功、机械效率和功率基本定义

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2021年01月03日 12:15
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2021年1月3日发(作者:高德康)


功、机械效率和功率

一、教学目标

1、理解做功的两个必要因素
2、理解计算功的公式
3、明白功的单位
4、理解功的原理
5、通过对事例的分析,了解什么是有用功、额外功和总功
6、理解什么是机械效率,掌握机械效率的计算
7、理解功率的概念及其计算公式
8、明白功率的单位

二、教学重点

1、做功的两个必要因素
2、如何推断是否做功
3、使用任何机械都要做额外功
4、机械效率的计算
5、组装滑轮组和计算滑轮组的机械效率
6、功率概念的理解

1 32


三、教学难点

1、利用功的公式进行简单计算
2、有用功、总功的正确推断,理解机械效率的物理意义
3、功率的计算

四、差不多知识

一、功:

1、力学里所讲的功包括两个必要因素 :一是作用在物体上的力;
二是物体在力的方向上通过的距离。
2、不做功的三种情况:有力无距离、有距离无力、力和距离垂
直。
巩固:☆
某同学踢足球,球离脚后飞出10m远,足球飞出10m
的过程中
人不做功。(缘故是足球靠 惯性飞出)。
3、力学里规定:功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘
积。 公式:W=FS
4、功的单位:焦耳,1J= 1N·m 。 把一个鸡蛋举高1m ,做
的功大约是0.5 J 。
5、应用功的公式注意:①分清哪个力对物体做功,计算时F确
实是那个力;②公式中S 一定是在力的方向上通过的距离,强
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调对应。③ 功的单位“焦”(牛·米 = 焦),不要和力和力臂的
乘积(牛·米,不能写成“焦”)单位搞混。
二、功的原理:

1、内容:使用机械时,人们所做的功,都可不能少于直接用手所做的功;即:使用任何机械都不省功。
2、讲明: (请注意理想情况功的原理能够如何表述?)
①功的原理是一个普遍的结论,关于任何机械都适用。
②功的原理告诉我们:使用机械要省力必须费距离,要省距
离必须费劲,既省力又省距离的机械 是没有的。
③使用机械尽管不能省功,但人类仍然使用,是因为使用机
械或者能够省力、或者 能够省距离、也能够改变力的方向,给人
类工作带来专门多方便。
④我们做题遇到的多是理想 机械(忽略摩擦和机械本身的重
力)理想机械:使用机械时,人们所做的功(FS)= 直接用手对
重物所做的功(Gh)
3、应用:斜面
①理想斜面:斜面光滑
②理想斜面遵从功的原理;
③理想斜面公式:FL=Gh 其中:F:沿斜面方向的推力;L:
3 32


斜面长;G:物重;h:斜面高度。
假如斜面与物体间的摩擦为f ,则:FL=fL+Gh;如此F做功就
大于直接对物体做功Gh 。

三、机械效率:
1、有用功:定义:对人们有用的功。
公式:W
有 用
=Gh(提升重物)=W

-W

=ηW


斜面:W
有用
= Gh
2、额外功:定义:并非我们需要但又不得不做的功
公式:W

= W
-W
有用
=G

h(忽略轮轴摩擦的动滑轮、
滑轮组 )
斜面:W

=f L
3、总功: 定义:有用功加额外功或动力所做的功
公式:W

=W
有用
+W

=FS= W
有用
/η
斜面:W

= fL+Gh=FL
4、机械效率:① 定义:有用功跟总功的比值。
W
有用
② 公式:
=
η
W


Gh

=
η
FL

Gh
=
G

=
=
η
Gh
FS
Fh
F
Gh

=
Gh
G

=
斜 面:
η
FS
F2
=
2F
Gh

4 32
G
=
η
FS
=
Gh
=
Fn
nF


定滑轮:

动滑轮:

滑轮组
③ 有用功总小于总功,因此机械效率总小于1 。通常
用 百分数 表示。某滑轮机械效率为60%表 示有
用功占总功的60% 。
④提高机械效率的方法:减小机械自重、减小机件间的
摩擦。
5、机械效率的测量:
W

Gh
=
η
W

=

FS

① 原 理:
②应测物理量: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
③器 材:除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需 刻度尺、
弹簧测力计。
④步骤:必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高,目的:保
证测力计示数大小不变。
⑤结论:阻碍滑轮组机械效率高低的要紧因素有:
5 32


