第14讲 功 功率 机械效率本讲内容是中考的重点内容，主要考查做功的条件；功、功率、机械效率的计算；测量滑轮组的机械效率，学生需引起高度重视．贵州近两年虽然没有考查斜面的相关计算和测量斜面的机械效率，但是不容忽视．考试说明1.知道机械功和功率．用生活中的实例说明机械功和功率的含义.2.知道机械效率．了解提高机械效率的途径和意义.3.了解人类使用机械的历程．了解机械的使用对社会发展的作用. 功、功率1．功两个必要因素一是作用在物体上的______；二是物体在_________上通过的距离三种不做功的情况不劳无功物体没有受到力的作用，但由于惯性通过了一段距离.例如踢出去在空中运动的足球不动无功物体受到力的作用，但保持静止状态，即没有移动距离.例如“推而不动”、“搬而未起”劳而无功物体受到力的作用，也移动了一段距离，但移动距离方向与力的方向垂直.例如手提物体沿水平方向移动功的计算文字式功等于__________与_________________________________的乘积表达式________________单位________，符号为_________,.1J=1N·m 【提示】 在利用功的计算公式进行计算时，力与物体移动的距离在方向上必须一致．2．功率定义在物理学中，把____与______之比叫做功率意义表示物体________的物理量公式P=___________单位基本单位是_______，符号是_____；工程技术上还常用_______，符号是.单位的换算关系:1kW=_______W,1W=1J/s 【提示】 功率表示做功的快慢，功表示做功的多少．一个力做功的多少由功率和时间两个因素决定，功率大的做功不一定多，做功多的功率也不一定大．在分析功和功率的关系时，必须考虑时间的因素． 机械效率三种功有用功我们需要的，必须要做的功叫做有用功，用W有表示额外功我们在做有用功的同时，我们还不得不做的功叫做额外功，用W额表示总功有用功与额外功之和是总共做的功叫做总功，用W总表示.用公式表示为_______________.机械效率定义物理学中，将________跟______的比值叫做机械效率，用___________表示表达式________________说明机械效率是一个比值，通常用百分数表示，由于有用功总_______总功，故机械效率总_________机械效率的高低与使用机械是省力还是费力________________原理___________________________10\n测量滑轮组的机械效率过程沿________方向_______拉动弹簧测力计使钩码升高，测出钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离s结论同一滑轮组，提升重物越重，机械效率越______；提升相同重物，滑轮组越多，机械效率越________，但越____力提高机械效率的方法___________动滑轮的重；加润滑油，减小_______；________物重命题点1 功、功率 (2022·安顺)举重是我国的优势体育项目．一位身高170cm的运动员和一位身高160cm的运动员，在挺举项目中用相同时间，把同样重的杠铃举起，如图所示．如果他们对杠铃所做的功分别为W1和W2，功率分别为P1和P2，则下列关系式中正确的是( )A．W1＝W2、P1＝P2 B．W1＞W2、P1＝P2C．W1＞W2、P1＞P2D．W1＜W2、P1＜P2举起相同的杠铃时，身高越高的运动员举起的高度越大，根据W＝Gh分析做功大小；所用时间相同，再利用P＝比较功率大小．1．(2022·铜仁)小龙背着质量为25kg的实验器材从实验楼的一楼上到三楼，又沿着走廊水平走了5m到达实验室．每层楼高3m，小龙对实验器材做功________J．若在搬运实验器材的整个过程中小龙总共做功4500J，则小龙自身体重________kg.(g＝10N/kg)10\n2．(2022·毕节)用弹簧测力计水平拉着重8N的木块，在水平长木板上2秒钟内匀速移动了0.5m，如图所示，木块受到的摩擦力是____N，木块所受重力做功______J，弹簧拉力拉木块所做功的功率是________W.3．(2022·安顺)现在有一种“手机自生能”技术，手机上装上特制电池，上下左右摇晃手机即可产生电能，每摇一分钟可通话两分钟．设手机上下摇动一次，相当于将200g的重物举高10cm，每秒约摇一次．