1、第27讲功机械效率功率考纲要求备考指津1.结合实例认识功的概念，知道做功的过程就是能量转化的过程。知道机械功的概念，能用日常生产、生活中的实例解释机械功的含义。2.理解机械效率，实验探究影响机械效率大小的因素，会计算有用功、总功和机械效率。3.知道功率的概念，会利用功率公式P进行简单的计算。功和功率是初中物理的重点，做功的两个必要因素即力在什么情况下对物体做功，一般结合日常生产、生活中的现象考查。用功和功率公式进行简单计算是近几年中考的热点问题，往往与其他力学知识综合考查。机械效率这部分主要考查有用功、总功及机械效率的计算，考查方式灵活多样，选择题、填空题、计算题各种题型均有出现，是中考的重点
2、。实验探究影响机械效率的因素始终是中考的重点问题。预计在今后的中考中，用功和功率解释日常生产、生活中的现象，功、功率、机械效率的计算，影响滑轮组机械效率的实验探究，仍然是今后中考的重点。考点1功(1)功的含义一个力作用在物体上，并且物体在这个力的方向上通过了一段距离，则这个力有了“成效”就说这个力对物体做了功。(2)做功的两个必要因素做功包含两个必要因素：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。这两个因素缺一不可。不做功有三种情况：物体受到了力，但保持静止；物体由于惯性运动了距离，但不受力；物体受力的方向与运动的方向相互垂直，这个力不做功。(3)功的计算计算公式力学中规定：功等于
3、力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积，即WFs。功的单位功的单位是焦耳，符号为J,1 J1 Nm。计算时的注意事项a分清是哪个力对物体做功，即明确公式中的F；b公式中的“s”是在力F的方向上通过的距离，必须与“F”对应；cF、s的单位分别是N、m，得出功的单位才是J。考点2机械效率(1)有用功使用机械做功时，对人们有用的功叫有用功，用W有用表示。也就是人们不用机械而直接用手时必须做的功，也等于在理想情况下(即不考虑摩擦和机械本身的重力)人们所做的功，或者是机械对物体做的功。在提升物体时，W有用Gh。(2)额外功使用机械时，对人们没有用但又不得不做的功叫额外功，用W额表示。额外功的来源主要有：提
4、升物体时，克服机械自重、容器重、绳重等所做的功；克服机械的摩擦所做的功。(3)总功人们在使用机械做功的过程中实际所做的功叫总功，用W总表示。它等于有用功和额外功的总和，即W总W有用W额，或人对机械的动力为F，则W总Fs。(4)机械效率定义：有用功与总功的比值叫做机械效率。公式：100%由于总是存在额外功，使得W有用W额，所以总是小于1；影响机械效率的主要因素有摩擦和机械自重等。考点3功率(1)定义单位时间内所做的功叫做功率，用符号“P”表示；功率是表示物体做功快慢的物理量。(2)公式P(其中W是物体所做的功，单位是J；t是做功所用的时间，单位是s)(3)单位功率P的国际单位是瓦特，符号是W，1
5、 W1 J/s；常用单位还有kW,1 kW103 W。(4)功率与机械效率的区别功率和机械效率是两个不同的概念，功率表示物体做功的快慢，即单位时间内所做的功；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功是有用的。它们之间的物理意义不同，也没有直接联系，功率大的机械，机械效率不一定大；机械效率高的机械，功率也不一定大。1下列叙述中正确的是()。A运动员将标枪投出去，运动员对标枪没有做功B降落伞竖直下落，重力对它做了功C人提着重物在水平面上移动了一段距离，提力对重物做了功D小球在光滑的水平桌面上滚动了一段距离，桌面对小球的支持力做了功2小雨同学将掉落在地面的物理课本捡起来放在桌面上，他
6、对课本所做的功最接近于()。A0.02 JB0.2 J C2 J D20 J3步枪子弹重0.2 N，枪膛长50 cm，火药爆炸对子弹平均推力为5105 N，子弹离开枪口后，空中飞行200米落地，火药推力做功为_ J。4李玲玲同学用水桶从井中提水做清洁，她在把水从井底提上来的过程中，下列关于做功的说法中正确的是()。A对桶所做的功是有用功 B对水所做的功是额外功C对水所做的功是有用功 D对水所做的功是总功5某起重机将1 000 N的重物沿竖直方向提起，重物由静止开始先向上做变速直线运动，然后做匀速直线运动。已知重物在做变速运动的30 s内上升了16 m，在接着的10 s内又匀速上升了8 m，若空
