2020年江苏中考物理专题复习第十一章简单机械和功第2节 功 功率 机械效率

(2)二是物体要在力的方向上通过一定的_距__离___.
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第2节 功 功率 机械效率
6.不做功的三种情况
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示意图
有距离无力
有力无距离
物体在水平方向不
特点
物体受力,但静止
受力,因惯性而动
踢出去的足球,人对
举例 足球没有做功
推未动,搬而未起
力与距离垂直 有力有距离,力的方向与运 动的方向垂直 人提水桶水平前进,提水桶 的力和水桶的重力不做功
方法指导
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物理量 简单机械
有用功
总功
机械效率
物体G上升高 度为h,所做的 功W有用=Gh
拉力F移动s,所做的功 W总=Fs(s=h,适用于等
臂杠杆和定滑轮)
W 有用 100%
W总 Gh 100%
Fs G 100%
F
第2节 功 功率 机械效率
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物理量 简单机械
有用功
总功
机械效率
拉力F移动s,所做
的功W总=Fs. s 物体G上 nh(n为绳子承担物重的 升高度为h, 段数) 所做的功
W有用=Gh 拉力F移动s,所做
的功W总=Fs
W 有用 100%
W总 Gh 100%
Fs G 100%
nF
W有用100%
W总 Gh100%
Fs
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1.功的分类
(1)有用功:无论是否使用机械,_必__须__做____的功,叫有用功,用W有用表示 (2)额外功:使用机械时,并非我们需要又不得不做的功叫做额外功,用W额外表示 (3)总功:总功等于_有__用__功___与_额__外__功___之和,用W总表示,即W总=_W__有_用__+_W__额_外__. 2.机械效率
第2节 功 功率 机械效率
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重难点突破
栏
实验突破--科学探究素养提升
目
导
实验1 探究影响滑轮组机械效率的因素
航
实验2 探究影响斜面机械效率的因素
思维导图
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不做功的三种情况：踢出去的足球； 搬而未起；人提水桶水平前进
定义 做功的两要素 功
功的计算
定义 公式 物理意义
功率
功 功率 机械效率
t表示做功所用的时间,单位为s;
P表示做功的功率,单位为W,1 W=1 J/s;
4.推导式:P=Fv(仅适用于匀速直线运动)
5.常考的功率:a.普通中学生跑步上五楼的功率约为150 W;
b.中学生骑自行车的功率为60~80 W.
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三、机械效率
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【提出猜想与假设】 1. 滑轮组的机械效率可能与物体的重力、动滑轮的重力有关 【设计与进行实验】
2. 实验原理： W有 100%
W总
实验视频见 超值配赠
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4. 滑轮组绕线方法：确定承担动滑轮及物重的绳子段数n＝ s ，根据“奇动偶定” h
确定绳子的起点，当n为奇数时，绳子以动滑轮为起点；当n为偶数时，绳子以定 滑轮为起点[宿迁2017.21(1)] 5. 弹簧测力计拉动方式：竖直方向匀速缓慢拉动，从而保证拉力的大小等于弹簧 测力计的示数[宿迁2014.21(1)] 6. 控制变量法的应用 (1)探究滑轮组的机械效率与所吊重物重力大小的关系：控制同一滑轮组的绕线 方式相同，改变滑轮组所吊钩码的数量 (2)探究滑轮组的机械效率与动滑轮重力大小的关系：控制滑轮组所吊钩码的数 量相同，改变动滑轮的数量或换用重力不同的动滑轮 7. 表格设计和数据记录
(2)上升过程中起重机的拉力对集装箱做功的功率；
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(3)水平移动过程中起重机的拉力对集装箱做的功
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解：(1)集装箱的重力G＝mg＝5×103 kg×10 N/kg＝5×104 N
匀速提升集装箱时，起重机的拉力等于集装箱的重力，
故拉力做功为W＝Fh＝Gh＝5×104 N×10 m＝5×105 J
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3.拓展:
重力做功W=__G__h_
摩擦力做功W=___fs__
4.常考的功:
a.将地面上的物理课本捡起来放桌子上,人对课本做的功约为1.6 J;
b.从地面上拿起一个鸡蛋,缓缓举过头顶,做功约为1 J
5.做功的两个必要条件:
(1)一是对物体要有__力____的作用;
(1)定义:物理学中,将__有__用__功___与__总__功____的比值叫做机械效率,通常用百分数表示.
