2021年中考物理一轮复习课件-九上(沪粤版)第十一章 第一课时 功 功率 机械效率

4.1 t货箱的重力:G′=m′g=4.1×103 kg×10 N/kg=4.1×104 N
忽略绳重和摩擦,此时滑轮组的机械效率:η′= ×W1有0用0 %=
W总
= Gh×100%= ×G1 00%=
Gh G动h
G G动
4.1×11004 0N%=82%
4.1104 N 9103 N
×W1有0用0 %
3.测量滑轮组的机械效率: (1)实验原理:_____WW_有_总用___1_0_0%___。 (2)测量物理量。 用___弹__簧__测__力__计____测力,用___刻__度__尺____测量物体上升的高度和绳自由端移动的 距离。 (3)W有用=___G_h___,W总=___F_s___。
1 n
(G+G动)可得动滑轮(含座椅)的重力:
G动=nF-G=3×240 N-600 N=120 N
动滑轮(含座椅)的质量:m动= Gg动
12=0 1N2
10 N / kg
kg
(3)不计绳重和摩擦,该升降座椅装置的机械效率:
η= W有×用100%=
W有×用 100%=
W总
W有用 W额
×1G0h0%=
5.如图所示,举重运动员在0.9 s内将重为1 500 N的杠铃举高1.8 m,则他对杠铃 做的功为___2__7_0_0___ J,功率是___3__0_0_0___ W;杠铃被举在空中停留3 s的时间内, 他对杠铃做功___0___J。
6.某轿车发动机的功率为90 kW,它的物理意义是___该__发__动__机__在__1__s_内__做__9_0__0_0_0__J_ _的__功____;若该轿车在水平地面上以30 m/s的速度做匀速直线运动,则轿车运动过 程中受到的阻力是___3__0_0_0___N。
三、机械效率
1.有用功、额外功和总功:
(1)有用功:我们需要的、有价值的功,记作W有用。 (2)额外功:既无利用价值而又不得不做的功,记作W额外。 (3)总功:动力对机械所做的功,记作W总。 (4)关系:W总=___W_有_用___+___W_额_外___。
2.机械效率: (1)概念:___有__用__功____与___总__功____的比值。 (2)公式:η=_W_W_有总_用__1_0_0_%_。 (3)特点:机械效率总___小__于____100%。
P=
W t
F=ts Fv匀=4
000
N×15
m/s=6×104
W
(3)因为汽车的功率不变,所以在0～10 s内汽车发动机产生的牵引力所做的功:
W=Pt=6×104 W×10 s=6×105 J
【提分必备】 (1)功的计算: ①公式:W=Fs=Gh。 ②需要规避的易错点: a.找准做功的那个力。 b.F、s的对应性:F和s具有同一性、同时性、一致性(方向一致)、统一性(单位 都用国际单位)。 (2)功率的计算公式:P= W =Fv(匀速直线运动时)。
3.功的计算: (1)定义:力对物体做的功等于力与物体在力的方向上移动的距离的___乘__积____。 (2)计算公式:___W_=_F_s___。 4.单位:1 J=___1___ N·m。 5.机械功原理:使用任何机械都___不__省__功____。 6.常考的功:(1)从地上拿起一个鸡蛋,缓缓举过头顶大约做功1 J; (2)将地面上的物理课本捡起放到桌子上,人对课本做的功约为2 J; (3)中学生走到三楼,克服重力做的功约为3 000 J。
【判一判·打“×”或“√”】
(1)只要有力作用在物体上,力就能对物体做功。( × )
(2)力对物体做功越多,其功率越大。 ( × )
(3)机械的功率越大,其机械效率越高。 ( × )来自(4)机械效率η总小于1。
(√)
【教材包装练】 1.如图所示,其中对物体做功的是___(_a_)_(_b_)___;没有做功的是___(_c_)___,原因是 没有在___力__的__方__向____上移动距离。
Gh G动h
= 600 N×100%=83.3%
600 N 120 N