由此可知，每摇一次可以获得的电能为________J，该手机通话时的功率为________W.4．(2022·黔西南)汕昆高速公路安龙至兴义段某段平直公路长1.08km，小汽车以108km/h的速度在该段公路上做匀速直线运动，则汽车的速度合______m/s，汽车通过该段公路所用的时间为______s，若行驶时汽车阻力为2000N，则该车功率为__________W.命题点2 机械效率的相关计算 (2022·遵义)如图所示，用滑轮组拉动重为70N的物体A，使物体A在水平方向上移动5m，所用拉力F为20N，地面对物体A的摩擦力为30N，则拉力F做的功为________J，滑轮组的机械效率为________．(1)功W＝Fs，F表示作用在物体上的力，s表示物体在力的方向上通过的距离；(2)物体做功的平均功率P＝W/t，常用的功率公式P＝Fv，F表示动力，v表示物体的运动速度．(3)滑轮组机械效率的公式η＝×100%：当绳子的重力和摩擦力不可以忽略时，机械效率η＝，其中G是物体的重力，F是自由端的拉力，n是吊住动滑轮的绳子段数；当绳子重力和摩擦力可以忽略时，机械效率η＝，G表示物体的重力，G动表示动滑轮的重力．5．(2022·黔东南)工人用如图所示的滑轮组将质量为20kg的货物竖直匀速提高了2m，他所做的有用功是______J，已知该滑轮组的机械效率为80%，工人的拉力是________N．(g取10N/kg)6．(2022·铜仁)利用如图所示的滑轮组提升重物，不计摩擦和绳子的重力，现用500N的拉力F将重为1800N的物体在5s内匀速提升了3m，则绳子自由端移动的速度是______m/s，动滑轮的质量为______kg，该滑轮组的机械效率为________．(g取10N/kg)10\n7．(2022·安顺)如图1所示，是2022北京残奥会开幕式最后一棒火炬手候斌，靠自己双手的力量，攀爬到火炬台底并最终点燃圣火的照片，该点火仪式体现了残疾人自强自立、拼搏向上的勇气和精神．已知他和轮椅总质量为80kg，攀爬高度39m，历时约200s.(1)如果不计机械装置的额外功，求他的平均功率多大？(2)小明同学看到火炬手攀爬很费劲，想用物理课上学过的滑轮组可以省力的方法，将火炬手拉上去．若小明同学站在地面上，用如图2所示的哪个滑轮组拉起火炬手最合适，理由是什么？如果该滑轮组机械效率为80%，求小明同学的拉力至少要多大？命题点 探究滑轮组的机械效率滑轮组的机械效率实验考查点：1.实验原理：η＝×100%；2.弹簧测力计要匀速竖直向上拉动；3.控制变量法的使用；4.补充表格数据，计算机械效率；5.分析数据，得出影响机械效率的因素；6.总结结论；7.滑轮组的绕绳方法． (2022·黔南)某班同学在探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关时，他们猜想滑轮组的机械效率可能与动滑轮的个数、物重和物体上升的高度等因素有关．各小组利用如图所示的装置进行验证，杨阳那组得到的实验数据如表：10\n实验次数物重(N)物体上升的高度(m)拉力(N)绳子自由端移动的距离(m)机械效率η(%)110.10.60.283.3210.10.40.462.5320.10.650.476.9410.20.60.483.3(1)比较第1、2次实验数据得出：用不同的滑轮组提升相同的物体，动滑轮的个数越多，________________；比较第2、3次实验数据得出：同一个滑轮组，提升的物体越重，______________；比较第1、4次实验数据得出：同一个滑轮组的机械效率与物体上升的高度________．(2)在测拉力时，某同学觉得很难使测力计做匀速直线运动，不便于读数，就让测力计处于静止状态时才读数，该同学的读数与实际相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)，测得的机械效率________(填“偏高”“偏低”或“不变”)，说明滑轮组的机械效率还与________有关．(3)有两个小组所用的动滑轮重量相同，提升的物体也相同，测得的机械效率却不同．原因可能是绳子与滑轮或滑轮轴之间的________不同，影响了测量结果．所以，我们在生活中经常给各种机械加润滑油，是为了________它的机械效率．本实验用到控制变量法．例如比较第1、2次实验数据可知机械效率与动滑轮个数的关系；比较第2、3次实验数据可知，机械效率与物重间的关系；比较1、4次实验数据可知机械效率与物体上升高度的关系．