机械功、机械效率同步练习题及答案

机械功、机械效率

一、知识概述

本周我们学习一个新的物理量一一功。首先介绍什么是功，怎样才算做了功，接着我们探讨做功快慢的问题，引入功率的概念，最后我们讲一讲做功中的效率问题，明确总功、额外功与有用功，引入机械效率的概念，并探究如何来提高机械效率。本周知识与上周所讲的简单机械密切相关，注意我们研究的是机械功。

二、重难点知识剖析

1、力学上的功是指：当一个力作用在物体上，并且使物体在力的方向上通过了一段距离，那么这个力对物体做了功。

2、力学上的功必须具备两个因素：一个是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上通过的距离。

3、功等于力F跟物体在力的方向上通过的距离S的乘积，即W=FS。

4、在国际单位制中，功的单位是焦耳，符号是J, 1J=1Nm。

例1、下列几种情况，关于力对物体做功的说法正确的是（）

A •陷在泥里的马车，两匹马用力拉车，虽然车没被拉动，但马对车做了功

B •在光滑冰面上匀速滑行的冰块，是因为有力对它做功才一直运动的

C.用力扛着一袋M，沿水平方向前进，人对M袋做了功

D.用竖直向下的力压桌面，压力没有做功

解读：

要判断一个力是否对物体做功，主要依据是看是否包含功的两个必要因素，同时具备的才是做功。

选项A中，马虽然对车用了力，但并没有使车在力的方向上移动距离，属于劳而无功”故选项A错；选项B中，冰块在光滑冰面上靠惯性作匀速直线运动，在运动方向上不会受到力的作用，这属于物体通过了距离，但没有力作用的情况，是不劳无功”故选项B错；选项C中，人扛着M袋行走，看起来这一过程既有力又有距离，但移动的距离并不是力的方向上，人施给M袋一个竖直向上的力，而M袋并没有沿向

上的方向移动距离，只是在水平方向上移动了距离，故选项C错；选项D中只有力而

没有发生距离，属于没有做功，故选项D正确。

例2、某人从6m深的井里提起一桶总重为150N的水，并提着这桶水沿水平路面行走50m,再走上一段长为5m，高3m的楼梯。问这个人在这段时间内对水桶共做了多少功？

解读：

功等于力F跟物体在力的方向上通过的距离S的乘积，即W=FS。在计算功的大

小的过程中应注意：式中的F，S是对应的，S一定是在F的作用下在力F的方向上通过的距离。

当人从井里提起这桶水时，人对水桶做了功，做功的大小为

W i=G -h i=150NX6m=900J

当人提着水桶沿水平路面行走50m的过程中，人没有对水桶做功，即W2=0

当人提着水桶走上楼梯时，人对水桶做了功，水桶沿力的方向发生的距离应是楼

梯的高度即W3=G・h2=150NX3m=450J

故人对水桶共做功W=W i + W2+ W3=900J + 450J=1350J

1、单位时间里完成的功，叫功率，符号为P。功率是描述做功快慢的物理量。

2、功率的计算

P =—

(1)功率的定义式：由功率的定义可得出功率的计算公式为：1

P -—

(2)对公式的理解。

①由公式可知，做功的快慢与做功的多少是不同的。做的功多，做功不一定快，即功率不一定大，因为这个功可能在较长的时间内完成。做的功也不一定多，因为做功的时间可能很短。要比较功率的大小。必须同时考虑两个因素：做功的多少和完成这些功所用的时间。做功相同时，时间少的功率大；相同时间内做功多的其功率大。

n w

P = 一

②公式’，反映的是平均功率，即在时间t内的平均功率，而不是某一时刻的瞬

时功率。

③

当物体在力F 的作用下，以速度v 匀速运动时，公式 /可变形为

4乞旦

即功率等于力与力的方向上运动速度的乘积。利用

P=Fv 可以知道：汽车在上坡

时，当功率一定时，减慢速度是为了增大上坡时的牵引力，这样有利于上坡。

3、功率的单位：瓦特，符号 W ，1W=1J/S

例3、如图所示，在滑轮组的作用下，物体 A 沿水平面以0.2m/s 的速度匀速前进了

2m ,已知A 重300N ，拉力F 的功率为12W ，不计绳和滑轮重，则拉力 F= _____________ N ，

拉力做功 _____ J 。

解读:

，其中F 是作用在物体上的力

由公式 可知，当物体匀速运动时 /（恒力），：是力：方向上的速度。

设物体移动的距离为s ，绳子自由端移动的距离为 s ；得 j 2朋

2 - = ------- = 1 k

s ' =3s=3x 2m=6物，体的运动时间 丨 二「一 ,

则拉力做功时间也是10s 。

W P =—

由 :得 W=Pt=12W 10s=120J

又由W =FS 得 J “

W 120 J

= 20?r

本题记算拉力F时还可用下述方法：V F=3V A=3X0.2m/s=0.6m/s

由 P F =FV F 得 ” /

用公式P=F V 来计算功率或相关物理量时，一定要注意

v 是力F 移动的速度。

例4、高出水面36m 处有一水箱，容积为 50m 3

，现要在1h 内用一水泵给水箱充满水, 则这台水泵的功率至少是多少 KW ？ （ g=10N/kg ）

解读:

题目要求功率，根据 ：，其中W=Gh ，G 为50m 3

的水重力，h 为水箱的高度 为 36m , t 为 1h 。

水的重力'"一_ 丁■…’「

t=1h=3600s

所以水泵的功率应不小于 5KW

W P =—

功率的计算一定要抓住公式

.，弄清楚是谁作功，作功的大小为多少，以及

作这些功所用的时间。另外要注意公式中各个物理量的单位，都要用国际单位。 （三）机械效率

1、人们利用机械工作时，总共做的功叫总功（

W 总

）。总功包含着有用功和额外功两

部分。有用功（W

有用

）是人们利用机械工作时对人们有用的功，额外功（ W 额外

）是人

们利用机械工作时，对人们无用但又不得不做的功。

2、机械效率：把有用的功和总功的比值叫做机械效率，通常用百分率表示，它的计算

例5、如图所示，用一动滑轮将一桶水提高 4cm ，若G 水

=200N ，G 桶

=300N ，G

动滑轮

UW

= 20iJ

由

，功率为

f f 3600s

公式为