中考物理 第22講 功 機(jī)械效率 功率復(fù)習(xí)學(xué)案-人教版初中九年級全冊物理學(xué)案

1、機(jī)械效率 功率考綱要求備考指津1.結(jié)合實(shí)例認(rèn)識功的概念，知道做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程。知道機(jī)械功的概念，能用日常生產(chǎn)、生活中的實(shí)例解釋機(jī)械功的含義。2理解機(jī)械效率，實(shí)驗(yàn)探究影響機(jī)械效率大小的因素，會計(jì)算有用功、總功和機(jī)械效率。3知道功率的概念，會利用功率公式p進(jìn)行簡單的計(jì)算。近幾年中考考查的重點(diǎn)是：判斷一個力是否做功，如何計(jì)算功的大小；功、功率與機(jī)械效率概念的理解。題型以選擇題、填空題、實(shí)驗(yàn)探究題及計(jì)算題為主。預(yù)計(jì)在今后的中考中，用功和功率解釋日常生產(chǎn)、生活中的現(xiàn)象，功、功率、機(jī)械效率的計(jì)算，仍然是今后中考的重點(diǎn)。考點(diǎn)梳理考點(diǎn)1功(1)功的含義：一個力作用在物體上，并且物體在_通過了一段距

2、離，則這個力有了“成效”，就說這個力對物體做了功。(2)做功的兩個必要因素：做功包含兩個必要因素：一是作用在物體上的_；二是物體在力的方向上通過的_。這兩個因素缺一不可。溫馨提示 不做功有三種情況：物體受到了力，但保持靜止；物體由于慣性運(yùn)動了距離，但不受力；物體受力的方向與運(yùn)動的方向相互垂直，這個力不做功。(3)功的計(jì)算計(jì)算公式：力學(xué)中規(guī)定：功等于力跟物體在力的方向上通過的距離的乘積，即w_。功的單位：功的單位是_，符號為j,1 j1 n·m。計(jì)算時的注意事項(xiàng)a分清是哪個力對物體做功，即明確公式中的f；b公式中的“s”是在力f的方向上通過的距離，必須與“f”對應(yīng)；cf、s的單位分別是

3、n、m，得出功的單位才是j?？键c(diǎn)2機(jī)械效率(1)有用功：使用機(jī)械做功時，對人們有用的功叫有用功，用w有用表示。也就是人們不用機(jī)械而直接用手時必須做的功，也等于在理想情況下(即不考慮摩擦和機(jī)械本身的重力)人們所做的功，或者是機(jī)械對物體做的功。在提升物體時，w有用_。(2)額外功：使用機(jī)械時，對人們沒有用但又不得不做的功叫額外功，用w額表示。額外功的來源主要有：a.提升物體時，克服機(jī)械_、容器_、繩_等所做的功；b.克服機(jī)械的_所做的功。(3)總功：人們在使用機(jī)械做功的過程中實(shí)際所做的功叫總功，用w總表示。它等于有用功和額外功的總和，即w總w有用w額，或人對機(jī)械的動力為f，則w總_。(4)機(jī)械效率

4、定義：有用功與總功的比值叫做機(jī)械效率。公式：_由于總是存在額外功，使得w有用w額，所以總是_1；影響機(jī)械效率的主要因素有摩擦和機(jī)械自重等?？键c(diǎn)3功率：(1)定義：單位時間內(nèi)所做的功叫做功率，用符號“p”表示；功率是表示物體做功_的物理量。(2)公式：p(其中w是物體所做的功，單位是j；t是做功所用的時間，單位是s)(3)單位：功率p的國際單位是瓦特，符號是w,1 w1 _；常用單位還有kw,1 kw103 w。溫馨提示 功率和機(jī)械效率是兩個不同的概念，功率表示物體做功的快慢，即單位時間內(nèi)所做的功；機(jī)械效率表示機(jī)械做功的效率，即所做的總功中有多大比例的功是有用的。它們之間的物理意義不同，也沒有直