(4)有的同学认为：“机械越省力，它的机械效率越高”．你认为这句话是________(填“正确”或“错误”)的．你是用小明收集的数据中________两组数据对比分析来判断的．(5)实验中要分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置，是________________________________________．(6)多次改变提升的物重测量滑轮组的机械效率，目的是为了____________________________________．一、选择题1．(2022·赤峰)如图所示，大人与小孩爬相同的楼梯所用时间相同，下列说法正确的是( )A．大人与小孩做功相同，两人功率相同B．大人与小孩做功相同，小孩功率大C．大人比小孩做功多，大人功率大D．大人比小孩做功多，小孩功率大10\n2．(2022·兰州)工人用如图所示的滑轮组将重为500N的物体在4s内匀速提升了2m，若每个滑轮重40N，不计绳重和摩擦，则在此过程中，下列说法正确的是( )A．绳端的拉力F为270NB．拉力F的功率为270WC．额外功为160JD．有用功为1080J3．(2022·泰安)分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组，在5s内将重为100N的物体G匀速提升2m，每个滑轮的重均为10N．不计绳重及摩擦，此过程中( )A．F甲小于F乙B．甲的机械效率小于乙的机械效率C．F甲做的功大于F乙做的功D．F甲做功的功率等于F乙做功的功率4．(2022·丹东)小勇体重600N，利用如图所示的滑轮组在10s内使物体A匀速上升5m．已知物体A重为800N，小勇作用在绳端的拉力大小为500N，在此过程中，下列说法正确的是( )A．水平地面对小勇的支持力做功为6000JB．小勇做的有用功为3000JC．小勇拉力的功率为250WD．此滑轮组的机械效率为80%5．(2022·长春)工人师傅利用如图所示的装置匀速提升重物，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是( )A．增大提升重物的速度，可以增大有用功B．减小定滑轮的重力，可以减小额外功C．增大提升重物的高度，可以提高机械效率D．减小动滑轮的重力，可以提高机械效率 10\n6．(2022·咸宁)在自由下落过程中物体运动速度会越来越快．一个物体由A点自由下落，相继经过B、C两点，已知AB＝BC，如图所示，物体在AB段重力做功W1，做功功率P1；在BC段重力做功W2，做功功率P2，则下列关系正确的是( )A．W1≠W2 P1≠P2 B．W1＝W2 P1＝P2C．W1＝W2 P1>P2D．W1＝W2 P1<P27．(多选)(2022·营口)如图所示，A物体受到的重力是100N，在拉力F的作用下，能以0.2m/s的速度在水平地面上向左匀速直线运动．已知拉力F＝5N，滑轮组的机械效率为80%，则下列说法正确的是()A．拉力F的功率是1WB．2s内绳子自由端移动的距离是1.2mC．5s内拉力F所做功的大小是15JD．物体A受到水平地面的摩擦力大小是12N8．(2022·葫芦岛)如图所示滑轮组，在50s内将5000N货物匀速吊起10m高，绳的自由端受到的拉力大小是1500N，关于该滑轮组的说法不正确的是(不计绳重与摩擦)( )A．滑轮组的机械效率为83.3%B．绳自由端移动的距离是50mC．滑轮组所做有用功的功率是1000WD．该装置中的滑轮总重为1000N二、填空题9．(2022·绵阳)“绿色环保，低碳出行”.2022年1月18日，绵阳市首批30辆纯电动公交车投入试运行．假定一辆纯电动公交车在水平路面上匀速行驶，其电动机的输出功率为120kW，速度为36km/h，共行驶2h，其电动机做功为________J，公交车的牵引力为________N.10．(2022·南充)如图所示，沿斜面向上拉一个重为4.5N的物体到斜面顶端，斜面长1.2m，高0.3m，拉力做功为2.16J，则这个斜面的机械效率是________%，物体受到的摩擦力是________N.11．(2022·安顺)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\n 次数物理量 123钩码重G/N446钩码上升高度h/m0.10.10.1绳端拉力F/N1.81.42.4绳端移动距离s/m0.30.50.3机械效率η74%57%83%12．