中考总复习:功 功率 机械效率(基础)知识讲解

发布时间:2024-05-31 15:05:37浏览次数:2
中考总复习:功 功率 机械效率(基础)【考纲要求】1、理解功、功率的概念,能够解决简单问题,比较功和功率的大小;2、会测量简单机械的机械效率,知道有用功、额外功、总功和机械效率,知道影响机械效率大小的因素。【知识网络】 【考点梳理】考点一、功作用在物体上的力,使物体在力的方向上通过了一段距离,我们就说这个力对这个物体做了功。要点诠释:(1)理解判断的依据:  依据:做功的两个必要因素。  重点:抓住力作用在物体上是否有“成效”。(2)明白不做功的三种情况:  A. 物体受力,但物体没有在力的方向上通过距离,此情况叫“劳而无功”。  B. 物体移动了一段距离,但在此运动方向上没有受到力的作用(如物体因惯性而运动),此情况叫“不劳无功”。  C. 物体既受到力,又通过一段距离,但两者方向互相垂直(如起重机吊起货物在空中沿水平方向移动),此情况叫“垂直无功”。(3)在分析做功情况时还应注意以下几点:  A. 当物体的受力方向与运动方向不垂直时,这个力就要做功。  B. 一个物体同时受几个力的作用时,有一些力做了功,有些力没有做功,因此讲做功必须指出是哪一个力对哪一个物体做功。  C. 什么叫物体克服阻力做功:若物体在运动方向上受到一个与此方向相反的力 F 的作用,我们通常说物体克服阻力 F 做了功。  比如:在竖直向上,物体克服重力做功,功的大小为 W=Gh;在水平方向上,物体克服摩擦力做功,功的大小为 W=fs。考点二、对公式 W=FS 的理解1.公式: 一般式 W=Fs  常用式 W=Gh(克服重力做功),或W=f阻s (克服摩擦阻力做功) 2.单位: 焦耳(J)要点诠释:(1)有力才有可能做功,没有力根本不做功。(2)F 与 s 的方向应在同一直线上(初中要求)(比如一个人提着一重物 G,从山脚顺着一之字形的山路爬到山顶,此时人克服重力做功所移动的距离并不是山路的长,而是从山脚到山顶的高。)(3)做功的多少,由W=Fs决定,而与物体的运动形式无关。考点三、功率1.物理意义:表示物体做功的快慢。2.定义:功与做功所用时间之比叫做功率。3.计算式 P=Wt4.单位 瓦(W)要点诠释: (1) 注意区别功与功率:功率与功是两个不同的物理量,“功”表示做功的“多少”,而“功率”则表示做功的“快慢”,“多少”与“快慢”的意义不一样,只有在做功时间相同时,做功多的就做功快;否则,做功多,不一定做功就快,即“功率”不一定就大,也就是说:功率与功和时间两个因素有关。(2)由 P=W/t 变形为 P=F·v 可知:功率一定时,力 F 与速度 v 成反比。(3)将上述归纳:  功(W) 功率(P)概念 当一个力作用在物体上,物体在这个力作用下通过一段距离。这个力对物体做了功功与做功所用时间之比单位 功的单位是力的单位与距离的单位的乘积牛·米,也叫焦耳。1J=1N·m。功率的单位也是复合单位,焦/秒,叫做瓦特。1W=1J/S计算W=FsP=Wt其它 以下三种情况力对物体不做功:<1>“不劳无功”,物体通过了距离,但没有力作用在物体上;<2>“不动无功”有力作用在物体上,物体静止不动,没有通过距离;<3>“劳而无功”,有力作用在物体上,物体也通过了距离,但力的方向和通过的距离方向互相垂直,沿力方向上物体没有通过距离。比较做功快慢的方法有:<1>比较相同时间内做的功,做功多的做功快;<2>比较做相同的功所用时间,所用时间少的做功快;<3>比较功和时间的比值,比值大的做功快。考点四、机械效率(高清课堂《力学 5:功和机械能》机械效率)  为了表示有用功在总功中所占的比例,物理学中引入了机械效率,它等于有用功 W有与总功 W总之比,符号为 η。要点诠释: (1)公式为η=W有W总,式中 η 表示机械效率,它是一个百分数。η 的值越大,表明有用功在总功中所 占的比例越大,机械的效率越高。(2)η 的值总小于 100%,由于机械本身的摩擦力或重力不可能为零,所以额外功总是存在的,即有用功总是小于总功。【典型例题】类型一、基础知识1、下面情况中,人对物体做功的是( )A. 举重运动员举着杠铃不动B. 人用力却没有把重物提起C. 某同学提着水桶在水平路面匀速行走D. 