中考物理总复习：功 功率 机械效率（提高）知识讲解.pdf

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1、1 总 复习：功 功率 机 械效 率（提高）【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）做功 的两 个必 要因 素 是：作 用在 物体 上的 力；在力的 方向 上通 过的 距离。（2）物体 在力 的方 向上 通 过了一 段距 离是 指距 离与 力具有 同

2、向 性和 同 时 性。（3）不做 功的 三种 情况 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”。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”。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”。（4）公式：W Fs，（5）单位：焦耳(J)，（6）功的 原理：使 用任 何 机械都 不省 功。考点二、功率 物理学 中，为了 表示 做功 的快慢 而建 立起

3、 功率 的概 念。2 要点诠释：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、定义 式：tWP 4、国际 单位：瓦 特，简称瓦，符 号 W；常 用单 位还有 千瓦（kW）、毫 瓦（mW）等等。1kW=1000W，1W=1000mW，1W=1J/s 5、推导 公式：FvtFstWP 考点三、机械效率（高清 课堂力学 5：功和机械 能机械效率）1、概念：有 用功 与总 功之 比，即 2、影响斜面机械效 率的因 素（高清课堂力学 5：功和机械能影响滑 轮组 机械效率的因素）（1）物体 与斜 面粗 糙 程度相 同时，斜 面倾 角越 大，机 械效 率

4、越 大；（2）斜面 倾角 相同 时，物体 与斜 面粗 糙程 度越 大，机 械效 率越 小。3、滑轮组的机械效 率 不 计绳 重和 轴摩 擦 当 动滑 轮重 一定 时，物重越 大，机械 效率 越大；当 物重 一定 时，动滑 轮重越 大，机械 效率 越小。要点诠释：机 械效 率没 有 单位，小于 1，常 用百 分 数表示。直 接原 因是：机 械内部 有摩 擦力，机 械本 身有重力 等。【典型例题】类型 一、基础 知识 1、体育课 上两 位同学 进行 爬杆比 赛，假 如他 们先后 从同一 根杆的 底端 匀速爬 到顶端。如果 要粗 略比较一 下两 人做 功的 大小，需要 知道 的物 理量 是（）A 爬

5、杆 的速 度 B 爬杆的 时间 C 两 人的体 重 D 杆 的具体 高度【思路 点拨】做功 的两 个 必要条 件为：力和 在力 的 方向上 通过 的距 离，题 中 两人爬 杆的 高度 相等，比 较重力的 大小 就可 解答 此题。【答案】C【解析】由 W=Gh 可 知做 功的多 少与 他们 的体 重和 爬杆的 高度 有关，题中所 给的 条件 是他 们先 后从同 一根 杆的 底端 匀速 爬到顶 端，即他 们爬 杆的 高度相 等，3 那么需 要知 道的 物理 量就 是两人 的体 重。【总结 升华】本 题考 查了 功的计 算，弄清 做功 的两 个条件 是解 题的 关键，属 于基础 题。举一反三：【变式

6、】1J 的功 就是（）A 把质 量为 1kg 的物 体 移动 1m 所做 的功 B 把重 1N 的物 体移 动 1m 所做的功 C 在 1N 力 的作 用下，物 体移 动 1m 所做的 功 D 在 1N 力的 作用 下，物 体在力 的方 向上 移 动 1m 时，此 力对 物体 做的 功【答案】D 2、（2015 德阳）下 列关 于 功、功 率、机械 效率 的说 法正确 的是（）A 做功 多的 机器 机械 效 率一定 高 B 功率 小的 机器 做功 慢 C 机械 效率 高的 机器 功率 一定大 D 功率 大的 机器 做功 时 间一定 短【思路 点拨】功率 是描 述物体 做功 快慢 的物 理量，它

7、等 于单 位时 间内 所做 的功，功率 大则 做功 快；功率与效 率大 小没 有关 系；机 械效 率反 映了 机械 的 性能优 劣，是 有用 功与 总 功的比 值；机 械效 率与 做 功多少没 有直 接关 系。【答案】B【解析】A、有用 功与 总功 的比值 叫机 械效 率，故机 械效率 与做 功的 多少 无关，此选 项错 误；B、功率 反映做功 的快 慢，功率 大则 做功快，功 率小，则 做功 慢，此 选项 正确；C、机械 效率与 机械 功率 大小 没有直接关 系，此 选项 错误；D、功率等 于功 和做 功时 间 的比值，时间 短，功 多少 不确定，功率 大小 不确 定。此选项 错误。【总结

