功机械效率和功率基本定义.docx

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功机械效率和功率基本定义

功、机械效率和功率

一、教学目标

1、理解做功的两个必要因素

2、理解计算功的公式

3、知道功的单位

4、理解功的原理

5、通过对事例的分析，了解什么是有用功、额外功和总功

6、理解什么是机械效率，掌握机械效率的计算

7、理解功率的概念及其计算公式

8、知道功率的单位

二、教学重点

1、做功的两个必要因素

2、如何判断是否做功

3、使用任何机械都要做额外功

4、机械效率的计算

5、组装滑轮组和计算滑轮组的机械效率

6、功率概念的理解

三、教学难点

1、利用功的公式进行简单计算

2、有用功、总功的正确判断,理解机械效率的物理意义

3、功率的计算

四、基本知识

一、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。

二、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。

三、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。

四、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：

=Fv

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

5、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。

五、例题（A组）

1、小明用100N的力踢一个重5N的足球，球离脚后在水平草地上向前滚动了20m.在球滚动的过程中

A.小明对足球做功2000J                  B.重力对足球做功100J      

C.小明对足球做功2100J                  D.小明和重力对足球做功都是0J

2、以下事例中，重力做功的是

A.跳水运动员下落                   B.皮划艇在平静水面快速滑行

C.花样滑冰运动员在水平的冰面上滑动  D.举重运动员把杠铃举起后停在空中静止不动

3、做值日时，小阳将一桶水从一楼提到二楼。

此过程中，关于做功的说法正确的是 （   ）

A．对桶做的功是有用功B．对水做的功是有用功

C．对水做的功是额外功D．克服自身重力做的功是总功

4、如图所示，在大小为500N的拉力F作用下，滑轮组将800N的重物提升了1m。

在此过程中:

A．做的有用功是500J ;           B．做的总功是800J;

c．滑轮组的机械效率是62．5％;   D．滑轮组的机械效率是80%.

5、对于功、功率、机械效率的理解，下列说法中正确的是                             （  ）

A．功率大的机器做功一定多             B．做功快的机器功率一定大   

C．做功快的机器机械效率一定高         D．做有用功多的机器机械效率一定高

6、关于功率概念的理解，下列说法中正确的是（     ）

A．功率大的机械做的功多       B．功率大的机械做功时用的时间少

C．单位时间内完成的功越多，则功率越大    D．省力多的机械功率大

7、售货员用120N的水平力，推着500N的售货车在水平路面上前进了30m，用了40s的时间，则它所做的功和功率分别为：

A、3600J，375W;                             B、3600J，90W  ;

 C、1800J，465W;                            D、1500J，375W.

六、练习（A组）

1、下列现象中，力没有对物体做功的是 

A．用力将铅球掷出                        B．将书包背上楼

C．骑自行车匀速前进                      D．人提着水桶在水平路面上行走

2、下列几种情况下，没有力对物体做功的是（　　）

　　A.在光滑水平面上匀速运动着的小球　

　　B.某人从山脚跑到了山顶

　　C.汽车沿着斜面向上匀速行驶　　　

　　D.起重机吊着重物匀速下降

3、在下面的哪个情景中，人对物体做了功

A．小强举着杠铃静止不动               B．小明用力搬石头，但没有搬动

C．小华背着书包静立在原地             D．小红把物理书从抽屉中拿到课桌上

4、在下列哪一种情况下力对物体是做了功的（   ）。

A．用力推讲台，讲台没有动．              B．人提水桶沿水平地面行走．

C．沿斜坡方向把物体拉上去．              D．天花板上的电线吊着电灯．

5、下图所描述的力，对物体做功的是

6、某人背一个重50N的书包从一层匀速上到二层，每层楼高3m、楼梯长5m,则人肩的力对书包做功

A．150J             B．600J            C．200J             D．250J

7、搬运工人用200牛顿的水平力，把重700牛顿的物体，沿水平地面推动5米远．在此过程中，工人做的功为:

A． 4500焦;  B．3500焦;  C. 1000 焦;  D.2500焦.

8、某同学把一本初中物理课本从课桌旁的地面上拿到桌面上，则该同学对物理课本所做功的大小最接近于：

Ａ．0.2J;　       Ｂ．2J;　       Ｃ．200J;　　      Ｄ．2000J.