7、气的阻力不计，则在匀速直线运动中起重机对货物做功的功率是_ W。6如图所示，物体A的质量m12 kg，在拉力F的作用下，物体A以0.1 m/s的速度在水平面上做匀速直线运动，弹簧测力计的示数为12 N，忽略滑轮与绳子的摩擦力以及滑轮、弹簧测力计和绳子所受的重力，并且绳子足够长，则()。A物体A与水平面间摩擦力Ff的大小为24 NB拉力F的大小为12 NC物体A运动10 s的过程中，拉力F所做的功为12 JD拉力做功的功率是12 W1巧判物体是否做功的方法判断物体是否做功的关键是看是否满足做功的两个必要条件：一是有力作用在物体上；二是物体在力的方向上要移动距离。二者缺一不可，若力和物体移动的距离
8、垂直，即使移动距离力也不会做功。【例1】 如图所示，李晶同学将放在课桌边的文具盒水平推至课桌中央，她针对此过程提出了如下的猜想。你认为合理的是()。A文具盒所受重力对它做了功 B文具盒所受支持力对它做了功C文具盒所受的推力F对它做了功 D在此过程中没有力对文具盒做功解析：本题考查做功的两个必要因素：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。将放在课桌边的文具盒水平推至课桌中央，文具盒在重力的方向上没有通过距离，所以重力和支持力都没有对它做功；在水平方向上，文具盒移动了一段距离，所以文具盒所受的推力F对它做了功。答案：C解决此类问题的关键，是结合图象首先分析物体的受力情况，判断物体的
9、受力方向。然后根据做功的两个必要因素判断各个力对物体是否做功。2机械效率高低类问题透析机械效率由有用功和总功两个因素决定，分析机械效率高低时，不能只考虑一个因素。具体分析时，应注意以下三点：(1)当总功一定时，机械做的有用功越多，则额外功越少，机械效率就越高。(2)当有用功一定时，机械所做的总功越少或额外功越少，机械效率就越高。(3)当额外功一定时，机械所做的总功越多，有用功在总功中所占的比例就越大，机械效率就越高。【例2】 小明用两个相同的滑轮组成不同的滑轮组(如图所示)，分别将同一物体匀速提高到相同高度，滑轮组的机械效率分别为1、2。下列关系正确的是(忽略绳重及摩擦)()。AF1F2，12
10、BF1F2，12 CF1F2，12 DF1F2，12解析：从题图中可以看出，两个滑轮组分别由两段绳和三段绳承担，故F1G总，F2G总，因此F1F2；不计绳重及摩擦，滑轮组的机械效率，故两滑轮组机械效率相等，即12。答案：A1(2012北京中考)水平桌面上的文具盒在水平方向的拉力作用下，沿拉力的方向移动一段距离。则下列判断正确的是()。A文具盒所受重力做了功B文具盒所受支持力做了功C文具盒所受拉力做了功 D没有力对文具盒做功2. (2012安徽中考)如图所示，有一斜面长为L，高为h，现用力F沿斜面把重为G的物体从底端匀速拉到顶端。已知物体受到斜面的摩擦力为Ff，则下列关于斜面机械效率的表达式正确
11、的是()。A100% B100%C100% D100%3(2011湖北武汉中考)如图所示，一瀑布的落差(瀑布顶端和底端的高度差)约为100 m。在0.1 s内有18 kg的水流过瀑布顶端，经过4.5 s落到瀑布底端。质量为18 kg的这些水从顶端落到底端的过程中，重力的功率约为()。A4102 W B4103 W C1.8104 W D1.8105 W4(2012浙江义乌中考)2011年10月，年设计作业量50万标箱的“义乌港”一期建成并投入使用。“义乌港”二期工程也已经开工建设，建成后将达到年出口110万标箱的处理能力。(1)已知20尺柜规格的集装箱长5.69米，若将110万个20尺柜规格的