5、接聯(lián)系，功率大的機(jī)械，機(jī)械效率不一定大；機(jī)械效率高的機(jī)械，功率也不一定大。自主測試1一個重200 n的物體在水平拉力作用下勻速前進(jìn)了25 m，拉力撤銷后，物體由于慣性又前進(jìn)了10 m。若拉力做的功為500 j，則拉力的大小為_ n。2如圖所示，用拉力f使物體豎直勻速上升，下列說法正確的是()a對物體做的功是額外功b拉力f做的功是有用功c拉力f移動的距離是物體移動距離的2倍d增加物體重力可以增加滑輪組的機(jī)械效率3在體育考試中，小明投出的實(shí)心球在空中的運(yùn)動軌跡如圖所示。若實(shí)心球重20 n，從最高點(diǎn)到落地點(diǎn)的過程中，球下降的高度為2.7 m，用時約0.75 s。則球下降過程中重力做功為_ j，功率為

6、_ w。3題圖 4題圖4如圖所示，工人用定滑輪勻速提升重為180 n的物體，所用的拉力為200 n，在5 s內(nèi)物體升高的高度為2 m。此過程中，求：(1)有用功；(2)總功的功率；(3)定滑輪的機(jī)械效率。重難突破1巧判物體是否做功的方法判斷物體是否做功的關(guān)鍵是看是否滿足做功的兩個必要條件：一是有力作用在物體上；二是物體在力的方向上要移動距離。二者缺一不可，若力和物體移動的距離垂直，即使移動距離力也不會做功?！纠?】 在下列四種情景中，人對物體做功的是()a提著書包在水平地面上勻速前進(jìn)b將一桶純凈水從一樓扛到三樓c用力推講臺，講臺沒動d舉著杠鈴原地不動解析：分析此題時抓住做功的兩個必要因素：作用

7、在物體上的力；物體在力的方向上通過的距離，二者缺一不可。手提著書包水平行走，人給書包一個向上的力，但在向上的力的方向上沒有移動距離，人對書包沒有做功。將純凈水從一樓扛到三樓，人給純凈水一個向上的力，且在力的方向上移動了距離，人對貨物做功。用力推講臺，講臺沒動；舉著杠鈴原地不動，都有力作用在物體上，但沒有在力的方向上移動距離，故人對講臺、杠鈴不做功。答案：b方法歸納 解決此類問題的關(guān)鍵，是結(jié)合圖象首先分析物體的受力情況，判斷物體的受力方向。然后根據(jù)做功的兩個必要因素判斷各個力對物體是否做功。2機(jī)械效率高低類問題例析【例2】在不計(jì)摩擦和繩子質(zhì)量的情況下，分別使用定滑輪、動滑輪、滑輪組(兩個定滑輪和

8、兩個動滑輪)勻速提升同一物體到同一高度處，其機(jī)械效率分別為定、動、組。則下列選項(xiàng)正確的是()a組動定b定動組c動定組 d定組動解析：在不計(jì)摩擦和繩重的情況下，用不同的滑輪組提升相同重力的物體，所用動滑輪的個數(shù)越多，所做的額外功越多，滑輪組的機(jī)械效率越低，所以組動定。答案：a規(guī)律總結(jié) 機(jī)械效率由有用功和總功兩個因素決定，分析機(jī)械效率高低時，不能只考慮一個因素。解決此類問題，應(yīng)注意以下三點(diǎn)：(1)當(dāng)總功一定時，機(jī)械做的有用功越多或額外功越少，機(jī)械效率就越高。(2)當(dāng)有用功一定時，機(jī)械所做的總功越少或額外功越少，機(jī)械效率就越高。(3)當(dāng)額外功一定時，機(jī)械所做的總功越多，有用功在總功中所占的比例就越大

9、，機(jī)械效率就越高。3實(shí)驗(yàn)法巧測人體的輸出功率測定人體輸出功率時，均利用功率的定義式p通過間接方法來進(jìn)行，需要測量的量有：人體的重力(或質(zhì)量)、人體在豎直方向上移動的距離以及完成這些功所用的時間?！纠?】學(xué)習(xí)了功率的知識后，小科和幾位同學(xué)準(zhǔn)備做“比一比誰的功率大”的活動。以下是他們設(shè)計(jì)的三套方案，其中可行的是()控制爬樓的時間相同，測量出各自的體重、爬上樓的高度，算出功率進(jìn)行比較?？刂婆罉堑母叨认嗤瑴y量出各自的體重、爬樓用的時間，算出功率進(jìn)行比較。測量出各自的體重、爬樓用的時間和爬樓的高度，算出功率進(jìn)行比較。a只有b只有c只有 d解析：在爬樓的過程中，需要克服人的重力做功，即所做的功wghmg