9、放学后，某同学背着重40N的书包沿水平路面走了200m，又登上大约10m高的四楼才回到家，则他在回家的过程中对书包所做的功约为：

A 0J;             B  400J;              C 2000J;               D 2400J.

10、晓亮同学从地面走上10m高的四楼教室，估计他克服重力做的功约为:

A．0J;         B．500J ;             C．5J;         D．5000J .

11、用水平力F拉着重为100N的物体，在水平地面上向左匀速移动了5m，物体所受地面的摩擦力大小为20N，则 

A.重力做的功是500J ;                  B.拉力大小为100N ;

C.拉力大小为120N;                     D.拉力做的功为100J.

12、起重机将重2×103N的货物匀速吊起18m，然后又在水平方向上将货物匀速移动2m，在这一过程中，起重机拉力做功：

A.4×103J;       B.4×104J ;       C.3.6×104J;     D.3.2×104J.

13、奥运会举重冠军杨霞在比赛时，第一阶段把100kg的杠铃很快的举过头顶，第二阶段使杠铃在空中稳稳的停留了3s，三名裁判都亮出了白灯，这次举重成功，关于她举重时对杠铃做功的情况，下列说法中正确的是：

A.她在第一阶段内没有做功;B.她在第二阶段内没有做功;

C.她在两个阶段内一直都在做功;D.她在两个阶段内一直都没有做功.

14、功的单位是焦，那么做功5J的意思是：

A.作用在物体上的力是2N，物体在力的方向移动3m，力做功为5J;

B.物体在5N的力作用下，在水平方向移动1m，该力做功为5J;

C.1N的力作用在物体上，物体在这1N力的方向上移动了5m，该力做功5J;

D.物体在3N的力作用下，沿力的方向移动2m，该力做功为5J.

15、对功的理解下列说法正确的是：

A.作用在物体上的力越大，力所做的功越多;

B.物体通过的路程越长，作用在物体上的力对物体做功越多;

C.有力作用在物体上，此力对物体一定做功;

D.有力作用在物体上，物体在这个力的方向上通过了距离，这个力才对物体做了功 .

16、关于简单机械下列说法中正确的是

Ａ．定滑轮不仅能改变力的大小而且能改变力的方向Ｂ．使用滑轮组不仅省力而且省功

Ｃ．轮轴是一种省力机械Ｄ．斜面是一种省力机械

17、关于机械效率，下列说法中正确的是：

A、做功越多的机械，机械效率越低;B、越省力的机械，机械效率越高;

C、总功相同的情况下，额外功越多的，机械效率越低;

D、只要设计合理，对机械精密加工，机械效率可达100%.

18、用一个重8N的动滑轮，下面挂40N的重物，用24N的拉力拉绳子的自由端，使重物匀速上升3m，则这个动滑轮的机械效率是：

A.100％;           B.83.3％ ;              C.60% ;                D.56.5%.

19、下列说法正确的是：

A.用水桶从井中提水的时候，对桶做的功是有用功;

B.用水桶从井中提水的时候，对水做的是总功;

C.桶掉到井里，从井里把桶捞上来的时候，对桶做的功是有用功;

D.桶掉到井里，从井里把桶捞上来的时候，桶里带了一些水，对桶和水做的功是有用功.

20、某同学用实验的方法测定动滑轮的机械效率，得到以下几个答案，其中有可能的是：

A.0.75%；      B.75%；            C.100；        D.101.5%.

21、一台机器的机械效率为80％，当它完成1000J的总功时，所做的有用功为：

Ａ．1000J;　   Ｂ．800J;　    Ｃ．400J;　    Ｄ．200J.

22、建筑工地上，起重机几分钟内就能把所需的砖送到楼顶，如果人直接用滑轮组来提升则需要几个小时，其原因是：

A．起重机的功率大，做功多;B．起重机的机械效率高，做功慢;

C．起重机的功率大，做功快;D．起重机的机械效率高，做功多.

23、用滑轮组提起2000N的货物，所用的拉力是800N，绳子自由端被拉下4m，下面说法正确的是：

A.总功是3200J,效率是40％;        B.有用功是8000J,效率是40％;

C.有用功是3200J,效率是62.5％; D.总功是3200J,效率是62.5％.

24、用如图滑轮组提升重物，在10s内将质量为100kg的物体匀速提升2m。

已知工人向下的拉力为480N，则下面说法中错误的是：

A、绳子自由端被拉下6m;      B、工人做功的功率是288W;

C、工人所做的有用功是1960J，总功是2880J;D、滑轮组的机械效率是51%.

