物体A向左匀速运动，同时地面对物体A还有向右的摩擦力，由力的平衡条件可得：

F拉＝fB对A＋f地，

所以物体A受到地面的摩擦力：

f地＝F拉−fB对A＝5N−2N＝3N，方向水平向右，故A错；

B、绳子对A的拉力F拉＝5N，2s物体A移动的距离为sA＝vAt＝0.2m/s×2s＝0.4m，

绳子对A做的功WA＝F拉s＝5N×0.4m＝2J，故B错；

C、因拉力F作用在动滑轮的轴上，费力但省一半的距离，所以拉力端的移动速度（滑轮移动的速度）等于物体A移动速度的12，

则滑轮移动的速度v＝12vA＝12×0.2m/s＝0.1m/s，故C错；

D、拉力做功的功率P＝Wt＝Fst＝Fv＝10N×0.1m/s＝1W，故D正确。

故选：

D。

2、（综合）用如图甲所示的滑轮组从水中提升物体M，已知被提升的物体M质量为76kg，M的体积为3×10−3m3，在物体M未露出水面的过程中，绳子自由端的拉力F将物体M以0.5m/s的速度匀速提升了10m的高度，此过程中，拉力F做的功W随时间t的变化图象如图乙所示，不计绳重和摩擦力大小（g取10N/kg）。

下面分析不正确的是（）

A.此过程中，绳子自由端的拉力F大小为400N

B.动滑轮重力为70N

C.当物体M没有露出水面时，动滑轮下端挂钩上绳子的拉力为730N

D.当物体M没有露出水面的过程中，该滑轮组提升货物的机械效率为95%。

答案;D;解析如下：

A、由v＝s/t得，物体运动的时间：

t＝s/v＝10m/0.5m/s＝20s，

根据图乙可知，此过程中绳子自由端拉力F做的总功是8000J，

由图知，滑轮组由2段绳子承担物重，所以s＝2h＝2×10m＝20m，

由W总＝Fs得，拉力F＝W总/s＝W总/2h物＝8000J/2×10m＝400N，故A正确；

B、因为匀速提升物体，对滑轮组受力分析可得：

F＝12（F绳＋G动），

则动滑轮的重力：

G动＝2F−F绳＝2×400N−730N＝70N，故B正确；

C、物体M的重力：

G物＝mg＝76kg×10N/kg＝760N；

由于物体未露出水面，完全浸没在水中，所以V排＝V物，

则物体受到的浮力：

F浮＝ρ水gV排＝ρ水gV物＝1×103 kg/m3×10N/kg×3×10-3m3＝30N，

当物体在水里匀速上升时受三个力的作用，物体的重力、浮力和动滑轮下方绳子的拉力，处于三力平衡，即F绳＋F浮＝G物，

则F绳＝G物−F浮＝760N−30N＝730N；故C正确；

D、动滑轮下方绳子的拉力所做的功为有用功，

则有用功：

W有用＝F绳×h物＝730N×10m＝7300J，

滑轮组提升重物的机械效率：

η＝W有用/W总×100%＝7300J/8000J×100%＝91.25%；故D错误。

3、（中考压轴题）用滑轮组匀速提升重为2000N的物体，作用在绳子自由端的拉力大小为625N，拉力做功的功率为1250W，滑轮组的机械效率为80%，不计摩擦与绳重，求：

（1）重物上升的速度；

（2本滑轮组用几段绳子悬挂动滑轮？

答案：

（1）重物上升的速度为0.5m/s；

（2）n=4

解析：

（1）：

总功W总是拉力F所做的功，即可以用Fs求出，也可以由拉力做功的功率求出，在t时间内，则

。

而有用功则是克服物重所做的功，

;而v为重物上升的速度，即我们要解答的问题，

，比较两个总功表达式，结合机械效率的公式；得到如下解题过程：

滑轮组的机械效率

，

。

则：

重物上升的速度为0.5m/s。

第2问的突破口是：

如何确定悬挂动滑轮绳子的段数，本来最简单方法就是看图，数数有几根绳悬挂动滑轮即可，而本题连图都没有，显然不行。

我们不要忘记在滑轮组题目中永远隐含的条件是物体升高的距离h与拉力F移动距离S之间满足S=nh,再考虑绳子自由端的移动和重物上升所用时间相同，就可以得到绳端，即拉力运动的速度