×100G%
G G动
2.(2020·荆州中考)质量为1.8 t的小汽车陷入泥泞中,在大家都一筹莫展的时 候,聪明的小红很快想到了办法,利用所学的滑轮组知识,带领大家将小汽车顺利 拉出。如图,若小汽车所受阻力为车重的0.2倍,滑轮组的机械效率为80%(g取10 N/kg)。求:
解: (1)v= s 3=m0.33 m/s
t 9s
(2)F=G=mg=2 000 kg×10 N/kg=20 000 N
W=Fh=20 000 N×2 m=40 000 J
P=W 40 0=001J0 000 W
t 4 s
考点2 机械效率的相关计算 【示范题2】(2020·黔南州中考)如图所示,某建筑工地用起重机将质量为3.6 t 的货箱以0.5 m/s的速度匀速提升,吊臂上的滑轮组如图所示,若忽略绳重和摩擦, 该滑轮组的机械效率为80%,(g取10 N/kg)求:
t
【变式训练】 1.(2020·天门中考)如图甲,用电动叉车搬运重为5 000 N的货物,从A点水平移 动到B点,用时20 s;然后从B点匀速提升到C点,又用时5 s,搬运过程中货物始终 水平放置,各点间距离如图乙所示。求:
(1)叉车在AB段的平均速度; (2)叉车在AB段对货物的支持力做的功; (3)叉车在BC段对货物做功的功率。
二、功率 1.比较做功快慢的方法: (1)做功相同比时间,时间___越__短____,做功越快。 (2)时间相同比做功,做功___越__多____,做功越快。
2.功率: (1)意义:表示物体___做__功__快__慢____的物理量。 (2)概念:___做__功__的__多__少____与___所__用__时__间____的比。 (3)计算公式:___P___W_t ___。 (4)单位及其换算:1 W=___1___J/s,1 kW=___1__0_0_0___W。
(1)在10 s内货箱上升的高度; (2)货箱的重力; (3)吊臂上电动机拉力F的大小; (4)依然利用此机械提升质量为4.1 t的货箱,求此时滑轮组的机械效率。
解: (1)由v= s可得在10 s内货箱上升的高度:
t
h=s货箱=vt=0.5 m/s×10 s=5 m
(2)货箱的重力:G=mg=3.6×103 kg×10 N/kg=3.6×104 N
(3)由图可知,动滑轮上绳子的股数为3,该滑轮组的机械效率:
η= W有用 100% Gh 100% Gh 100% G 100%，
W总
Fs
F 3h
3F
则有:80%=3.6 104
3F
解得:F=1.5×104 N
(4)忽略绳重和摩擦,由F= 13(G+G动),可得动滑轮的重力: G动=3F-G=3×1.5×104 N-3.6×104 N=9×103 N
第十一章 机械功与机械能 第一课时 功 功率 机械效率
柳州双细目表
思维导图·体系构建
梳理主干·速记速填
一、机械功 1.定义:作用在物体上的___力____,使物体在力的方向上移动了___一__段__距__离____, 就说这个力对物体做了机械功。 2.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。
高频考点·疑难突破
考点1 功、功率的相关计算 【示范题1】(2020·雅安中考)一辆汽车以恒定的功率在平直的公路上做直线运 动,其v-t图像如图所示,在第10 s 时速度达到15 m/s,通过的路程为80 m。求:
(1)在0～10 s内汽车的平均速度; (2)设汽车在匀速行驶过程中所受阻力不变,大小为f=4 000 N,则汽车匀速行驶 时的功率; (3)在0～10 s内汽车发动机产生的牵引力所做的功。
(1)奶奶所做的功; (2)动滑轮(含座椅)的质量; (3)该升降座椅装置的机械效率(保留一位小数)。
解: (1)奶奶所做的功:W=Fs=240 N×6 m=1 440 J
(2)爷爷的质量m人=60 kg,则爷爷的重力:
G=mg=60 kg×10 N/kg=600 N
由题图可知n=3,不计绳重和摩擦,由F=
t 5s