A动滑轮越重,个数越多则额外功相对就多。
B提升重物越重,做的有用功相对就多。
C 摩擦,若各种摩擦越大做的额外功就多。
绕线方法和重物提升高度不阻碍滑轮机械效率。
四、功率:

1、定义:单位时刻里完成的功
2、物理意义:表示做功快慢的物理量。
=
W
P
t
3、公式: = Fv
4、单位:主单位 W 常用单位 kW mW 马力
换算:1kW=10W 1mW=10 W 1马力=735W
某小轿车功率66kW,它表示:小轿车1s 内做功66000J
5、机械效率和功率的区不:
功率和机械效率是两个不同的概念。功 率表示做功的快慢,
即单位时刻内完成的功;机械效率表示机械做功的效率,即所做
的总功中有 多大比例的有用功。


五、例题(A组)

36
6 32


1、小明用100N的力踢一个重5N的足球,球离脚后在水平草地
上向 前滚动了20m.在球滚动的过程中

A. 小明对足球做功
2000J B.重力对足球
做功100J

C. 小明对足球做功
2100J D.小明和重力
对足球做功差不多上0J

2、以下事例中,重力做功的是

A. 跳水运动员下
落 B.皮划艇在平静
水面快速滑行

C.花样滑冰运动员在水平的冰面上滑动 D.举重运动员把杠
铃举起后停在空中静止不动

3、做值日时,小阳将一桶水从一楼提到二楼。此过程中,关于
做功的讲法正确的是 ( )

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A.对桶做的功是有用功 B.对水做的功是有用功

C.对水做的功是额外功 D.克服自身重力做的功是总功

4、如图所示,在大小为500 N的拉力F作用下,滑轮组将800 N
的重物提升了1 m。在此过程中:

A.做的有用功是500
J B.做的总功是800 J;

c.滑轮组的机械效率是62.5%; D.滑轮组的机械效率
是80%.


5、关于功、功率、机械效率的理解,下列讲法中正确的

( )

A.功率大的机器做功一定多 B.做
功快的机器功率一定大

C.做功快的机器机械效率一定高 D.做有
用功多的机器机械效率一定高

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6、关于功率概念的理解,下列讲法中正确的是( )

A.功率大的机械做的功多 B.功率大的机械做
功时用的时刻少

C.单位时刻内完成的功越多,则功率越大 D.省力多
的机械功率大
< br>7、售货员用120N的水平力,推着500N的售货车在水平路面上
前进了30m,用了40s 的时刻,则它所做的功和功率分不为:

A、3600J,
375W
B、3600J,90W

C、1800J,
465W ;
D、1500J,375W.


六、练习(A组)

1、下列现象中,力没有对物体做功的是

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A.用力将铅球掷
出 B.将
书包背上楼

C.骑自行车匀速前
进 D.人提着
水桶在水平路面上行走

2、下列几种情况下,没有力对物体做功的是( )
A. 在光滑水平面上匀速运动着的小球
B. 某人从山脚跑到了山顶
C. 汽车沿着斜面向上匀速行驶
D. 起重机吊着重物匀速下降

3、在下面的哪个情景中,人对物体做了功

A.小强举着杠铃静止不
动 B.小明用力搬石头,但没
有搬动

C.小华背着书包静立在原地 D.小
红把物理书从抽屉中拿到课桌上

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4、在下列哪一种情况下力对物体是做了功的( )。

A.用力推讲台,讲台没有
动. B.人提水桶沿水平地面行
走.

C.沿斜坡方向把物体拉上
去. D.天花板上的电线吊着电
灯.

5、下图所描述的力,对物体做功的是


6、某人背一个重50N的书包从一层匀速上到二层,每层楼高3m、
楼梯长5m, 则人肩的力对书包做功

A.150J B.600J
C.200J D.250J

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7、搬运工人用200牛顿的水平力,把重700牛顿的物体,沿水
平地 面推动5米远.在此过程中,工人做的功为:

A. 4500焦; B.3500
焦; C. 1000 焦; D.2500焦.

8、某 同学把一本初中物理课本从课桌旁的地面上拿到桌面上,
则该同学对物理课本所做功的大小最接近于:< br>
A.0.2J; B.2J;
C.200J; D.2000J.

9、放学后,某同学背着重40N的书包沿水平路面走了200m,又登上大约10m高的四楼才回到家,则他在回家的过程中对书包所
做的功约为:

A 0J B 400J
C 2000J
D 2400J.

10、晓亮同学从地面走上10m高的四楼教室,可能他克服重力做
的功约为:

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