;

拉力做功的功率：

，

绳端即拉力运动的速度：

=2m/s。

绳端前进的速度

是重物上升速度v的4倍，说明重物是被4根绳拉住。

5、考点梳理

本次讲座的内容在初中阶段属于重点和难点，在中考试卷中所占的分值也不低。

那么，命题人会出什么样的题目来考查我们呢？

下面我们就来梳理一下涉及到本章的考点。

考点一：

基础性考查：

对功、功率、机械效率是否能够正确理解。

我们在复习的过程中，一定要对上述三个概念正确的理解，比如机械效率定义中的有用功、总功是否真正理解，看下面的例题.

例：

关于机械效率，下列说法中正确的是（）

A．机械做功越快，机械效率越高

B．机械所做的总功越少，机械效率越高

C．机械做的有用功在总功中占的百分比越大，机械效率越高

D．使用机械时，所用动力跟物重的比值越小，机械效率越高

答案：

C;解析：

A、机械做功越快，表示功率越大，单位时间内做的功越多，但机械效率不一定就高，故此项不符合题意；

B、从机械效率公式可知，总功多，机械效率的大小还要看有用功的大小，故此项不符合题意；

C、总功包括有用功和额外功，有用功在总功中占比例越大，机械效率越高，故此项正确符合题意；

D、使用机械时，所用动力跟物重的比值与有用功占总功的比例没有关系，故此项说法不对，不符合题意。

考点二：

把探究滑轮组的机械效率作为实验题来考查，看我们可能把握测定滑轮组机械效率的细节问题，如果作为实验题来考查，此题的分值要占5---7分，大家一定要留神了，请看下面的例题。

例：

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。

答案：

动滑轮的个数（或动滑轮的总量）提升的物重

请大家动动脑筋，探讨一下本题是怎么解出来的吧。

考点三：

命题人在功与功率方面出一道计算题，如果作为计算题，一般就不会在同一试卷中再出实验探究题了，请看下面的例题。

例、某型号汽车发动机的额定功率为6×104W，在水平路面上匀速行驶时受到的阻力是1800N。

在额定功率下，当汽车匀速行驶时，求：

（l）发动机所提供的牵引力大小；

（2）行驶速度的大小；

（3）行驶5min牵引力所做的功。

解析：

（1）因为汽车匀速行驶，受平衡力作用；由二力平衡知识得：

F=f=1800N；

（2）由

得：

；

（3）已知：

t=5min=300s，

行驶5min牵引力做功：

。

答：

发动机所提供的牵引力为1800N，行驶速度为33.3m/s，行驶5min牵引力所做的功是1.8×107J。

6、真题检验

亲爱的同学们，上面我们对本讲的考点进行了梳理，你可感觉到本讲的知识点在各类考卷中出现的几率非常大吧，下面我们再来看看近两年中考卷中对上述的知识点是怎么考的吧，请你动笔做一下，对自己进行一次检验吧！

1、（2017中考）指甲刀是生活中常用的小工具，如图所示，它包含三个杠杆，关于这三个杠杆的说法正确的是（）

A.一个省力杠杆，两个费力杠杆

B.一个费力杠杆，两个省力杠杆

C.三个都是省力杠杆D、三个都是费力杠杆

答案：

A；解析：

杠杆ABC，支点是B，动力臂大于阻力臂，是一个省力杠杆；杠杆OED，支点是O，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，杠杆OBD是费力杠杆，杠杆ABC是一个省力杠杆，故A正确。

