初中物理-功的原理和機械效率

1、初中物理初中物理功的原理和簡單機械功的原理和簡單機械1. 功的原理功的原理 使用任何機械時，人對使用任何機械時，人對機械所做的功，等于機械對物體所做的機械所做的功，等于機械對物體所做的功功 2. 斜面斜面 使用任何機械都不省功使用任何機械都不省功hLFG斜面長是斜面高的幾倍，推力就是物體斜面長是斜面高的幾倍，推力就是物體所受重力的幾分之一。所受重力的幾分之一。lhGF例題例題1. 如圖，將同一物體沿著長度不同的斜面如圖，將同一物體沿著長度不同的斜面推上同一高度，所用推力分別為推上同一高度，所用推力分別為F1、F2、F3，推力所做的功分別為，推力所做的功分別為W1、W2、W3，則則F1 F2 F

2、3 ， W1 W2 W3 。 F1F2F3 = = =2 2一輛車重一輛車重10001000牛，將他推上長牛，將他推上長100100米，高米，高2525米的斜坡，人用推力米的斜坡，人用推力至少多大？至少多大？ NNmmGlhFlhGF2501000100253 3用如圖所示的滑輪組將質(zhì)用如圖所示的滑輪組將質(zhì)量為量為1010千克的物體勻速提高千克的物體勻速提高1 1米，米，不計動滑輪的重力及摩擦，不計動滑輪的重力及摩擦，求：繩端移動的距離；求：繩端移動的距離；人拉繩所做的功；人拉繩所做的功；拉力拉力F F。 F解解:S=3h=3mW=FS=Gh=100N1m=100JF=W/S=100J/3m=

3、33.3J200J【例【例2 2】 如圖所示是一個兩面光滑的斜面，同一如圖所示是一個兩面光滑的斜面，同一個物體分別沿個物體分別沿ACAC和和BCBC斜面受拉力勻速運動到斜面受拉力勻速運動到C C點點時，所需拉力分別為時，所需拉力分別為F FA A、F FB B，所做的功分別為，所做的功分別為W WA A、W WB B。則。則: ( ): ( ) A AF FA AF FB B，W WA AW WB B B BF FA AF FB B，W WA AW WB B C CF FA AF FB B，W WA AW WB B D D以上說法都不正確以上說法都不正確 C【例【例4 4】 搬運工人用滑輪組將

4、一物體勻速搬運工人用滑輪組將一物體勻速拉到拉到1010米高的樓上，共做了米高的樓上，共做了7.27.210103 3焦焦耳的功，求這物體有多重？（不計滑輪耳的功，求這物體有多重？（不計滑輪的重力和摩擦阻力）的重力和摩擦阻力） NSWGmJ72010102 . 73例題例題5 5：如圖，：如圖，ABAB段是光滑圓弧面，段是光滑圓弧面，BCBC段是粗糙的水段是粗糙的水平面，平面，BCBC0.90.9米，質(zhì)量為米，質(zhì)量為6 6千克的物體從高千克的物體從高h h0.30.3米的米的A A點由靜止下滑，到達點由靜止下滑，到達C C點時靜止，求物體在點時靜止，求物體在BCBC段所受的阻力。段所受的阻力。

5、ABChNmmkgNkgSmghSWfWWGGf3 .339 . 03 . 0/1010運用概念運用概念 理性思維理性思維你得把你得把12桶每桶桶每桶1.25升的飲料從一樓搬到四升的飲料從一樓搬到四樓樓,你可以一次把它們?nèi)嵘蟻砟憧梢砸淮伟阉鼈內(nèi)嵘蟻?你也可以每次你也可以每次二桶分別搬二桶分別搬.你還可以拿一個筐將它們一次搬你還可以拿一個筐將它們一次搬上來。你認為哪中方法做的功多上來。你認為哪中方法做的功多?為什么為什么?第第2個問題個問題 機械效率機械效率一、機械效率一、機械效率1.1.有用功：使用任何機械時，機械對物有用功：使用任何機械時，機械對物體做的功是人們需要的，叫做有用功。體做的