8、升华】本 题考 查功、功率、机 械效 率 概 念的 理解。举一反三：【变式】功 的原 理告 诉我 们，在 使用 机械 时（）A 使用 任何 机械 都 能省力，但 不能 省功 B 有些 机械 可以 省力，有些 机械 可以 省功 C 使用 任何 机械 都可 以省力，但 不能 省距 离 D 有些 机械 可以 省 力，有 些机 械可 以省 距离，但 都不 能省 功【答案】D 3、如图 所示，用 一滑 轮组 拉着重 为 的汽车 沿水 平方 向匀速 移动，汽 车所 受的 阻力为 车重的 0.03 倍，此 时要 在绳 端 加一 F=1000N 的 水平 拉力，汽车 移动 的速 度 为 0.2m/s，走 了

9、1min，试求：汽车克 服摩 擦力 做了 多少 功；绳自 由端 拉 力 F 的功率？（滑 轮和 绳的 自重 不计，绳足 够长）。【思路 点拨】本 题考查 了 学生对 速度 公式、功的 公 式的掌 握和 运用，能根 据 滑轮组 的结 构得 出承 担物 重4 的绳子 股数（直 接从 动滑 轮上引 出的 绳子 股数）是 本题的 突破 口，灵活 运用 公式是 关键。【答案】28800J 600W【解析】汽 车受 力如 图所 示，由 于汽 车匀 速移 动，故物体 受平 衡力 作用，因 此动滑 轮对 汽车 的拉 力；汽 车 运 动 时 间 为 1min=60s，则 车 运 动 距 离L=vt=0.2m/s

10、 60s=12m，所以克 服摩 擦力 做功。因为 拉车 的绳 子段 数n=3，所 以绳 子自 由端 移动的 距离 为：s=nL=3vt=36m。1 分钟 内拉 力做 功W=Fs=1000N 36m=36000J，P=W/t=36000J/60s=600W。【总结 升华】熟 记公 式 灵 活运用 公式，是 学习 物理 所必须 的。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 W 1，功率为 P 1；若仍 用水 平 力 F 拉 M 在 光滑 的水 平地面上运 动相 同的

11、 距离，F 做功 为 W 2，功率 为 P 2。那 么（）A W 1 W 2；P 1 P 2 B W 1 W 2；P 1 P 2 C W 1 W 2；P 1 P 2 D W 1 W 2；P 1 P 2【答案】B 4、下图 是小 明同 学斜 面机 械效 率跟什 么因 素有 关的 实验装 置。实验时 他用 弹簧 测力 计拉 着同一 物 块 沿粗 糙程 度相 同的斜 面向 上做 匀速 直线 运动。实验 的部 分数 据如下：实验 次数 斜面的 倾斜程 度 物块重 量 G/N 斜面高 度 h/m 沿斜面 拉力 F/N 斜面长 s/m 机械效 率 1 较缓 10 0.1 5.0 1 2 较陡 10 0.3

12、 6.7 1 45 3 最陡 10 0.5 8.4 1 60 小明 探究 的是 斜面 的机 械效率 跟 的 关系。在第1 次实 验中，斜 面的 机械效 率为，物块和斜面 的内 能增 加了 约 J。分析 表格 中数 据可 以得 出结论：在 斜面 粗糙 程度 相同时，斜 面越 陡，机械 效率越。若 要探 究斜面机 械效 率跟 斜面 的粗 糙程度 的关 系，应保 持 不 变。【思路 点拨】（1）影响 斜面 机械 效率 的因 素有：斜面 的粗 糙程 度和 斜面 的倾斜 程度，题 中保 证了 粗糙程度一 定而 倾斜 程度 不同，当然 是探 究斜 面机 械效 率和斜 面倾 斜程 度的 关系；5 斜面的 机

