第17講 功與功率、簡單機械

1、科學科學第二部分物質科學(物理)第17講功與功率、簡單機械一、理解功和功率的含義，能用功和功率的公式進行簡單計算二、能找出杠桿的五要素與知道杠桿的分類三、理解并運用杠桿的平衡條件，解決簡單的生活問題四、知道定滑輪和動滑輪的特點和作用五、理解機械效率的普遍意義，能根據(jù)公式進行簡單計算功和功率 1功的兩個必要條件：作用在物體上的力和物體在力的方向上通過的_距離_，公式為：_WFs_，單位為_焦耳_，1 J_1_Nm。2功率是物體在_單位時間_內所做的功，公式：_PW/t_，單位：_瓦特_，1 W1 J/s。3功率是表示物體_做功快慢_的物理量，不表示做功的多少，功率越大，做功越快，并不表示做功越多

2、。在進行有關功與功率的計算時要注意單位的統(tǒng)一。1(2014臨沂)下列事例中，人對物體做功的是( B )A舉著杠鈴原地不動B扛著米袋慢慢登上樓梯C提著水桶在水平地面上勻速前進D用300N的力推汽車，汽車沒動【解析】力對物體做功的兩個條件：一是力，二是物體在力的方向上通過的距離。B選項，由于米袋在力的作用下，移動了距離，人對米袋做功；A選項舉著杠鈴原地不動，杠鈴沒有移動距離，所以人對杠鈴不做功；C選項提著水桶在水平地面上勻速前進，水桶移動方向和力的方向垂直，人對水桶不做功；D選項用300 N的力推汽車，汽車沒動，汽車沒有移動距離，人對汽車不做功。故選B。2(2014玉林)一個大人和一個小孩分別將5

3、塊完全相同的磚運到二樓，如圖所示，這個過程中，下列說法正確的是( C )A大人對磚做的功比小孩對磚做的功多B大人對磚做的功比小孩對磚做的功少C大人對磚做功的功率一定比小孩對磚做功的功率大D大人對磚做功的功率一定比小孩對磚做功的功率小【解析】根據(jù)題意可知大人和小孩運磚時的力相同，運磚時的高度相同，根據(jù)公式WFs可知，大人和小孩對磚所做的功相同；大人運磚用時10 s，小孩運磚用時35 s，根據(jù)公式PW/t可知，大人對磚做功功率一定比小孩對磚做功的功率大。故選C。過增大、不變和減小的過程，這一過程是通過改變拉力大小來實現(xiàn)的。某次上升過程中電梯所受拉力F隨上升高度h變化的圖像如圖乙所示。這個過程用時1

4、分鐘，求這個過程中：(1)電梯上升的平均速度；(2)拉力做的功；(3)拉力做功的功率。1(2014無錫)下列實例中，人對物體做功的是( D )A學生背著書包在水平路面上勻速前進B人推車，車未動C足球被踢后，在草地上滾動一段距離D舉重運動員將杠鈴舉起2(2014婁底)如圖是某運動員在水平地面上做俯臥撐時的情景，她的重心在A點，體重為500 N，設地面對兩個手掌的支持力為F，在運動員身體撐起的過程中( B )A支持力F一定不做功 B支持力F一定做功C支持力F500 N D支持力F500 N3(2014桂林)跳繩是體育考試的項目之一。按評分標準，一分鐘內，男生跳180下，女生跳175下可得滿分。若每

5、次跳繩時離地面高度均為0.05 m，一個體重為500 N的男同學要得到滿分，一分鐘內他跳繩做的功至少是_4500_J，功率至少要達到_75_W。杠桿的五要素與杠桿的分類杠桿的五要素與杠桿的分類 1杠桿的五要素：支點、動力(F1)、動力臂(l1)、阻力(F2)、阻力臂(l2)。2分類：省力杠桿：_l1l2_；費力杠桿：_l1l2_；等臂杠桿：_l1l2_。4(2014宿遷)如圖中使用的工具，屬于費力杠桿的是( A )【解析】依據(jù)杠桿的動力臂和阻力臂大小關系：若動力臂大于阻力臂，則是省力杠桿；若動力臂小于阻力臂，則是費力杠桿；若動力臂等于阻力臂，則為等臂杠桿。故選A。5(2014鐵嶺)同學們的文具

