机械功.docx

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机械功

机械功、机械效率

（一）功

1、力学上的功是指：

当一个力作用在物体上，并且使物体在力的方向上通过了一段距离，那么这个力对物体做了功。

2、力学上的功必须具备两个因素：

一个是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上通过的距离。

3、功等于力F跟物体在力的方向上通过的距离S的乘积，即W=FS。

4、在国际单位制中，功的单位是焦耳，符号是J，1J=1N·m。

例1、下列几种情况，关于力对物体做功的说法正确的是（　）

A．陷在泥里的马车，两匹马用力拉车，虽然车没被拉动，但马对车做了功

B．在光滑冰面上匀速滑行的冰块，是因为有力对它做功才一直运动的

C．用力扛着一袋米，沿水平方向前进，人对米袋做了功

D．用竖直向下的力压桌面，压力没有做功

例2、某人从6m深的井里提起一桶总重为150N的水，并提着这桶水沿水平路面行走50m，再走上一段长为5m，高3m的楼梯。

问这个人在这段时间内对水桶共做了多少功？

解析：

　　　　当人从井里提起这桶水时，人对水桶做了功，做功的大小为W1=G·h1=150N×6m=900J

　　当人提着水桶沿水平路面行走50m的过程中，人没有对水桶做功，即W2=0

　　当人提着水桶走上楼梯时，人对水桶做了功，水桶沿力的方向发生的距离应是楼梯的高度即W3=G·h2=150N×3m=450J

　　故人对水桶共做功W=W1＋W2＋W3=900J＋450J=1350J

（二）功率

1、单位时间里完成的功，叫功率，符号为P。

功率是描述做功快慢的物理量。

2、功率的计算

（1）功率的定义式：

由功率的定义可得出功率的计算公式为：

（2）对公式

的理解。

　　①由公式可知，做功的快慢与做功的多少是不同的。

做的功多，做功不一定快，即功率不一定大，因为这个功可能在较长的时间内完成。

做的功也不一定多，因为做功的时间可能很短。

要比较功率的大小。

必须同时考虑两个因素：

做功的多少和完成这些功所用的时间。

做功相同时，时间少的功率大；相同时间内做功多的其功率大。

　　②当物体在力F的作用下，以速度v匀速运动时，公式

可变形为

　　即功率等于力与力的方向上运动速度的乘积。

利用P=Fv可以知道：

汽车在上坡时，当功率一定时，减慢速度是为了增大上坡时的牵引力，这样有利于上坡。

3、功率的单位：

瓦特，符号W，1W=1J/S

例3、如图所示，在滑轮组的作用下，物体A沿水平面以0.2m/s的速度匀速前进了2m，已知A重300N，拉力F的功率为12W，不计绳和滑轮重，则拉力F=______N，拉力做功_____J。

解析：

　　由公式

可知，当物体匀速运动时

，其中F是作用在物体上的力（恒力），

是力

方向上的速度。

　　设物体移动的距离为s，绳子自由端移动的距离为s′，得

　　s′=3s=3×2m=6m,物体的运动时间

　　则拉力做功时间也是10s。

　　由

得W=Pt=12W×10s=120J

　　又由W=Fs′得

　　本题记算拉力F时还可用下述方法：

VF=3VA=3×0.2m/s=0.6m/s

　　由PF=FvF得

　　用公式P=Fv来计算功率或相关物理量时，一定要注意v是力F方向上移动的速度。

例4、高出水面36m处有一水箱，容积为50m3，现要在1h内用一水泵给水箱充满水，则这台水泵的功率至少是多少KW？

（g=10N/kg）

解析：

　　题目要求功率，根据

，其中W=Gh，G为50m3的水重力，h为水箱的高度为36m，t为1h。

　　水的重力

　　t=1h=3600s

　　由

，功率为

　　所以水泵的功率应不小于5KW。

　　功率的计算一定要抓住公式

，弄清楚是谁作功，作功的大小为多少，以及作这些功所用的时间。

另外要注意公式中各个物理量的单位，都要用国际单位。

（三）机械效率

1、人们利用机械工作时，总共做的功叫总功（W总）。

总功包含着有用功和额外功两部分。

有用功（W有用）是人们利用机械工作时对人们有用的功，额外功（W额外）是人们利用机械工作时，对人们无用但又不得不做的功。

2、机械效率：

把有用的功和总功的比值叫做机械效率，通常用百分率表示，它的计算公式为

例5、如图所示，用一动滑轮将一桶水提高4cm，若G水=200N，G桶=300N，G动滑轮=20N，不计摩擦与绳重，求：

（1）拉力F做的有用功；

（2）拉力F做的额外功；

　　（3）拉力F的大小；

　　（4）此装置的机械效率。

解析：

（1）拉力F对水所做的功为有用功

　　W有用=G水h=200N×4m=800J

（2）拉力F对水桶、动滑轮所做的功为额外功

　　W额外=（G桶＋G动）h=（20N＋30N）×4m=200J

　　（3）拉力F所做功，W总=W有用＋W额外=1000J

　　由

　　（4）∵W有用=800J　　　W总=1000J

　　∴

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窗体顶端

1、在图所示的实例中，其中没有做功的是（　）

A．叉车举起货物．

B．直升机吊起架电线的铁塔．

C．马拉动原木．

D．李刚用力但没有推动大石块．

2、奥运会举重冠军杨霞在比赛时，第一阶段把100多公斤的杠铃很快地举过头顶，第二阶段使杠铃在空中稳稳地停留了3秒钟，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

3、一位同学用100N的力，将一个重为5N的足球踢了20m远，关于他踢球时做功的情况，下列说法正确的是（　）

A．他做功2000JB．他做功100J

C．他没有对足球做功

D．他对足球做了功，但题目条件不充足，无法计算

4、下列关于功率的说法中，正确的是（　）

A．物体做功越多，功率越大

B．物体做功时间越长，功率越大

C．物体做功越快，功率越大

D．物体做功时间越短，功率越大

5、下列判断中正确的是（　）

A．不可能有既省力又省功的机械

B．不可能有省力但不省功的机械

C．可能有做功快但做功少的机械

D．可能有机械效率高但功率小的机械

6、甲机械的机械效率比乙机械高，这表明（　）

A．甲的有用功比乙的有用功多

B．甲的总功比乙的总功少

C．做相同的总功，甲的有用功比乙多

D．完成相同的有用功，甲的总功比乙多