13、械 效率 可以 根据FsGhWW 总有用 求出；物块和 斜面 增加 的内 能，就等于 物块 克服 与斜 面之 间的摩 擦力 所做 的功，即 额外功，W 额=W 总-W 有用；（2）分析 表格 中的 数据，看斜面 的机 械效 率随 倾斜 程度的 增大 如何 变化，从 而得 出 结论；要探究 斜面 机械 效率 和倾 斜程度 的关 系，就要 采用 控制变 量法 控制 斜面 的倾 斜程度 一定。【答案】斜面 的倾 斜程 度 20 4 高 斜 面 的倾斜 程度【解析】（1）从题 意可 知，实 验过 程中 保持 斜面 的 粗糙程 度和 物块 重力 相同，只 改变 斜面 的倾 斜程 度，所以小 明探 究的

14、是斜 面的 机械效 率与 斜面 的倾 斜程 度的关 系；在拉 着木 块沿 斜面上 升的 过程 中，要 克 服木块与 斜面 的摩 擦力 而做 功，消 耗了 机械 能转 化为 内能，根据 表格 中提 供的 数据可 得=20%；（2）从数 据可 以看 出，斜面 的倾 斜程 度越 陡，拉木块 向上 的力 越大，斜 面的机 械效 率越 高。【总结 升华】解答 此题 我 们要知 道：影 响斜 面机 械 效率的 因素、做功 改变 物 体内能、控制 变量 法的 使 用、斜面机 械效 率的 计算，是 一道综 合题。举一反三：【变式】有两 个人 利用 斜面 共同将 木箱 拉上 汽车，为了 提高斜 面的 机械 效率

15、，下列 做法中 可取 的是（）A 以 较快 的速 度将 木箱 匀 速拉上 汽车 B 以 较慢 的速 度将 木箱 匀 速拉上 汽车 C 改 由一 个人 将木 箱匀 速 拉上汽 车 D 板 长不 变，改用 光滑 的 斜面板，将 木箱 匀速 拉上 车【答案】D 类型 二、知识 运用 5、如图 所示，滑轮 组在 拉 力 F1 的作 用下，拉 着重300N 的 物体A 以1.5m/s 的 速度在 水平 面上 匀速移动，滑轮 组的 机械 效率 为 80%，物体 A 匀 速运 动 时受的 阻力 为 56N，拉力 F1 的功率为 P1。若滑轮组在拉力 F2 的 作用 下，拉着 物 体 A 以 0.5m/s 的

16、 速度 在此 水平面 上 匀 速 移 动，拉 力 F2 的功率为 P2。滑轮自重和绳重 忽略 不计，则 下列 说法正 确的 是（）A F1=168N，P1=225W B F2=210N，P2=35W CF2=3F1，P1=P2 D F1=F2，P1=3P2【思路 点拨】（1）对动 滑 轮进行 受力 分析，向左 拉 的有三 段绳 子，向 右的 有 一段，而 拉力F 是 向右 的，物体是 向左 的，故拉 力端 移动的 距离 是物 体移 动距 离的三 分之 一，拉力 端移 动的速 度也 是物 体移 动 速 度的三分 之一。（2）题目 已知 机械 效率 为80%，可 对机 械效 率推 导为：。（3）因

17、题 目已 知物 体移 动 的速度，故 对拉 力功 率的 公式可 推导 为：。【答案】BD【解析】6【总结 升华】本 题在滑 轮 组的计 算题 中属 于难 度较 高的，不仅 滑轮 组的使 用 方式与 平常 不同，而且 涉 及的物理 量多，对 机械 效率、功率 等公 式都 要求 能进 行熟练 推导，值 得注 意的 是对于 滑轮 组的 机械 效 率，在机械 装置 和提 升的 重物 都不变 的条 件下 滑轮 组的 机械效 率保 持不 变的，这 是本题 的解 题关 键。6、（2015 达州）某工 人用 如图所 示的 装置 把一 重 为 1200N 的 箱子 从斜 面底 端 匀速拉 到顶 端用 时 10秒