6、盒里，有許多學習用品的使用屬于杠桿原理的應用。例如：打開文具盒，將盒蓋上翻過程中，文具盒的盒蓋相當于_省力_(填“省力”“費力”或“等臂”)杠桿；用墨色水筆答題時，筆相當于_費力_(填“省力”“費力”或“等臂”)杠桿?！窘馕觥空页鲞@些日常用品中杠桿的“五要素”，即動力、動力臂、阻力、阻力臂、支點，從而根據(jù)杠桿分類的依據(jù)，判斷出文具中應用的杠桿屬于哪一種類型。打開文具盒，將盒蓋上翻過程中，支點在一端，動力臂大于阻力臂，所以文具盒的盒蓋相當于省力杠桿；用墨色水筆答題時，阻力在一端，動力臂小于阻力臂，筆相當于費力杠桿。4(2014樂山)如圖所示的簡單機械中，屬于省力杠桿的是( C )5(2014咸寧

7、)如圖是液壓汽車起重機的示意圖。請你分別畫出作用在吊臂上的動力F1的力臂l1和阻力F2的力臂l2。6(2014寧夏)如圖所示是列車上賣食品的手推車。當前輪遇到障礙物時，售貨員就會豎直向下壓扶手，如圖甲所示，此時的支點在后輪C點；當后輪遇到障礙物時，售貨員就會豎直向上提扶手，如圖乙所示。(1)請分別在圖甲和圖乙上畫出F1、F2對支點的力臂。(2)試說明哪種情況更省力，為什么？(2)乙圖更省力。前后兩種情況，阻力、阻力臂一定，動力臂越長，越省力，乙圖中的動力臂較長，對應的動力較小，更省力。杠桿的平衡條件杠桿的平衡條件 1杠桿平衡包括_杠桿靜止_和_杠桿勻速轉動_。2杠桿平衡條件：_動力動力臂阻力阻

8、力臂_。也可以表示為_F1l1F2l2_。6(2014常州)小明探究杠桿的平衡條件，掛鉤碼前，調節(jié)杠桿在水平位置平衡，杠桿上每格距離相等，桿上A、B、C、D的位置如圖所示，當A點掛4個鉤碼時，下列操作中能使杠桿在水平位置平衡的是( D )AB點掛5個鉤碼 BC點掛4個鉤碼CD點掛1個鉤碼 DD點掛2個鉤碼【解析】根據(jù)杠桿平衡條件：動力動力臂阻力阻力臂。設每個鉤碼重力為F，每個小格長度為L，則O點左側力與力臂的積為：4F3L12FL；當D點掛2個鉤碼時，杠桿右側力與力臂的積為：2F6L12FL，杠桿能平衡，故D正確。7(2014柳州)小明利用鐵架臺、帶有最小刻度為1 cm的杠桿、細線、若干鉤碼等

9、實驗裝置探究杠桿的平衡條件。(1)在掛鉤碼前，小明發(fā)現(xiàn)杠桿左端高，右端低(如圖甲)，他應將杠桿兩端的平衡螺母向_左_調節(jié)(填“左”或“右”)，使杠桿在水平位置平衡。(2)接著小明在杠桿的兩端掛上不同數(shù)量的鉤碼，移動鉤碼的位置，保持杠桿在水平位置平衡，則杠桿兩側受到的作用力大小_等于_(填“大于”“等于”或“小于”)各自鉤碼所受重力大小。設右側鉤碼對杠桿施的力為動力F1，則動力臂l1大小(如圖乙)為_10.0_cm。(3)改變鉤碼數(shù)量與位置，獲取多組測量數(shù)據(jù)，填入記錄表中，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)得出杠桿的平衡條件為：F1l1F2l2，據(jù)此，實驗測量數(shù)據(jù)記錄表中第三次實驗中的空格應填_10.0_。實驗測量

10、數(shù)據(jù)記錄表：實驗次序動力F1/N動力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm12.05.01.010.022.010.02.010.032.015.03.0(4)測量多組數(shù)據(jù)的目的是_減小實驗誤差_(填“減小實驗誤差”或“避免實驗錯誤”)。【解析】(1)由圖知，左端較高，所以平衡螺母應向左調節(jié)；(2)杠桿兩側受到的作用力大小等于各自鉤碼所受重力大??；動力臂大小可以直接從杠桿上讀出為10.0 cm；(3)根據(jù)杠桿平衡條件：F1l1F2l2，代入數(shù)據(jù)：2.0 N15.0 cm3.0 Nl2，解得：l210.0 cm。(4)在實驗中，獲取三組測量數(shù)據(jù)，這樣可以減少實驗的偶然性，并減小實驗誤差。7(2