6、功是人們需要的，叫做有用功。若是提升重物則若是提升重物則W W有有= =Gh Gh 若是水平牽引若是水平牽引物體物體W W有有= =fsfs 2.2.額外功：而克服機械本省重力和摩擦額外功：而克服機械本省重力和摩擦力做的功不是人們需要的，而是不得不力做的功不是人們需要的，而是不得不額外增加做的，叫額外功。額外增加做的，叫額外功。W W額外功額外功= =W W機械機械+ +W W阻力阻力 3、機械效率、機械效率總功：動力總功：動力對機械對機械做的功做的功額外功：克服機械本身額外功：克服機械本身重力和摩擦重力和摩擦力力所做的功，不是人們需要的，而所做的功，不是人們需要的，而是不得不額外增加的是不得

7、不額外增加的有用功：機械有用功：機械對物體對物體做的功做的功FGW總總=FsW有用有用=GhW額額=W總總- W有用有用WW有用總100 11例例1 用如圖所示的滑輪組將重用如圖所示的滑輪組將重150牛牛的重物提高的重物提高1米，動滑輪重米，動滑輪重20牛，人牛，人作用于繩端拉力是作用于繩端拉力是100牛，求：有用牛，求：有用功，總功，額外功功，總功，額外功 提起動滑輪做得提起動滑輪做得功，克服摩擦力做得功，機械效率。功，克服摩擦力做得功，機械效率。 W總總=Fs=100N=100N3m3m300J300JW W有用有用= =GhGh= =150N150N1m1m150J150JW額額1=G動

8、動h=20N=20N1m1m20J20JW額額2= W總總- - W W有用有用- - W額額1 =13 =130J0JWW有用總100例例2 用滑輪組物體向左勻速拉動用滑輪組物體向左勻速拉動2米時，米時，所受摩擦力為所受摩擦力為250牛的，所用拉力是牛的，所用拉力是150牛，那么有用功等于牛，那么有用功等于 焦，總功等于焦，總功等于 焦?；喗M的機械效率為焦。滑輪組的機械效率為 。A500J 600J 83.3%例例3 如圖所示，物體如圖所示，物體A重重G=1000牛，牛，A與地面的摩擦力是與地面的摩擦力是200牛，繩子自牛，繩子自由端拉力為由端拉力為80牛，物體勻速移動牛，物體勻速移動1米

9、，米，求：求： W有，有，W總，總， W總總=Fs=80N=80N3m3m300J300JW W有用有用= =fsfs= =200N200N1m1m200J200JWW有用總100=4.如何提高機械效率如何提高機械效率（1）在做相同有用功時，減小額外）在做相同有用功時，減小額外功；功；減輕動滑輪重，較少摩擦力減輕動滑輪重，較少摩擦力（2）在額外功相同時，增大有用功）在額外功相同時，增大有用功想一想？想一想？例例4 將同一物體提升相同高度，用下將同一物體提升相同高度，用下列哪個簡單機械的機械效率高（列哪個簡單機械的機械效率高（ ）那個機械更省力（那個機械更省力（ ）A 動滑輪動滑輪 B 定滑輪定

10、滑輪 C 滑輪組滑輪組 D 三個機械都一樣。三個機械都一樣。 B C例例5 在在“測滑輪組的機械效率測滑輪組的機械效率”的實驗中，用的實驗中，用同一滑輪組進行兩次實驗，得到下表數(shù)據(jù)：同一滑輪組進行兩次實驗，得到下表數(shù)據(jù)：（1）所用滑輪組中動滑輪，定滑輪的最少個數(shù)分別為（）所用滑輪組中動滑輪，定滑輪的最少個數(shù)分別為（ ）（2）第一次，第二次實驗的機械效率的大小分別為（）第一次，第二次實驗的機械效率的大小分別為（ ）（3）兩次實驗所測機械效率不同的原因是（）兩次實驗所測機械效率不同的原因是（ ） 次數(shù)次數(shù)鉤碼質(zhì)量鉤碼質(zhì)量（克）（克）鉤碼上升鉤碼上升高度（米）高度（米）彈簧秤示彈簧秤示數(shù)（牛）數(shù)（牛