18、，已知 斜面 长 6m、高 2m，此装置 的机 械效 率为 80%（滑轮 重、绳重、滑轮 与绳之 间的 摩擦 均不 计）。求：（1）拉力 F；（2）拉力 F 做功的 功率；（3）箱子 和斜 面间 的摩 擦 力。【思路 点拨】（1）因 为是 动滑轮，所 以根 据 s=2s 求出拉 力移 动距 离；根 据 W=Gh 求出 有用 功，根据 计算此 时的 拉力。（2）根 据 W=Fs 求出拉力 做的 总 功，根 据 P=W/t 求 出功 率；（3）求出 克服 摩擦 力做 的额外功，根 据 W=fs 求出 摩擦力。【答案】（1）拉 力 F 为 250N（2）拉力 F 做功的 功 率为 300W（3）箱子

19、 和斜 面间的 摩擦 力 为 100N【解析】（1）由 图可 知滑 轮装置 是一 个动 滑轮，绳 端移动 的距 离：s=2s=26m=12m；有用功：W 有用=Gh=1200N2m=2400J；根 据=可得，所 以 F=250N。（2）拉力 做的 功：W 总=Fs=250N12m=3000J，拉 力 的功率：P=300W；（3）因为 W 总=W 有用+W 额，所以 克服 摩擦 力做 的额 外功：W 额=W 总 W 有用=3000J 2400J=600J，根据 W=fs 可得，摩 擦力 f=100N。【总结 升华】主 要考 查的 是学生 对功 率、有用 功、总功、额外 功、机械 效率 计算公 式

20、的 理解 和掌 握。7 举一反三：【变式】利 用如 图所 示的 动滑轮 将重 为 G 的物 体匀 速地拉 上斜 面，设斜 面长 为 L，高为 h，滑轮 的 重 力及摩擦 力均 不计，根 据功 的原理，则 拉力 为（）【答案】C 7、如图 所示，用 滑轮 组提 升水中 的物 体 A，若 物体 的质量 为 140kg，体积 为 60dm3，滑轮组 的机械效率 为 80%，取 g=10N/kg，不 计绳 重及 轮与 轴的 摩擦，求（1）物体 A 在水 中被 匀 速提升 时，拉 力 F 是多大？（2）如 果动 滑轮 挂钩 用钢 丝绳与 物 体 A 相 连，而 连 接滑轮 组的 绳子 所能 承受 的最大

21、 拉力为 350N，当 物体 露出 水的 体积多 大时 绳子 会断？【思路点 拨】（1）首先 我 们先来判 断承担 重物的 绳 子股数，很明显 绳子股 数 是 4，接 着我们要 思考，这4 段 绳子 承 担的是 物重 吗？物 体 A 浸 没在水 中，必然 要受 到水 对 它的浮 力，所以 这 4 段 绳子 承担 的是 重力（包 括动 滑轮 重、绳 重及摩 擦）和 浮力 的差 值。这 是解 答本题的关 键。然后 根据 滑轮 组机械 效率 的计 算公 式，推导得 出得：，而 F 浮=液V 排g。（2）“滑 轮组 绳索 能承 受 到最大 拉力 为 3 50N”也 就 告诉了 我们 绳子 的拉 力 按

22、350N 进行 计算。同样，根据上面 的公 式即 可求 出 F 浮，继而 求 出 V 排，再 用V 物 减去V 排 即 为露 出水 面的 体 积。【答案 与解 析】（1）物体 A 在水 中受 到 的浮力 F浮 水gV排 1 103kg/m3 10N/kg 60 10-3 m3600N 动滑 轮上 有四 股 绳子，提升 时，绳子 自由 端移动 距离 是重 物上 升高 度的 4 倍，即 s=4h，因此在水中 匀速 提升 时的 机械 效率 可得：250N（2）设动 滑轮 重为 G 0，由匀 速上 升的 力的 平衡 条件有 4F G 0 G F浮 得 G 0 4F F浮 G 4 250N+600N-1400N=200N 当绳 子拉 力达 最 大值 F m=350N 时，设物 体 部分露 出水 面后 浮力 变 为 F浮，同理 4F m=G 0+G-F浮 得 F浮 G 0 G 4F m 200N+1400N 4 350N=200N 8 由于 所以 露出 水面的 体积 为 40dm3【总结 升华】这 道题 是浮 力和机 械效 率综 合在 一起 的计算 题，是我 们初 中力 学中比 较难 的题 目。