旅客提着行李走上楼梯【思路点拨】本题要抓住做功的两个必要因素:1.作用在物体上的力;2.物体在力的方向上通过的距离;二者缺一不可。【答案】D【解析】A、B 均属于“不动无功”型,有力作用但没通过距离;C 属于“劳而无功”型,桶运动方向与施力方向垂直;D 具备做功的两个必要因素,人对行李施力,行李沿拉力方向有移动距离,D 选项中人对行李箱用向上的力,并且在力的方向上移动了距离,所以人对物体做了功。【总结升华】做功要满足的两个要素是:作用在物体上的力;在力的方向上通过的距离。举一反三:【变式】(多选)小车重 200N,人用 30N 的水平力推小车沿水平路面匀速前进 50m 的过程中,下列判断正确的是( )  A.重力没做功          B.人对车做功 10000J  C.人对车做功 1500J       D.小车受到的阻力是 230N【答案】AC2、某人用 50N 的力,将重 30N 的铅球抛到 7m 远处,这个人对铅球做的功为( )A、350J     B、210J     C、0     D、无法计算【思路点拨】人推铅球,对铅球施加了力,并且铅球在该力的方向上移动了距离,根据功的公式W=Fs 分析判断。【答案】D【解析】铅球的运动可以分为两个阶段:第一个阶段是人推铅球,第二个阶段是铅球在空中飞行。在第一个阶段人用力推动铅球,对铅球做功;在第二个阶段,铅球离开了人,人不再对铅球做功。注意:在第一个阶段,在人推力的作用下,铅球移动了一段距离,但这个距离不是 7m;具体是多少,题中未给出,无法判断。【总结升华】本题考查了学生对功的公式的掌握和运用,关键是掌握做功的两个必要条件(一是力,二是在力的方向上移动的距离)。举一反三:【变式】如图所示,质量为 1kg 的小球从斜面顶点 A 经 B 点滚动到 C 点,已知 AB=BC=2m,AB 段与水平面的夹角为 30°。在整个运动过程中,小球的重力对小球做的总功是( ) A.2J B.1J C.9.8J D.39.2J【答案】C3、如图所示,用滑轮组提起重 400 牛顿的货物,所用的拉力 F 是 250 牛顿,绳子的自由端被拉下 4 米,求总功、有用功、滑轮的机械效率各是多少? 【思路点拨】首先根据滑轮组装形式,确定滑轮组的绳子段数 n=2,计算出物体上升高度 h,然后利用公式 W总=FS 计算总功、W有用=Gh 计算有用功,最后用有用功除以总功就是机械效率。【答案与解析】 W总=Fs=250 牛×4 米=1000 焦耳重物升高的高度 h=s/2=4 米/2=2 米W有=Gh=400 牛顿×2 米=800 焦耳【总结升华】本题考查有用功、总功、机械效率的计算,关键是公式的应用,难点是对动滑轮上绳子段数的判断。举一反三:【变式】通过测量滑轮组机械效率的实验,可得出下列各措施中能提高机械效率的是( )A.增加动滑轮,减小拉力B.改用质量小的动滑轮C.减少提升高度,减少做功D.增加提升重物重力,增大有用功【答案】BD4、一台拖拉机,它以 20 千瓦的功率匀速耕地,速度为 7.2km/h。求:(1)这台拖拉机耕地时的牵引力,(2)这台拖拉机每小时所做的功。【思路点拨】(1)题中告诉了功率和速度,由公式P=Wt=Fst=Fv,则可得出:F=Pv;(2)根据P=Wt可得 W=Pt。【答案与解析】(1)由 P=Fv 得:F=Pv=2× 104W2m/ s=104N(2)W=Pt=2×104W×3600s=7.2×107J【总结升华】本题主要考查功率的计算公式 P=FV 和 W=pt 的应用。举一反三:【变式】(高清课堂《力学 5:功和机械能》例 1)用大小为F的水平力,拉物体 M 由静止开始,在粗糙的水平地面上运动一段距离,F做功为W1,功率为P1;若仍 用水平力F拉 M 在光滑的水平地面上运动相同的距离,F 做功为W2,功率为P2。那么( )A.W1<W2;P1=P2 B.W1=W2;P1<P2 C.W1>W2;P1=P2 D.W1=W2;P1>P2【答案】B5、用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率,实验时,竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升。                     (1)实验中,将杠杆拉至图中虚线位置,测力计的示数 F 为________N,钩码总重 G 为 1.0 N,钩码上升高度 h 为 0.1 m,测力计移动距离 s 为 0.3 m,则杠杆的机械效率为________%。请写出使用该杠杆做额外功的一个原因:________________________________________________________________。  (2)为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关,一位同学用该实验装置,先后将钩码挂在A、B 两点,测量并计算得到下表所示的两组数据:根据表中数据,能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码重有关,钩码越重其效率越高”的结论?  答:______________________________;请简要说明两条理由:  ①________________________________;②____________________________________________________。【思路点拨】(1)弹簧测力计每一个大格代表 1N,每一个小格代表 0.1N,正确读数。(2)根据公式进行计算:W有=Gh,W总=Fs,η=W有用W总。(3)额外功产生的原因:克服机械的重做功、克服摩擦做功。(4)通过探究实验时,应进行多次实验,分析多组数据,才能得出正确结论。(5)分析机械效率的影响因素采取控制变量法。【答案】(1)0.5 66.7 由于使用杠杆时需要克服杠杆自重(克服摩擦力)等做功  (2)不能 两次实验时钩码没有挂在同一位置 仅根据一次对比实验所得结论是不可靠的【解析】杠杆的机械效率 。  第(2)问中研究杠杆的机械效率与所挂钩码重的关系,应控制其他量不变,所以应保持两次实验时钩码挂在同一位置。实验结论的得出要进行多次测量,减少偶然因素。【总结升华】注重控制变量法在物理中的应用,其前提是在研究某两个物理量之间的关系的时候,要注意控制其他物理量保持不变,而且要多次测量,减少偶然因素。类型二、知识运用6、(多选)如图所示,分别用甲、乙两个滑轮组提起重力 G1=G2的重物至相同的高度h,若所用拉力 F1=F2,已知甲的机械效率 50%,则(不计绳重及摩擦)( )A.乙的机械效率 75%B.乙的机械效率 80%C.拉力 F1做的功与拉力 F2做的功之比 3:2D.甲、乙两个滑轮组中的动滑轮重之比 3:1【思路点拨】①甲、乙两个滑轮组将同一物体匀速提升至相同的高度,在不计绳重和机械摩擦的情况下,有用功就是提升重物所做的功,总功就是拉力 F 所做的功,额外功就是提升动滑轮所做的功,次数钩码钩码总重G/N钩码移动距离h/m拉力F/N测力计移动距离s/m机械效率 η1A点1.5 0.10 0.7 0.30 71.42B点2.0 0.15 1.2 0.30 83.3 故 W有用=Gh,W总=Fs,W额外=G动h;② 不计绳重和摩擦,根据拉力和物重的关系 F=1n(G轮+G物)比较拉力大小关系;③ 甲图有三段绳子在拉动滑轮和重物,s=3h,乙图有二段绳子在拉动滑轮和重物,s=2h;④ 机械效率用η=W有用W总=W有用W有用+W额来分析比较。【答案】ACD【解析】图中 , , ,   , 。   , ,   。A 正确   ,所以 C 项正确。   , 。   , ,  所以 ,D 项正确。【总结升华】本题考查了使用滑轮组时 n 的确定方法,有用功、额外功、总功的计算方法,以及滑轮组绳子拉力的计算和机械效率大小的比较,关键知道不计摩擦和绳重时,拉力 F=1n(G轮+G物),W额=G轮h。举一反三:【变式】用滑轮分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组,把相同物体匀速提升相同的高度,如果每个滑轮的质量与物体的质量都相等,则两滑轮组的机械效率 η1:η2及在绳端所用的拉力 F1:F2分别是(不计摩擦及绳重) ( ) A.2:3å 9:8 B.3:2å 8:9 C.1:1å 3:2 D.3:2å 1:1【答案】B【解析】
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