12、集装箱首尾相连，你以1.1米每秒的速度通过这些集装箱需要_天(结果保留整数)。(2)起重机将一只质量为8吨的集装箱从地面吊到高为1.2米的货车上，至少需对集装箱做功_焦。(g取10 N/kg)5(2012江苏泰州中考)某实验小组利用如图所示的装置测滑轮组机械效率，记录数据如下表：实验序号钩码重/N钩码上升的高度/m绳端的拉力/N绳端移动的距离/m机械效率/%40.11.80.374.160.12.40.3_(1)实验时，应沿竖直方向_拉动弹簧测力计；(2)第2次实验中，拉力做的总功是_J，滑轮组做的有用功是_J，滑轮组的机械效率_。(3)由记录数据分析，两次机械效率不同的主要原因是_。6. (
13、2011辽宁大连中考)水平地面上有一个重为4 000 N的箱子，箱子的底面积为4 m2。现用起重机把箱子吊到3 m高的位置，所用时间为10 s，起重臂下的钢丝绳是绕在一个动滑轮上的，如图所示。钢丝绳上的拉力为2 500 N。试求：(1)起重机起吊前，箱子对地面的压强是多少？(2)起重机起吊该箱子的机械效率是多少？(3)钢丝绳上拉力的功率是多少？1下列情景中，重力对小球做功的是()。A小球从高处下落 B小球在地面上静止C小球沿水平轨道运动 D小球挂在天花板上不动2以下估测与实际情况相符的是()。A人正常步行的平均速度是10 m/sB你手中物理试卷的宽度约为26 cmC一名初中生从二楼匀速下到一楼
14、重力做的功约150 JD洗澡水的温度大约是80 3某建筑工地要将一个箱子从地面搬上二楼，如果分别采用如图所示的两种方式搬运，F1和F2做功的情况，以下判断正确的是()。A两种方式的机械效率一定相等 B两种方式的功率一定相等C两种方式所做的总功一定相等 D两种方式所做的有用功一定相等4学习了功率的知识后，小科和几位同学准备做“比一比谁的功率大”的活动。以下是他们设计的三套方案，其中可行的是()。控制爬楼的时间相同，测量出各自的体重、爬上楼的高度，算出功率进行比较。控制爬楼的高度相同，测量出各自的体重、爬楼用的时间，算出功率进行比较。测量出各自的体重、爬楼用的时间和爬楼的高度，算出功率进行比较。A
15、只有 B只有 C只有 D5(多选)小明和兴趣小组的同学们利用如图所示的装置探究斜面的机械效率，同学们对实验过程和装置发表了下列不同的看法，其中不正确的有()。A匀速拉动木块时，拉力与摩擦力是一对平衡力B斜面的机械效率与木块被拉动的距离是无关的C匀速拉动木块的过程中，木块机械能是不变的D匀速拉动时，木块是要克服摩擦力做额外功的6如图所示是工厂里用来吊运货物的行车滑轮组。某次作业时，行车在钢丝绳的自由端用2 000 N的力将重6 000 N的货物匀速竖直提升3 m，接着又在水平方向移动6 m。则行车在水平移动货物的过程中，货物重力所做的功是_ J；在竖直提升货物的过程中，货物重力所做的功是_ J，
16、行车滑轮组提升货物的机械效率为_。7如图所示健身运动的过程中，物体A的质量为4 kg，滑轮摩擦不计。当向下摆动脚腕使细绳拉着物体A缓慢(匀速)提升时，脚腕对细绳拉力的方向在改变，大小_(选填“也改变”或“不变”)。若2.4 s内脚腕将A物体匀速提起0.3 m，则对物体A所做的功为_ J，功率为_ W。8小明同学结合“斜面的机械效率跟什么因素有关”这一课题提出了一些值得探究的猜想，斜面的机械效率跟：A.斜面的倾斜程度有关；B.斜面的粗糙程度有关；C.斜面的长度有关；D.物体受的重力有关。小刚同学为了证实其中的部分猜想是否正确，设计方案并进行了探究，下表反映了他的探究过程。(参看上图，表中两次实验
17、所用斜面是相同的，设物体在斜面上做匀速直线运动)实验次数斜面倾角斜面粗糙程度物重G/N斜面高度h/m沿斜面拉力F/N斜面长s/m有用功W有/J总功W总/J机械效率/%37粗糙20.61.711.21.737较光滑20.61.411.28645粗糙20.71.811.41.878(1)请你替小刚在上表中的空格处填上适当的数据。(2)通过对比实验数据，可验证猜想_(填写字母)。(3)通过对比实验数据，可以得出的探究结论是：当斜面的粗糙程度一定时，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率的值越_。(4)若要验证猜想D，应控制斜面的倾斜程度和_不改变。9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