11、）彈簧秤移動彈簧秤移動距離（米）距離（米） 1 100 0.1 0.5 0.3 2 200 0.2 0.9 0.62 67.7% 70% 2112a甲方甲方b甲甲方甲方方甲方例例6.6.用四只完全相同的滑輪和兩根相用四只完全相同的滑輪和兩根相同的繩子組成如圖所示的同的繩子組成如圖所示的a、b兩個滑兩個滑輪組，用其提起相同的重物輪組，用其提起相同的重物G。如不。如不計滑輪與軸的摩擦，則（計滑輪與軸的摩擦，則（ ） A.a滑輪組較省力，機械效率也較高滑輪組較省力，機械效率也較高 B.b滑輪組較省力，機械效率也較高滑輪組較省力，機械效率也較高 C.兩滑輪組的省力程度不同，但機械兩滑輪組的省力程度不同

12、，但機械效率相同效率相同 D.兩滑輪組的省力程度不同，機械效兩滑輪組的省力程度不同，機械效率也不同率也不同 C功率功率機械效率機械效率物理物理意義意義比較物體做功快慢比較物體做功快慢 有用功在總功中占的比值有用功在總功中占的比值定義定義單位時間內(nèi)完成的功單位時間內(nèi)完成的功若甲的機器的功率大若甲的機器的功率大于乙機器的功率于乙機器的功率含義（含義（1）甲做的功比）甲做的功比乙做的功快（乙做的功快（2）相同）相同時間內(nèi)甲做的功多（時間內(nèi)甲做的功多（3）作相同的功甲用的時作相同的功甲用的時間少間少有用功跟總功的比值有用功跟總功的比值甲機械效率高甲機械效率高含義含義（1）做相同總功時）做相同總功時甲做

13、的有用功多（甲做的有用功多（2）做）做相同有用功甲做的總功少相同有用功甲做的總功少（3）做相同有用功甲的）做相同有用功甲的額外功少額外功少符號符號P單位單位瓦瓦無單位無單位7.7.用一個機械效率是用一個機械效率是70%70%的的滑輪組將一滑輪組將一受重力為受重力為22402240牛的貨物勻速提起，所用牛的貨物勻速提起，所用拉力為拉力為800800牛，則滑輪組至少由幾個定牛，則滑輪組至少由幾個定滑輪和幾個動滑輪組成滑輪和幾個動滑輪組成 （ ）A.A.一個定滑輪二個動滑輪一個定滑輪二個動滑輪 B.B.二個定滑輪二個動滑輪二個定滑輪二個動滑輪C. C. 二個定滑輪一個動滑輪二個定滑輪一個動滑輪 D.

14、 D. 二個定滑輪三個動滑輪二個定滑輪三個動滑輪47.08002240%100NNFGnFnhGhWW總有8.吊車的質(zhì)量為吊車的質(zhì)量為20千克，人的質(zhì)量千克，人的質(zhì)量為為60千克。如圖千克。如圖9-9（a）所示，人）所示，人站在地上，通過滑輪組用吊車勻站在地上，通過滑輪組用吊車勻速提起質(zhì)量為速提起質(zhì)量為60千克的重物，滑千克的重物，滑輪組的效率為輪組的效率為80%，則人拉繩的，則人拉繩的力為力為_牛。如圖牛。如圖9（b）所示，人站在空吊車上，要通過所示，人站在空吊車上，要通過滑輪組勻速拉起吊車，滑輪組的滑輪組勻速拉起吊車，滑輪組的效率仍為效率仍為80%，則人拉繩的力為，則人拉繩的力為_牛，此時