25、如图所示，用滑轮组把重为200N的货物提到9m高的楼上，所用拉力为80N则总功和滑轮组的机械效率分别是

A．1800J   83．3％ ;               B．2160J   83．3％;     

 C．1400J   80％ ;                    D．1800J   80％.

26、有甲乙两台机器，甲做的功是乙做功的2倍，而乙做功所花的时间是甲的一半，由此可知（   ）。

A．甲做功快．       B．乙做功快．        C．甲、乙做功一样快．

27、两台机器的功率之比为5:

4，若它们做的功相等，则所用时间之比为：

A、5:

4;      B、4:

5 ;         C、1:

1;      D、16:

25.

28、两名运动员，甲比乙高，如果他们举起相同质量的杠铃所用时间相等，则：

A．甲做功较多，功率较大;             B．甲做功较多，功率较小;

C．甲做功较多，甲、乙功率相等;       D．甲、乙做功相等，乙的功率较大.

29、石洞口电站第一台发电机组的功率为3×105千瓦，它工作10分钟，做的功是：

A 3×106焦;       B 1.8×1011焦;     C3×109焦;       D1.8×l06焦.

30、某人手提重力为45牛重的物体，在水平路面上行走50米，然后登上10米高的楼房。

前面用了1分钟时间，后面用了半分钟时间。

这个人登搂时所做功的功率是：

A15瓦;              B5瓦;            C30瓦;           D45瓦.

31、关于力、距离、功与功率的关系，下列说法正确的是：

A．力越大， 功率越大;          B．距离越长，功率越大;

C．做功越多，功率越大;         D．做功越快，功率越大.

32、关于功和功率．下列说法正确的是：

A机器做功少，功率一定小;B功率小的机器做功不一定慢;

C功率大的机器做功一定快;  D功率大的机器一定比功率小的机器做功多.

七、例题（B组）

1、下列过程，哪个情况小明对桶做了功

 A．小明提着桶站立不动                  B．小明提着桶水平移动

 C．小明提着桶站在匀速水平运动的车厢内  D．小明提着桶站在匀速向上运动的电梯内

2、图5所示，已知物体A和B质量相等，A在粗糙的水平地面，B在光滑的斜面。

现它们分别在同样大小的力F作用下沿F的方向分别移动了距离S，则F对物体做的功

A．对A做的功多    B．对A和B做功一样多

C．对B做的功多    D．条件不足，无法确定

3、如图所示，工人用250N的力将重400N的物体匀速提升2m，在此过程中滑轮组的机械效率和所做的额外功分别为（　　）

A．80%　　800JB．80%　　1000J

C．62.5%　　200JD．80%　　200J

4、用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组把重150N的物体匀速提升1m，不计摩擦和绳重，滑轮组的机械效率为60％．则下列选项错误的是