故选：

A。

2、（2018中考）小明用如图所示的滑轮组提升300N重物，在绳子自由端施加的拉力为125N，4s内重物匀速上升2m，不计绳重和轮、轴间摩擦。

则（）

A.绳子自由端移动的距离为4 mB.动滑轮重50N

C.拉力做功的功率为150W

D.此过程滑轮组的机械效率为80%

答案：

D；解析：

A、由图知，承担物重的绳子股数n＝3，

则绳子自由端移动的距离s＝3h＝3×2m＝6m，故A错误；

B、因不计绳重和摩擦，则绳端的拉力F＝13（G物＋G动），

即：

125N＝13（300N＋G动），

所以动滑轮重：

G动＝75N，故B错误；

C、拉力做的功：

W总＝Fs＝125N×6m＝750J，

拉力的功率：

P＝W总t＝750J4s＝187.5W，故C错误；

D、利用滑轮组所做的有用功：

W有＝Gh＝300N×2m＝600J，

滑轮组的机械效率：

η＝W有用W总＝600J750J×100%＝80%，故D正确；

3、（2017中考）一辆质量为1.5t的小货车，载有质量为1.0t的货物，四个车轮与地面接触的总面积为0.1m2，小货车在平直公路匀速行驶1km，所用时间为50s，小货车受到摩擦阻力为车重的0.1倍。

（g取10N/kg）。

在这段时间内，求：

（1）小货车受牵引力的大小；

（2）牵引力做功的功率。

解析如下：

（1）小货车和货物的重力：

G总=G1+G2=m1g+m2g=1.5×103kg×10N/kg+1.0×103kg×10N/kg=2.5×104N；

（2）牵引力为：

F牵=0.1G总=0.1×2.5×104N=2.5×103N；

牵引力的功率：

七、易错点拨：

同学们，机械功与机械效率与我们的生活实际紧密相关，在生产建设中随处可见，属于必考内容，分值也不低；我们在做此类题目时很容易出错，因此要求我们对本讲基础知识点要理解透彻，答题时要特别谨慎，下面我们来点拨，助力你拿到高分哟！

误区一：

拉力方向与物体运动方向成有角度时，不知道到用水平方向上的分力作为拉力来求功，导致误解。

例：

拉力F为100N，拉着木箱在水平方向上运动S=5m，F与水平方向

上成α角，在水平方向上的分力为

70N，求在此过程中拉力F所做的功。

误解：

W=F×S=100N×5m=500（J）

正解：

W=F×S=70N×5m=350（J）

请注意，此题主要考查我们对机械功的概念的正确理解，容易丢分。

误区二：

利用公式P=F×v计算功率时，不明确物体必须做匀速直线运动，造成误解。

例：

一台拖拉机耕地时做的是变速直线运动，最大牵引力是2.5×104N，若每小时拖拉机行驶7.2km，它的功率多大？

每小时做功多少？

错误解析为;

拖拉机功率：

拖拉机速度：

，

拖拉机每小时做功：

。

其实，本题的题干中没有说明拖拉机做匀速直线运动，这样解是错误的，若在中考试卷中出现，都会注明为平均拉力。

误区三：

计算滑轮组的机械效率时，对拉力作用点移动了多长的距离判断错误，导致误解：

例、小明家新买的房子准备装修，为了将水泥从地面送上楼，他在楼上安装了一个

滑轮组，所用的滑轮每只2Kg，每次将一袋50Kg的水泥提升5m。

（不计绳重和摩擦，g取10N/Kg）求：

滑轮组的机械效率。

误解：

如图所示，有3段绳子承受重力，可得：

F动=（50+2）kg×10N/kg÷3=173N

机械效率=500N×h/173N×3h=96.2%

从解题过程可以看出，误把承受重力的绳子当成3段

得到错误的结论。

那么，此题的正确解题思路是什么呢？

同学们，你们自己试一试好吗，千万不能把绳子股数看成3股喽。

平时做题谨慎，考试零失误！