11、014安順)如圖甲所示，長1.6 m、粗細均勻的金屬桿可以繞O點在豎直平面內自由轉動，一拉力位移傳感器豎直作用在桿上，并能使桿始終保持水平平衡。該傳感器顯示其拉力F與作用點到O點距離x的變化關系如圖乙所示。據(jù)圖可知金屬桿重( B )A5 NB10 N C20 ND40 N8(2014莆田)在探究杠桿平衡條件的實驗中。(1)如圖甲所示，為了使杠桿在水平位置平衡，可以向_左_(填“左”或“右”)移動左端的螺母。(2)如圖乙所示，為了使杠桿平衡，應在P點掛_2_個同樣的鉤碼；若是改用在P點沿虛線方向拉彈簧測力計，則測力計的示數(shù)會_大于_(填“大于”“等于”或“小于”)上述所要掛鉤碼的總重量，因為這時

12、拉力的力臂_變小_(填“變小”或“變大”)了。(3)在圖乙中，保持杠桿左邊所掛鉤碼的位置和個數(shù)不變，用彈簧測力計分別在杠桿右邊的不同位置豎直向下拉杠桿，使之平衡，得到表中的幾組數(shù)據(jù)，請在圖丙中繪出FL圖像。由表中數(shù)據(jù)或圖像可知，在阻力與阻力臂一定的條件下，動力F與動力臂L成_反比_。(填“正比”或“反比”)動力F/N6.04.03.02.01.5動力臂L/cm57.51015209(2014佛山)如圖所示是某高壓蒸汽壓力控制裝置的示意圖。當閥門S(底面積為2 cm2)受到的蒸汽壓力超過其安全值時，閥門就會被頂起釋放一些蒸氣來降低壓力，該裝置相當于一個杠桿。杠桿的平衡條件是_F1l1F2l2_；

13、若OA0.2 m，AB0.6 m。物體C重25 N，那么杠桿平衡時桿上的A點所受的支持力為_100_N(忽略桿重)；當鍋爐內氣壓為4105 Pa時，蒸汽對閥門下表面的壓力是_80_N。定滑輪和動滑輪定滑輪和動滑輪 1定滑輪：能改變_力的方向_，不能_省力_。實質是_等臂_杠桿。2動滑輪：能_省力_，不能_改變力的方向_。實質是動力臂是阻力臂二倍的_省力_杠桿。3使用機械有的可以省力，有的可以省距離，但使用任何機械都不能省_功_。8(2014金華)如圖，用同一滑輪勻速提升同一重物(不計摩擦)，圖中F1、F2、F3、F4之間的大小關系正確的是( B )AF1F2BF3F4CF1 F3/2 DF2

14、F4/2【解析】甲圖是一個動滑輪，能夠省一半的力，故F1(G物G動)/2；當拉力與豎直方向有夾角，由于夾角越大，拉力越大，所以F2F1；乙圖是定滑輪，只能改變力的方向，不省力也不費力，故F3F4G物。故選B。9(2014崇明)如圖所示，不計滑輪重與摩擦，重為50 N的物體A在豎直向上的拉力F作用下勻速上升2 m。(1)求拉力F；(2)求此過程中拉力所做的功。解：(1)不計滑輪重與摩擦時，動滑輪可省一半的力，拉力大小為：FG/21/250 N25 N(2)使用動滑輪時，n2，繩子自由端移動的距離：s2h22 m4 m，拉力所做的功：WFs25 N4 m100 J10(2014桂林)小明利用如圖所

15、示的簡單機械移動物體A時。當沿不同方向分別用F1、F2、F3的力，以不同速度勻速拉動物體時，忽略繩子與滑輪的摩擦，下列說法中正確的是( D )AF1F2F3 BF1F2F3CF1F2F3 DF1F2F311(2014武漢)如圖所示，在水平拉力F作用下，使重40 N的物體A勻速移動，物體A受到地面的摩擦力為5 N，不計滑輪、繩子的重力及摩擦，拉力F的大小是( B )A5NB10NC40ND20N12(2014臨沂)如圖所示，重為100 N的物體A，在大小為20 N方向向左的水平拉力F的作用下做勻速直線運動，經過3 s，物體A在水平面上向左移動了30 cm的距離，滑輪與繩子質量不計，滑輪與繩子之間