 A．拉力太小一定是125N       B．有用功一定是150J

 C．总功一定是250J           D．动滑轮重一定是100N

5、当汽车上坡时，驾驶员往往换低档减速行驶，这是为了　　　　　　　

A、减小汽车动能，增大势能             B、增大汽车爬坡牵引力

C、节约汽油，保证安全行车             D、提高发动机的效率

6、某同学用一滑轮组分别将两个质量不等的重物在相等时间内匀速提升相同高度（不计摩擦），则两次拉升重物过程中

A．做的额外功相等  B．做功的功率相等  C．做的总功相等  D．机械效率相等

八、练习（B组）

1、用绳子把一个在空气中重60牛顿，体积为2dm3，浸没在10m深水中的物体匀速提高2m，则拉力对重物做功为（   ）

A.39.2J       B.80.8J         C.120J        D.0J

2、骑自行车上坡的人常走“S”形路线,是为了（     ）

　 A、可以省力、省功  B、不能省力、省功 C、不能省力,但可以省功 D、能省力、但不能省功

3、如图3所示，物体A、B、C的质量mA＞mB＞mC，在同样大小的力F作用下，三个物体都沿力的

方向分别移动了距离S，比较力F对三个物体所做的功

A．（a）多　　　　B．（b）多　　　　C．（c）多　　　　D．一样多

4、放学后，某同学背着重40N的书包沿水平路面走了200m，又登上大约10m高的四楼才回到家，则他在回家的过程中对书包所做的功约为（　　）

　　A.0J　B.400J　C.2000J　D.2400J

5、门的把手一般都安装在离门轴远的一端，如图所示。

其中的科学道理是   

A．根据杠杆的知识，推开门时比较省距离B．根据杠杆的知识，推开门时比较省力

C．根据功的知识，推开门时手对门做功较快D．根据功的知识，推开门时手对门做功较少

6、下列有关做功的估算错误的是

A.将两个鸡蛋举高1m做功约1J       B.将一袋10kg大米扛到肩上做功约150J

C.重500N的人上一层楼克服重力做功约3000JD.将500mL矿泉水从地上拿起做功约10J

7、如图所示，用拉力F使物体竖直匀速上升

，下列说法正确的是（ ）

A．对物体做的功是额外功B．拉力F做的功是有用功

C．拉力F移动的距离是物体移动距离的2倍D．增加物体重力可以增加滑轮组的机械效率

8、右图是欧洲中世纪建筑城堡和教堂时所使用的脚踩吊车，明显影响吊车机械效率的主要因素

是（  ）

A．吊架安装的高度              B．吊架的合理结构

C．安装吊架的材料              D．被吊货物的质量

9、在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”时，小林同学要用如图4所示的甲、乙两个滑轮组，来探究滑轮组的机械效率可能与下列哪项有关（    ）     

A.动滑轮的个数             B.被提升物体的质量

C.承担绳子的段数           D.物体被提升的高度

10、如图所示,用此滑轮组提升重物,如果不计摩擦和绳重,则下列措施中哪一种可以提高滑轮组的机械效率

A.改变绕绳方式       B.增加提升高度     

 C.减少提升高度       D.增加重物的重力

11、如图—6所示，使用动滑轮提升货物，动滑轮重为20N，绳子与动滑轮之间的摩擦及绳子重都不计。

第一次把重为100N的货物匀速提升5m，这个过程中动滑轮的机械效率为η1；第二次把重为200N的货物匀速提升3m，这个过程中机械效率为η2，则（   ）

A、η1＞η2   B、η1＜η2   

C、η1＝η2   D、条件不足，无法判断

12、（10·乐山）如图所示，工人用滑轮组吊起质量为40kg的箱子，工人施加的拉力为250N，箱子被匀速竖直提升了2m，不计绳重和摩擦，去g=10N/kg，则滑轮组的机械效率为：

A．62．5﹪B．1C．80﹪D．50﹪

13、小明和爸爸一起去登山，登到山顶时，小明用40min，爸爸用45min，

爸爸的体重是小明的1．5倍，则小明与爸爸的登山功率之比为

A．3∶4    B．4∶3   C．16∶27      D．27∶16

14、某人骑一辆普通自行车，在平直公路上以某一速度匀速行驶，若人和车所受的阻力为20N，则通常情况下，骑车人消耗的功率最接近　　　（　　　）

A．1W　　　　B．10W　　　　C．100W　　　　D．1000W

15、甲、乙二人的体重相同，同时从一楼开始登楼，甲比乙先到三楼，则他们二人（   ）

A．做的功相同，但甲的功率较大                  B．做的功相同，功率也相同

C．甲做的功较多，但功率相同                     D．甲做的功率多，功率也较大

16、如图4所示，一个质量为50kg的人，在10s内连续向上跳12个台阶，已知每个台阶的高度

为0.2m，则这个人在这段时间内的功率是（g取10N/kg）

A.1200W    B.10W      C.12W      D.120W   

17、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.功率越大的机械做功一定越多        D.做功越快的机械，功率一定越大

18、如图所示，粗略测量小明同学引体向上运动的功率时，下列物理量不需要测量的是（    ）

A.小明的质量B.单杠的高度

C.每次身体上升的高度D.做引体向上的时间

19、据恩施州旅游部门人士透露，为增加看点，吸引人气，有关方面正在策划在恩施大峡谷景区开发多种形式的极限运动项目，攀岩比赛就是其中的一项。

在一次攀岩比赛中，甲、乙两个运动员的质量之比是9：

8，甲用45min完成比赛，乙用40min完成比赛，则甲乙两人攀岩时克服重力做功的功率之比是：

A．81∶64     B．64∶81      C．1∶1     D．9∶8

二、计算题

20、小林响应学校“节能环保”的倡导，上学由做公交车改为骑自行车，小林家与学校的距离为

3km，他骑车10min就可以到达学校。

求：

（1）