(2022·贵港)工人用如图所示的滑轮组提起重2000N的物体，若工人匀速提升这个物体所用的拉力是800N，则该滑轮组的机械效率为________；若工人用800N的拉力在1min内将这个物体匀速提高了3m，他做功的功率为________W.三、实验探究题13．(2022·岳阳)在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，用同一滑轮组进行了三次实验(如图所示)，实验数据记录如下表：次数钩码重/N钩码上升距离/cm弹簧测力计示数/N弹簧测力计上升距离/cm机械效率12100.83083.3%24101.53036103090.9%(1)第2次实验中滑轮组的机械效率为________(结果保留一位小数)；(2)第3次实验中，弹簧测力计的示数漏填，由图丙可知，弹簧测力计示数为________N；(3)分析数据可得实验结论：使用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越________(填“高”或“低”)；(4)根据实验结论推测：使用该滑轮组再次将8N的物体匀速提升10cm，此时滑轮组的机械效率可能为________(填序号)．A．71.6% B．82.4% C．92.1%10\n四、计算题14．(2022·六盘水)如图所示，现将重为5N的物体A沿长1.2m，高0.6m的斜面匀速从底端拉到顶端，在此过程中，F的大小恒为3N，所用时间是12s，求：(1)物体A从底端到顶端的平均速度；(2)物体A从底端到顶端过程中拉力F的功率；(3)求此斜面的机械效率．(保留一位小数)15．(2022·遵义)一体重为600N、双脚与地面的接触面积为0.05m2的工人，用如图所示的滑轮组将重为800N的物体匀速提高了0.5m，此时该滑轮组的机械效率为80%.(不计绳重及摩擦)求：(1)在匀速提升物体的过程中，工人对绳子的拉力为多大；(2)在匀速提升物体的过程中，工人对地面的压强为多大；(3)使用该滑轮组，这个工人最多能提起多重的物体．10\n参考答案考点解读考点1 1.力 力的方向 力 物体在力的方向上移动的距离 W＝Fs 焦耳 J 2.功 做功所用时间 做功快慢 瓦特 W 千瓦 kW 103考点2 W总＝W有＋W额 有用功 总功 η η＝ 小于 小于1 无关 η＝＝ 竖直 匀速 高 低 省 减小 摩擦增加各个击破例1 C题组训练 1.1500 50 2.2.4 0 0.6 3.0.2 0.1 4.30 366×104例2 200 75%题组训练 5.400 125 6.2.4 20 90%7．(1)他和轮椅总重力G＝mg＝80kg×10N/kg＝800N，他的平均功率P＝＝＝＝156W．(2)D滑轮组最合适．因为拉力方向向下且更省力．因为η＝＝＝＝，所以拉力F＝＝＝250N.实验突破例 (1)其机械效率越低 它的机械效率越高 无关 (2)偏小 偏高 运动状态 (3)摩擦 提高拓展训练(4)错误 1、2 (5)为了测量钩码和弹簧测力计移动的距离，从而计算有用功和总功 (6)获得多组数据归纳出物理规律整合集训1．C 2.B 3.D 4.D 5.D 6.D 7.BCD 8.B 9.8.64×108 12000 10.62.5 0.675 11.动滑轮的个数(或动滑轮的总量) 提升的物重 12.62.5 160 13.(1)88.9% (2)2.4 (3)高 (4)C14．(1)物体A从底端到顶端的平均速度：v＝＝＝0.1m/s；(2)拉力做的总功W总＝Fs＝3N×1.2m＝3.6J，则拉力的功率P＝＝＝0.3W；(3)拉力做的有用功W有＝Gh＝5N×0.6m＝3J，则此斜面的机械效率η＝×100%＝×100%≈83.3%.15．(1)由η＝×100%可得：F＝＝＝500N；(2)在匀速提升物体的过程中，工人对地面的压力为：F人＝G人－F＝600N－500N＝100N，工人对地面的压强为：p＝＝＝2000Pa；(3)使用该滑轮组，在匀速提升物体的过程中，滑轮的重力为：G动＝nF－G物＝2×500N－800N＝200N，这个工人的最大拉力为F′＝600N，所以最多能提起物体的重力为：G′物＝nF′－G动＝2×600N－200N＝1000N.10