2.(2020·桂林中考)某地货运站使用起重装置将一箱援助抗疫的物资吊装到货 运专列上,此箱物资总质量为2 t,吊装时需要提升3 m。如图为物资被提升过程 中高度随时间变化的图像(其中3～7 s是匀速直线提升过程)。求: (1)整个提升过程中,这箱物资的平均速度(结果保留小数点后两位数字); (2)匀速直线提升过程中,起重装置对这箱物资做功的功率。(g取10 N/kg)
解: (1)由题知,在0～10 s内汽车通过的路程s=80 m,
则在0～10 s内汽车的平均速度:v= s 80=m8 m/s
t 10 s
(2)由图可知,10 s后汽车做匀速直线运动,速度
v匀=15 m/s, 此时汽车受到的牵引力和阻力是一对平衡力,大小相等,则牵引力F=f=4 000 N,
汽车行驶时的功率:
(1)小汽车所受阻力f;
(2)绳子自由端拉力F1; (3)树承受的拉力F2; (4)小汽车以0.1 m/s的速度匀速运动时,拉力F1的功率。
解: (1)小汽车所受阻力为车重的0.2倍,所以小汽车所受阻 力:f=0.2G=0.2mg=0.2×1.8×103 kg×10 N/kg=3.6×103N (2)由图可知滑轮组用以克服小汽车阻力的绳子股数n=3。
tt
实验探究·素养提升
主题 测量滑轮组的机械效率 【示范案例】某小组在“测滑轮组机械效率”的实验中得到的数据如表所示,实 验装置如图所示。
滑轮组的机械效率:η= W×有用100%= ×fs1车00%=
W总
F1s绳
则绳子自由端拉力:F1=
f 3
3.6 =1013 .N5×103
3 80%
N
×fs1车00%= ×10f 0%
F1 3s车
3F1
(3)树承受的拉力等于定滑轮上2股绳的拉力之和:F2=2F1=2×1.5×103 N= 3×103 N (4)小汽车以0.1 m/s的速度匀速运动时,绳子自由端的运动速度 v绳=3×0.1 m/s=0.3 m/s,拉力F1的功率: P= W F1=s绳F1v绳=1.5×103 N×0.3 m/s=450 W
解: (1)叉车在AB段的平均速度为:v= s 40=m2 m/s
t 20 s
(2)由于在AB段,叉车对货物的支持力是竖直向上的,移动距离沿水平方向,力的方 向与距离的方向垂直(或沿力的方向没有移动距离),故此过程中支持力不做功,为 0 J; (3)在BC段,支持力做的功: W=Fs=Gh=5 000 N×1.5 m=7 500 J BC段叉车对货物做功的功率: P=W 7 50=01J 500W
W有用 W额
【提分必备】利用简单机械做功的计算
【变式训练】 1.(2020·苏州中考)科技馆里两位老人正饶有兴致地体验升降座椅装置,小明观 察后画出简图(如图)进行研究。若爷爷质量m人=60 kg,奶奶用F=240 N的拉力将 爷爷匀速拉升到顶端,该过程中奶奶手握住绳子向下拉动的总长度s=6 m。不计 绳重和摩擦,g取10 N/kg。求:
2.如图所示,把两个鸡蛋匀速举高1 m,所用的力约等于___1___N,举力所做的功 约等于___1___J。
3.如图所示,要粗测小明同学做“引体向上”时的功率。下面所列的物理量中,
不需要测量的是( B )
A.他的质量
B.单杠的高度
C.每次身体上升的高度
D.做“引体向上”的时间
4.如图所示,两个小孩(大的比小的重)同时从一楼爬到三楼,体重大的人做的功 ___大__于____体重小的做的功;若两人在相同时间内完成爬楼,体重大的做功的功率 ___大__于____体重小的的功率。(均选填“等于”“大于”或“小于”)
7.如图所示,用滑轮组提升重为G的物体,加在绳自由端的拉力为F,不计绳重及
G
摩擦,则动滑轮重为___2_F_-_G___,滑轮组的机械效率为___2_F____。
8.某人利用如图所示的滑轮组提起一个重2 400 N的重物,所用的拉力是500 N, 绳子的自由端拉下4 m,则这个人所做的有用功是___1__2_0_0___ J,总功是 ___2__0_0_0___ J,该滑轮组的机械效率是___6_0_%___。