10、h，故爬樓的功率p，只要明確每個人的體重、爬樓的高度和爬樓所用的時間即可比較功率的大小，故方案均可。 答案：d規(guī)律總結(jié) 對于功率探究類題目主要集中在跳繩、上樓、引體向上、爬山等克服重力做功的事例上，對于此類探究類題目一般要測量時間t、重力g或質(zhì)量m、上升的高度h，最后利用公式p。易錯剖析：易錯點(diǎn)混淆功、功率及機(jī)械效率的概念【例】 下列關(guān)于功、功率、機(jī)械效率的說法中正確的是()a機(jī)械的效率越高，做功越多b機(jī)械的功率越大，做功越快c機(jī)械的效率越高，功率越大d機(jī)械的功率越大，做功越多錯解：c 錯因：錯選c者，是把功率的概念與效率的概念混淆了。解析：功率是表示做功快慢的物理量，只要做功快，無論做的功有

11、用還是沒用，功率一定大；而效率則是指有用功在總功中所占比例的高低，只要所做的功占的比例高，無論做功快慢，其效率一定高。 答案：b1如圖所示的幾種情形中，所提到的力沒有做功的是()2工人利用如圖所示的滑輪組，將重800 n的物體豎直向上勻速提升1 m，工人對繩的拉力為500 n，則滑輪組對重物所做的有用功w有和該滑輪組此時的機(jī)械效率分別是()aw有500 j，62.5%bw有500 j，80%cw有800 j，62.5%dw有800 j，80%3. 足球運(yùn)動員用腳把足球踢向空中時的情景中，以下說法錯誤的是() a足球被踢出說明力能改變物體的運(yùn)動狀態(tài)b足球在空中運(yùn)動時，腳一直對它做功c由于慣性，足

12、球離開腳后繼續(xù)運(yùn)動d足球在上升過程中，動能減小，重力勢能增大4在水平地面上，用50 n的水平拉力拉重力為100 n的小車，使小車沿水平方向前進(jìn)5 m，則在此過程中，拉力所做的功等于_ j，重力所做的功等于_ j。5. 如圖所示，用10 n的水平推力推重為20 n的物體沿水平方向做勻速直線運(yùn)動。若5 s內(nèi)推力對物體做了80 j的功，則在這一過程中，物體沿水平方向運(yùn)動了_ m，推力做功的功率為_ w。6. 如圖所示，用20 n的拉力f通過滑輪組將40 n的重物在2 s內(nèi)勻速提升1 m，在此過程中，拉力做功為_ j，拉力的功率是_ w。7如圖所示是迫擊炮供彈車。鋼纜繩以大小為100 n的拉力f使炮彈

13、勻速升高2 m，若炮彈重為150 n，求：(1)滑輪組提升炮彈所做的有用功；(2)拉力f做的總功；(3)滑輪組的機(jī)械效率。1用大小不同的甲、乙兩個力拉同一物體，兩力所做的功w與在這兩個力的方向上移動的距離s的關(guān)系圖象如圖，由圖可知，甲、乙兩個力的大小關(guān)系是() af甲f乙bf甲f乙cf甲f乙 d條件不足，無法判斷2圖中是一個兩面光滑的斜面，大于，同一個物體分別在ac和bc斜面受拉力勻速運(yùn)動到c點(diǎn)，所需拉力分別為fa、fb，所做功分別為wa、wb，則() afafb，wawb bfafb，wawbcfafb，wawb dfafb，wawb3如圖所示，工人用250 n的力將重400 n的物體勻速提

14、升2 m，在此過程中滑輪組的機(jī)械效率和所做的額外功分別為() a80%800 j b80%1 000 jc62.5%200 j d80%200 j4如圖所示，一瀑布的落差(瀑布頂端和底端的高度差)約為100 m。在0.1 s內(nèi)有18 kg的水流過瀑布頂端，經(jīng)過4.5 s落到瀑布底端。質(zhì)量為18 kg的這些水從頂端落到底端的過程中，重力的功率約為()a4×102 w b4×103 wc1.8×104 w d1.8×105 w5舉重是我國的優(yōu)勢體育項(xiàng)目。一位身高180 cm的運(yùn)動員和一位身高160 cm的運(yùn)動員，在挺舉項(xiàng)目中用相同時間把同樣重的杠鈴舉起，如果