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W有用 100%
(2)公式: η =___W__总_________ (3)特点:对于实际的机械,由于额外功的存在,总有W有用__＜____W总,因此η_＜__100% (4)提高机械效率的方法： a.滑轮组:对于一滑轮组,增大被提升的物重、减小动滑轮自重、减小机械wk.baidu.com擦等 b.斜面:减小斜面的摩擦(使斜面变得光滑)、增大斜面倾斜角度等
拉力F的大小是25 N，则拉力F的功率是__2_5__W，动滑轮的机械效率是__8_0_%__.
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例4 用如图所示滑轮组匀速提升正方体物体，物体上升的速度为1 m/s，动滑轮 重5 N，不计摩擦和绳重．物体棱长为0.1 m，密度为2×103 kg/m3.求 (1)物体的质量； (2)绳端的移动速度；要将重物提高到6 m的位置，绳 端拉力及拉力所做的功； (3)作用在绳端的拉力为6 N时，物体对水平地面的压强； (4)匀速提升该物体时滑轮组的机械效率．
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F
例1题图
第2节 功 功率 机械效率
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(5)根据表格中的数据分析可知： ①随着物重的增大，额外功__变__大____(选填“变小”“不变”或“变大”)，原因是 _随__着__物__重__的__增__加__，__滑__轮__与__轴__之__间__的__摩__擦__力__增__大__，__克__服__摩__擦__力__做__的__额__外__功__增__加____. ②要提高同一滑轮的机械效率，可以采取__增__大__所__提__物__体__的__重__力______的措施 ③通过比较2、4两次实验数据可得出结论：___不__同__滑__轮__组__提__升__相__同__重__物__时__，__动__滑___ _轮__越__轻__，__滑__轮__组__机__械__效__率__越__高_______________________________________________.
第2节 功 功率 机械效率
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二、功率 1.定义:物理学中,将_功___与__做__功__所__用__的__时__间____的比,叫做功率. 2.物理意义:表示物体做功的_快__慢___在数值上等于单位时间内所做的功.
3.公式：P=_______ W表示某力做的功,单位为J;
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W有 100% G物 100%= 20N 100%=80%
W总
nF
2 12.5N
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例5 如图所示，斜面长s＝8 m，高h＝3 m．用平行于斜面F＝50 N的拉力，将
重力为G＝100 N的物体，由斜面的底端匀速拉到顶端，用时t＝10 s．求：
(1)有用功W有； (2)拉力做功的功率P；
(2)拉力做功的功率为P＝ W Fh ＝Fv＝5×104 N×0.5 m/s＝2.5×104 W tt
(3)水平移动过程中起重机的拉力方向竖直向上，集装箱运动方向为水平方向，
拉力和运动方向垂直，故水平移动过程中拉力对集装箱不做功，即做功为0
第2节 功 功率 机械效率
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二、机械效率的相关计算(徐州4考，宿迁4考，盐城3考，淮安5考)
例2 如图所示，用竖直向上的力匀速拉动弹簧测力计，使挂在杠杆OAB下面的 物块缓慢上升至虚线位置，测力计的示数F为__2_._5____N，测力计上升的高度s 为0.2 m．物块重G为1.5 N，物块上升的高度h为0.3 m，则此杠杆的机械效率为 __9_0_%____．
例2题图
例3题图
例3 如图所示，用动滑轮把重为40 N的物体A以0.5 m/s的速度匀速提升，用时4 s，
0.1
0.6
0.3
55.6
0.1
1.0
0.3
66.7
0.1
0.3
0.1
1.2
0.3
55.6
第2节 功 功率 机械效率
基础训练 (1)根据表格中的数据，在图甲中画出滑轮组的绕绳方法 (2)实验中应沿竖直方向__匀__速____缓慢拉动弹簧测力计． (3)小明发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不 稳定，应该静止读数．你认为他的想法_不__正__确___(选填“正 确”或“不正确”)，因为他没有考虑到__摩__擦__力__对滑轮组 机械效率的影响． (4)第三次实验时，测力计示数如图乙所示．此时绳端受到 的拉力为__1_.8___N，滑轮组的机械效率为__7_4_.1___%
第2节 功 功率 机械效率
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(3)当作用在绳端的拉力F1为6 N时，物体所受的拉力
F拉＝nF1－G动＝2×6 N－5 N＝7 N
此时物体对地面的压力F压＝ G物－F拉＝20 N－7 N＝13 N
对地面的压强p＝ F压 = 13N ＝1 300 Pa S 0.1m0.1m
(4)匀速提升该物体时滑轮组的机械效率
定义
公式 机械效率 机械效率总小于1
提高机械效 率的方法
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考点清单
一、功
1.定义：物理学中,把力与物体在力的方向上通过的距离的__乘__积__称为机械功,简
称功.
