人教版八年级物理下册功和能专题

功和能
教学目标：运用功、功率的公式进行计算
教学重点：受力分析
教学难点：机械效率的计算及实际应用
知识点一：功
1. 力学里所说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。

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。

知识点二：功的原理
1. 内容：使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功；即：使用任何机械都不省功。

2. 说明：
①功的原理是一个普遍的结论，对于任何机械都适用。

②功的原理告诉我们：使用机械要省力必须费距离，要省距离必须费力，既省力又省距离的机械是没有的。

③使用机械虽然不能省功，但人类仍然使用，是因为使用机械或者可以省力、或者可以省距离、或者可以改变力的方向，给人类工作带来很多方便。

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理想斜面遵循功的原理；
③理想斜面公式：FL=Gh，其中：F：沿斜面方向的推力；L：斜面长；G：物重；h：斜面高度。

如果斜面与物体间的摩擦力为f，则：FL=fL+Gh；这样F所做的功就大于直接对物体所做的功Gh。

知识点三：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 总－W 额=ηW 总 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 额=W 总－W 有用=G 动h （忽略轮轴间摩擦的动滑轮、滑轮组） 斜面：W 额=fL
3. 总功：定义：有用功加额外功或动力所做的功
公式：W 总=W 有用＋W 额=Fs= W 有用／η 斜面：W 总= fL+Gh=FL
4. 机械效率：①定义：有用功跟总功的比值。

公式：W 总=W 有用＋W 额=Fs= W 有用／η 斜面：W 总= fL+Gh=FL 知识点四：功率
1. 定义：物体在单位时间里完成的功。

2. 物理意义：表示物体做功快慢的物理量。

3. 公式：FV t
W
P ==
4. 单位：主单位W ；常用单位kW 、马力。

随堂演练
例1. 如图所示，李晶同学将放在课桌边的文具盒水平推至课桌中央，她针对此过程提出了如下的猜想。

你认为合理的是（ ）
A. 文具盒所受重力对它做了功
B. 文具盒所受支持力对它做了功
C. 文具盒所受的推力F 对它做了功
D. 在此过程中没有力对文具盒做功
变式练习1.如图所示的四个情景中，人对物体做功的是
例2. 如图所示，用动滑轮将重为900N的物体匀速提升2m，不计摩擦和滑轮重，所施加的拉力F=_______N，这一过程中拉力F做功______J。

变式练习2.一个木箱在100N的水平拉力F的作用下，在10s时间内沿水平地面前进了5m。

求：（1）拉力F对木箱所做的功；（2）拉力F做功的功率。

例3.一个木箱在200N的水平拉力F的作用下，以0.5m/s的速度前进了10m。

求：（1）拉力F对木箱所做的功；（2）拉力F做功的功率。

变式练习3.小刚在2s时间内将重200N的沙袋举高了1m. 求：
（1）小刚对沙袋所做的功；（2）小刚做功的功率。

例4.如图所示，工人利用滑轮组提升矿井中重420N的物体A，用F=250N
的水平拉力匀速拉动绳子，在10s内将重物提升5m。

（不计绳重及轴摩擦）
（1）求：滑轮组的机械效率。

（2）若用此滑轮组以相同的速度匀速提升重720N的物体B，则此时工人做
F
功的功率多大？
变式练习4.图9是小明用滑轮组提升水中物体A的示意图。

当物体A完全在水面下被匀速提升的过程中，小明对绳子竖直向下的拉力为F1，滑轮组的机械效率为η1；当物体A完全露出水面且静止时，小明对绳子竖直向下的拉力为F2，滑轮组的机械效率为η2。

已知物体A重780N,体积为0.01m3,动滑轮重120N，不计绳重、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力。

求：（1）F1与F2；（2）η1与η2。

A
图9
例5如图是小明用滑轮组提升水中物体A的示意图。

当物体A完全在水面下被匀速提升的过程中，物体A所受浮力为80N，小明对绳子竖直向下的拉力为F1，水平地面对小明的支持力为N1。

当物体A有1/2的体积露出水面且静止时，小明对绳子竖直向下的拉力为F2，水
平地面对小明的支持力为N2。

已知动滑轮所受重力为120N，小明所受重力为
600N，N1：N2=13：12。

不计绳重、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力。

求：
（1）F1;（2）物体A的密度。

A
变式练习5.（08年北京中考）40.如图是一个上肢力量健身器示意图。

配重A受到的重力为1200N，其底面积为5×10－2m2。

B、C都是定滑轮，D是动滑轮；杠杆EH可绕O点在竖直平面内转动，OE∶OH＝2∶5。

小成受到的重力为600N，他通过细绳在H点施加竖直向下的拉力为T1时，杠杆在水平位置平衡，小成对地面的压力为F1，配重A受到的拉力为F A1，配重A对地面的P1为
6×103pa。

小成在H点施加竖直向下的拉力为T2时，杠杆仍在水平位置平衡，小成对地面的压力为F2，配重A受到的拉力为F A2，配重A对地面的压强P2为4×103pa。

已知F1∶F2＝20∶19，杠杆EH和细绳的质量均忽略不计。

求：
（1）拉力F A2；（2）拉力T2；（3）动滑轮D受到的重力G D。

练习：
1.（09广西百色市）氢能被视为未来的理想清洁能源。

随着科技的不断进步，现在从植物中提取氢的效率越来越高，可以从34kg干燥的植物中提取lkg的氢。

(1)目前的节能小轿车每百公里耗油量可以降到5L，则这种节能小轿车每百公里消耗的汽油是多少kg?
(2)如果汽车发动机使用氢能源来工作，效率可以达到60%。

若一辆氢能源小轿车在从桂林
行驶到百色大约700km的路程上获得的平均牵引力为8.4×l02N，则它从桂林行驶到百色需要
=0.71×l03 kg/m3；q氢=1.4×l08J/kg；lL= ldm3)
消耗的氢大约是多少kg? (ρ
汽油
2.（09荆州）建筑工地上常用电动机通过“龙门吊”提升重物,电动机带
动绕有钢索的轮轴转动,与钢索相连的重物就被匀速提升,如图所示.如果
轮轴的周长L=40cm,电动机带动轮轴每秒钟转1圈,被提升的重物质量
m=600Kg,电动机的电功率P=4KW, g=10N/Kg求:
(1).在1min内重物被提升的高度;
(2).在1min内钢索对重物所做的功;
(3).这套设备的机械效率为多少?
3.（09宜昌）小明的爸爸新买了一辆小汽车，如图8所示，小明坐着这辆汽车匀速行驶144 km，用时2h，消耗汽油9kg，其发动机的功率为23kW。

请运用所学的知识解答下列问题。

（汽油的热值为
4.6×107J/kg）
（1）汽车匀速行驶时所受的牵引力是多大？（2）汽车发动机的效率是多少？
（3）观察小汽车的外型，判断小汽车在水平路面高速行驶和静止时，对地面压力哪一个大？为什么？
图8。