15、他們對杠鈴所做的功分別為w1和w2，功率分別為p1和p2，則下列關(guān)系式正確的是()aw1w2p1p2 bw1w2p1p2 cw1w2p1p2 dw1w2p1p26小紅家正在裝修房子，她設(shè)計(jì)了如圖所示的搬運(yùn)方案，幫助工人師傅將沙子、水泥材料運(yùn)到四樓陽臺。四樓陽臺到地面的距離為9 m，若工人用500 n的力將重為800 n的材料提到四樓陽臺，她做的有用功是_ j，該裝置的機(jī)械效率_。7如圖所示，用兩個完全相同的滑輪，勻速提升質(zhì)量相等的物體，且物體質(zhì)量大于滑輪質(zhì)量，不計(jì)繩重和摩擦。比較甲、乙兩種方式可知_更省力，_機(jī)械效率更高。(均選填“甲”或“乙”)8某市學(xué)業(yè)水平體育測試立定跳遠(yuǎn)項(xiàng)目中，體重為50

16、0 n的某同學(xué)從最高點(diǎn)到落地點(diǎn)的過程中，重心下降的最大距離為0.3 m，用時0.5 s。則此過程重力做的功為_ j，重力的功率為_ w。9小華同學(xué)用100 n的水平推力，推放在水平地面上重500 n的物體，使其做勻速直線運(yùn)動。若該物體在10 s內(nèi)移動5 m，則在此過程中它的速度為_ m/s，小華做的功是_ j，功率是_ w。10在水平地面上，用50 n的水平拉力拉重為100 n的小車，使小車沿水平方向前進(jìn)3 m，所用的時間是5 s，則拉力所做的功為_ j，重力所做的功為_ j，拉力做功的功率為_ w。11下表是小明測一滑輪組機(jī)械效率時收集的有關(guān)數(shù)據(jù)。(1)請?jiān)趫D中畫出實(shí)驗(yàn)中滑輪組的繞繩方法。(

17、2)將表格中的數(shù)據(jù)補(bǔ)充完整。(3)用同一滑輪組提升不同的重物至同一高度，提升的物重增加時，除克服動滑輪重所做的額外功外，其他額外功將_(選填“變大”“變小”或“不變”)。進(jìn)一步分析可知，在動滑輪和繩重一定的情況下，該滑輪組的機(jī)械效率與_和_有關(guān)。(4)第一次實(shí)驗(yàn)中，鉤碼上升0.1 m所用的時間為1.5 s，則動力的功率為_ w。12在新農(nóng)村建設(shè)中，為將一批建材運(yùn)到10 m高的施工處，工人利用如圖所示的滑輪組提升建材。裝置中動滑輪重100 n，工人每次勻速提升一箱重400 n的建材，不計(jì)繩重和摩擦。試問：(1)每次提升建材時的有用功、額外功各是多少？(2)該滑輪組的機(jī)械效率是多少？(3)為加快施

18、工進(jìn)度，張師傅建議用電動機(jī)做動力替代人提升建材。為了安全，改裝后每次可吊起四箱建材，建材勻速上升時的速度為0.4 m/s。倉庫中現(xiàn)有兩臺電動機(jī)，型號分別為“220 v0.8 kw”“220 v3 kw”，請你通過計(jì)算說明應(yīng)選哪臺電動機(jī)才能使配置更為合理。參考答案考點(diǎn)1：(1)這個力的方向上(2)力距離(3)fs焦耳考點(diǎn)2：(1)gh(2)自重重重摩擦(3)fs(4)小于考點(diǎn)3：(1)快慢(3)j/s導(dǎo)學(xué)必備知識自主測試1解析：題中描述的過程，在水平拉力作用下前進(jìn)了25 m，拉力對物體做了功，而物體由于慣性前進(jìn)了10 m，這一過程拉力消失了，所以拉力對物體沒有做功。由wfs得，f20 n。 答案