18、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。10如图所示，斜面长s10 m，高h4 m。用沿斜面方向的推力F将一个重为100 N的物体由斜面底端A匀速推到顶端B。运动过程中物体克服摩擦力做了100 J的功。求：(1)运动过程中克服物体的重力做的功；(2)斜面的机械效率；(3)推力F的大小。11体育活动中也包含很多物理知识。下表是杨威同学的一次体育测试成绩。项目100 m跑俯卧撑举重成绩16 s25个/min30 kg请你根据表格中提供的信息进行下列有关计算：(g取10 N/kg)(1)杨
19、威同学100 m跑的平均速度是多大？(2)在图中，杨威同学的重量是500 N，A点为此时的重心，请你根据图中数据求出支持力F的大小；(3)杨威同学用4 s把30 kg的杠铃举起了2 m，则他举起杠铃的功率是多少？参考答案基础自主导学自主测试1B2.C3答案：2.51054C5答案：8006C知能优化训练中考回顾1C2D斜面的机械效率100%。3B重力做功约为WGhmgh18 kg10 N/kg100 m1.8104 J，重力的功率：P4103 W。4答案：(1)66(2)96 000或9.61045答案：(1)匀速(2)0.720.683.3%(3)钩码重不同6答案：(1)1 000 Pa(2
20、)80%(3)1 500 W解析：(1)p1 000 Pa。(2)W有用Gh4 000 N3 m12 000 JW总F22h2 500 N23 m15 000 J80%。(3)P1 500 W。模拟预测1A选项B、C、D中小球在重力的方向上都没有移动距离，所以重力没有对小球做功，选项A中，在重力的方向上移动了一段距离，所以重力对小球做了功。2B对物理量单位的理解在平时要积累感知，人步行速度大约1.1 m/s；初中生质量约为40 kg，重400 N；一层楼高约3 m，走下一层楼重力做功1 200 J；80 的水会烫伤人。3D机械效率是有用功与总功的百分比。二力所做的有用功相等，即都克服重力G升高
21、了相同高度h，W有用Gh。但所做的总功却不一定相等，F1除做了W有用外，还要克服动滑轮重力、绳重、绳与轮之间的摩擦力做额外功，F2还要克服杠杆重力、机械摩擦力、绳重做额外功，两额外功不一定相等，总功也不一定相等，题中并未给出做功时间的关系，功率也不一定相等。4D在爬楼的过程中，需要克服人的重力做功，即所做的功WGhmgh，故爬楼的功率P，只要明确每个人的体重、爬楼的高度和爬楼所用的时间即可比较功率的大小，故方案均可。5AC木块匀速滑动时，受四个力的作用：重力、支持力、拉力、摩擦力，这四个力的合力为零，拉力与摩擦力不是平衡力；斜面的机械效率与重力和拉力有关，与木块被拉动的距离无关；木块上滑时，重
22、力势能增大。6答案：01.810475%解析：做功有两个必要因素：作用在物体上的力、在力的方向上移动距离。水平移动货物时，在重力方向上没有移动距离，克服重力做功为零，由WFs，W有Gh6 000 N3 m1.8104 J，75%。7答案：不变125解析：拉力改变方向，但作用在定滑轮上的动力臂仍等于阻力臂，等于滑轮半径，力的大小不变；WFsGhmgh4 kg10 N/kg0.3 m12 J，P5 W。8答案：(1)70.61.4(2)B(3)大(4)粗糙程度解析：(1)170.6%W总21.4 J。(2)物重、斜面长、高都相同，粗糙程度不同，选B。(3)比较两效率值可得：倾斜程度大，效率高。(4
23、)粗糙程度。9答案：动滑轮重力(动滑轮个数)被提升物体的重力解析：实验1、3用的是题图甲装置，动力移动距离是物体移动距离的3倍，是三股绳承重；实验2用题图乙装置。10答案：(1)400 J(2)80%(3)50 N解析：(1)W有Gh100 N4 m400 J。(2)，W总W有W额，80%。(3)W总W有W额400 J100 J500 J又W总Fs，F50 N。11答案：(1)6.25 m/s(2)300 N(3)150 W解析：(1)杨威的平均速度v6.25 m/s。(2)根据杠杆的平衡条件得：FOCGOB，所以支持力：F300 N。(3)杠铃重G1mg30 kg10 N/kg300 N举起杠铃做的功WG1h300 N2 m600 J举起杠铃的功率P150 W。