16、摩擦不計。則下列結論正確的是( D )A物體運動的速度為10 m/sB物體與地面之間的摩擦力為20 NC拉力F的功率為2 WD拉力F做的功是12 J滑輪組和機械效率滑輪組和機械效率 8(2014金華)如圖，用同一滑輪勻速提升同一重物(不計摩擦)，圖中F1、F2、F3、F4之間的大小關系正確的是( B )AF1F2BF3F4CF1 F3/2 DF2 F4/2【解析】甲圖是一個動滑輪，能夠省一半的力，故F1(G物G動)/2；當拉力與豎直方向有夾角，由于夾角越大，拉力越大，所以F2F1；乙圖是定滑輪，只能改變力的方向，不省力也不費力，故F3F4G物。故選B。1(2014綏化)(多選)如圖物體在相同力

17、F的作用下，分別在光滑水平面、粗糙水平面和粗糙斜面上沿著力的方向移動了相同的距離s，力F做的功分別為W1、W2、W3，則下列說法中正確的是( AC )AW2W3BW2W3CW1W2DW1W32(2014廣州)人直接用F1的力勻速提升重物，所做的功是W1，若人使用某機械勻速提升該重物到同一高度則人的拉力為F2，所做的功是W2( C )AF1一定大于F2BF1一定小于F2CW2一定大于W1D只有F2大于F1，W2才大于W13(2014汕尾)在如圖所示的工具中，屬于省力杠桿的是_羊角錘_；屬于費力杠桿的是_筷子_；屬于等臂杠桿的是_定滑輪_。4(2014湖北)簡單機械、機械功及機械能的知識與人體很多

18、的活動聯(lián)系緊密。(1)冬天天冷時，我們通過雙手相互摩擦、跺腳等動作使身體發(fā)熱，這是通過_做功_的方式使物體的內能增加。(2)人通過曲臂使手臂轉動來拿起重物，此時人的手臂相當于簡單機械中的_費力杠桿_(填“省力杠桿”或“費力杠桿”)。(3)初中生安靜思考問題時，心臟推動血液流動的功率約為1.5 W，則你在考試的80分鐘內，心臟做功約為_7200_J。5(2013徐州)如圖所示，用固定在墻上的三角支架ABC放置空調室外機。如果A處螺釘松脫，則支架會繞C點傾翻。已知AB長40 cm，AC長30 cm。室外機的重力為300 N，正好處在AB中點處，則A處螺釘?shù)乃嚼開200_N(支架重力不計)。為

19、了安全，室外機的位置應盡量_靠近_(填“靠近”或“遠離”)墻壁。6(2014吉林)如圖所示，AOB可視為一個無摩擦的輕質杠桿，O是它的支點。(1)人用力向下拉杠桿時，重物被抬起。此時AOB是一個_省力_(填“省力”或“費力”)杠桿；想更容易抬起重物，應該將手_遠離_(填“靠近”或“遠離”)O點。(2)若人始終沿豎直方向向下拉在B點，重物被勻速抬起過程中，人施加的拉力將_不變_(填“變大”“變小”或“不變”)。7(2013鹽城)在物理綜合實踐活動中，小華設計了如圖所示的機械模型。推動硬棒CD或EF，使它們在水平面內繞軸O轉動，即可將繩逐漸繞到軸O上，提升重物G。硬棒CD是_省力_杠桿，滑輪B_不能_(填“能”或“不能”)改變力的大小。在重物上升的過程中，軸O上增加的繩長_等于_重物上升的高度。8(2014昆明)在探究“杠桿平衡條件”的實驗中，采用了如圖所示的實驗裝置。(1)調節(jié)平衡時，都應該使它在_水平_位置平衡。根據(jù)圖示杠桿所處的位置，應將平衡螺母向_左_(填“右”或“左”)調整。(2)掛上鉤碼，正確調節(jié)使杠桿再次平衡。此時掛在杠桿上的鉤碼施加的動力、阻力方向恰好與杠桿_垂直_，掛鉤碼位置所對應的刻度值就等于_力臂_。(3)某小組同學在杠桿左右兩側分別掛上不同數(shù)量的鉤碼，同時調節(jié)平衡螺母使杠桿平衡，你認為他們的做法是_錯誤_的。(4)實驗的結果如下表所示