2.公式：W=___F_s___
F表示力,单位为N;
s表示物体在力的方向上通过的距离,单位为m; W表示功,单位为J,1J=__1____N∙m;
例4题图
第2节 功 功率 机械效率
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解：(1)物体的体积V＝0.1 m×0.1 m×0.1 m＝1×10－3 m3 物体的质量m＝ρV＝2×103 kg/m3×1×10－3 m3＝2 kg (2)由图可知，有2股绳子承担物重，n＝2 v绳＝nv物＝2×1 m/s＝2 m/s 物体匀速上升，有nF＝G物＋G动，物体重力G物＝mg＝2 kg×10 N/kg＝20 N 即2F＝20 N＋5 N，解得F＝12.5 N 绳端拉力所做的功W＝Fs绳＝ F×2s物＝12.5 N×2×6 m＝150 J
(3)物体受到的摩擦力f；
(4)该斜面的机械效率η.
例5题图
第2节 功 功率 机械效率
解：(1)有用功W有＝Gh＝100 N×3 m＝300 J
(2)拉力做的总功为W总＝Fs＝50 N×8 m＝400 J
拉力的功率为P＝ W总 100J ＝40 W t 10s
(3)额外功为W额＝W总－W有＝400 J－300 J＝100 J
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重难点突破
一、功 、功率相关计算(徐州2考，宿迁必考，盐城4考)
例1 用起重机将质量为5 t的集装箱以0.5 m/s的速度匀速提升了10 m，随后以1
m/s的速度匀速水平移动了5 m(g取10 N/kg)．求：
(1)上升过程中起重机的拉力对集装箱做的功；
第2节 功 功率 机械效率
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【分析数据和现象，总结结论】 8. 功、功率、机械效率的相关计算(宿迁2考) 9. 分析实验表格数据总结结论(宿迁2考) 【交流与反思】 10. 提高滑轮组机械效率的方法：增加物重、减小动滑轮重力、减小机械间的摩擦 11. 弹簧测力计静止时读数的评估：忽略了摩擦力对滑轮组机械效率的影响 12. 增加物重，额外功增大的原因：随着物重的增加，滑轮与轴之间的摩擦力增大， 克服摩擦力做的额外功增加 13. 实验操作中可能存在的不足：实验时没有匀速拉动弹簧测力计，且没有多次进 行实验，得出的结论不具有普遍性 实验结论：在其他条件相同时，物体越重，动滑轮越轻，滑轮组的机械效率越高．
因为W额＝fs，物体受到的摩擦力为f＝ W额 100J ＝12.5 N s 8m
(4)斜面的机械效率为η＝ W有100% 300J ×100%＝75%
W总
400J
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实验突破--科学探究素养提升
实 验 1 探究影响滑轮组机械效率的因素(宿迁2考)
命题点
第2节 功 功率 机械效率
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全国视野分层练
例1 在“探究影响滑轮组机械效率的因素”的实验中，小明用同一滑轮组进 行了三次实验．实验数据如下表
实验 序号
1
动滑轮 重G动/N
0.5
2
0.5
3
0.5
4
1
物重 G/N
1 2 4 2
物体上升的 绳端受到的 绳端移动 滑轮组的机 高度h/m 拉力F/N 的距离s/m 械效率η/%