19、：202d對物體做的功是有用功，故選項(xiàng)a錯；拉力f做的功是總功，故選項(xiàng)b錯誤；動滑輪和重物由三段繩子承擔(dān)，故拉力f移動的距離是物體移動距離的3倍，故選項(xiàng)c錯誤；對某一固定的滑輪組來說，使用滑輪組提升重物時所做的額外功是一定的，增加物體重力可使有用功增大，則滑輪組的機(jī)械效率增大。3解析：球下降過程中重力做功wgh20 n×2.7 m54 j，功率p72 w。答案：54724解析：(1)w有g(shù)h180 n×2 m360 j。(2)w總fs200 n×2 m400 j p總80 w。(3)×100%×100%90%。 答案：(1)360 j(2)80

20、 w(3)90%品鑒經(jīng)典考題1d物體在繩子拉力作用下移動了距離、靜止的小車在拉力作用下也移動了距離、汽車在剎車阻力的作用下移動了距離，這些都符合做功的兩個條件，所以這些力對物體做了功。而人用力搬石頭時，雖然有力作用在石頭上，但沒有在力的方向上移動距離，所以人對石頭沒有做功。2d滑輪組做的有用功：w有g(shù)h800 n×1 m800 j；(2)s2h2×1 m2 m，滑輪組做的總功：w總fs500 n×2 m1 000 j，滑輪組的機(jī)械效率：×100%×100%80%3b將足球踢了出去，球從靜止變?yōu)檫\(yùn)動，說明力改變了物體的運(yùn)動狀態(tài)；足球在空中運(yùn)動時，

21、腳的踢力已消失，雖然移動距離，但踢力不做功；足球原來是運(yùn)動的，雖然不受力，但是由于慣性，仍保持原來的運(yùn)動狀態(tài)，向前運(yùn)動；足球在上升的過程中，速度越來越慢，說明動能減小，高度越來越高，說明重力勢能越來越大，動能轉(zhuǎn)化成了重力勢能。4答案：25005解析：從題意中獲悉推力的大小為10 n，推力做的功為80 j，所以推力移動的距離為：s8 m；且在5 s內(nèi)做了80 j的功，故推力的功率為：p16 w。答案：8166解析：由題圖可知，作用在動滑輪上繩子的股數(shù)為3，故繩子自由端移動的距離s3h3×1 m3 m，拉力做的功wfs20 n×3 m60 j，拉力的功率為：p30 w。答案：6

22、0307解析：(1)w有用gh150 n×2 m300 j。(2)snh2×2 m4 m w總fs100 n×4 m400 j。(3)×100%×100%75%。 答案：(1)300 j(2)400 j(3)75%研習(xí)預(yù)測試題1a根據(jù)題中提供的ws圖象可知，功w與距離s成正比，即有wfs關(guān)系，在s相同時，f甲所做的功大于f乙所做的功，則f甲f乙，故正確的選項(xiàng)是a。2b由于兩個斜面均光滑，根據(jù)功的原理可知沿兩個不同斜面將同一物體勻速拉到頂端，所做的功相等，由功的原理可知，f，沿邊ac拉上頂端所用的拉力小。3d在此過程中：w有用gh400 n

23、15;2 m800 j，w總fsf·2h250 n×2×2 m1 000 j，80%，w額外w總w有用1 000 j800 j200 j。4b重力做功：wghmgh18 kg×10 n/kg×100 m1.8×104 j，重力的功率：p4×103 w。5b舉重時，身高較高的舉重運(yùn)動員將杠鈴舉的高度高，在杠鈴重和舉起所用時間相同的情況下，根據(jù)wfsgh及p可知b選項(xiàng)正確。6解析：小紅做的有用功w有用gh800 n×9 m7 200 j，繩子自由端移動的距離s2h2×9 m18 m，她做的總功w總fs500 n×18 m9 000 j，80%。答案：7 20080%7解析：甲是動滑輪，乙是定滑輪，因此甲更省力；由于甲在提升物體過程中要克服動滑輪本身做功，因此甲的機(jī)械效率小于乙的機(jī)械效率。答案：甲乙8解析：重力做的功為：wfsgh500 n×0.3 m15