15、人對吊車的牛，此時人對吊車的壓力為壓力為_牛。牛。 NNnGFFnhGhWWna25038 . 0600%1003物總有圖中NNnGFFnhGhWWnb5 .18748 . 0600%1004物總有圖中G=F拉拉+F支支F支支=600N-187.5N=412.5N9.9. 用滑輪組勻速提升重用滑輪組勻速提升重20002000牛的物體，作用牛的物體，作用在繩子自由端的拉力大小為在繩子自由端的拉力大小為625625牛，拉力做功牛，拉力做功的功率為的功率為12501250瓦，滑輪組的機械效率為瓦，滑輪組的機械效率為80%80%，不計摩擦和繩重。（不計摩擦和繩重。（1 1）求重物上升的速度；）求重物上

16、升的速度； （2 2）如果使用這個滑輪組勻速提升重）如果使用這個滑輪組勻速提升重35003500牛的物體，求作用在繩子自由端的拉力。牛的物體，求作用在繩子自由端的拉力。(3) 如果他在第（如果他在第（2）中所用的時間是）中所用的時間是10秒鐘，秒鐘，那么它在勻速提升那么它在勻速提升2 2米高的過程中有用功率是米高的過程中有用功率是多少？多少？ 已知已知:提升重物提升重物,G物物=2000N F拉拉=625N P總總=1250W=80%解解(1)先求滑輪組繩子的股數(shù)先求滑輪組繩子的股數(shù)58 . 06252000%100NNFGnFnhGhWW總有(2)再求物體上升的速度再求物體上升的速度(3)然

17、后求滑輪組中動滑輪的重力然后求滑輪組中動滑輪的重力smNWFPvvFvP/4 . 05625125055繩物繩總NGGGGGWWW5001物動動有有額有有）（(4)然后求滑輪組提升然后求滑輪組提升3500N重物時的拉力重物時的拉力,已知動滑輪的重力已知動滑輪的重力NGGF80051/）（動物拉(5)有用功功率有用功功率wsmNVGP1200/4 . 03500/物物10.在在“測定滑輪組的機械效率測定滑輪組的機械效率”實驗中。實驗中。 （1）需要的器材，除滑輪、鐵架臺、細繩、）需要的器材，除滑輪、鐵架臺、細繩、鉤碼和彈簧秤外還應有鉤碼和彈簧秤外還應有_。 （2）在提升鉤碼時，應使彈簧秤拉著繩的

18、自）在提升鉤碼時，應使彈簧秤拉著繩的自由端在豎直方向上作由端在豎直方向上作_運動。運動。 （3）若用同一滑輪組提升鉤碼，當鉤碼增加）若用同一滑輪組提升鉤碼，當鉤碼增加時，滑輪組的機械效率將時，滑輪組的機械效率將_。 （4）若組成滑輪組的每個滑輪都相同，提升）若組成滑輪組的每個滑輪都相同，提升相同的鉤碼，滑輪組的動滑輪個數(shù)增加，機械相同的鉤碼，滑輪組的動滑輪個數(shù)增加，機械效率將效率將_。（本題填（本題填“變大變大”、“變小變小”或或“不變不變”。）。） 1111兩個滑輪組如圖兩個滑輪組如圖1 1中甲、乙所中甲、乙所示，已知每一個滑輪的重都是示，已知每一個滑輪的重都是GoGo，摩擦阻力和繩重不計，用它們勻速摩擦阻力和繩重不計，用它們勻速提起重為提起重為G=5GoG=5Go的物體，甲、乙兩的物體，甲、乙兩 個滑輪組的機械效率之比為（個滑輪組的機械效率之比為（ ）A.6A.6：7 B.77 B.7：6 6 C.5C.5：6 D.56 D.5：7 7F1F26720021GGGGGGGGGWWW動有有額有有FH解解(1)浸沒水中的浮力浸沒水中的浮力NmkgNmkggVF233