第2课时 功、功率、机械效率及机械能

第2课时功、功率、机械效率及机械能百色五年中考命题规律(熟知考情))教材核心知识梳理(复习学案))功功率【提示】功率表示做功的快慢，功表示做功的多少。

一个力做功的多少由功率和时间两个因素决定，功率大的做功不一定多，做功多的功率也不一定大。

机械效率1．总功、额外功、有用功有用功 从总功中减去额外功，才是对我们有用的功，用W 有表示关系W 总＝W 有＋W 额举例用水桶从水井打水时，对桶做的功是额外功，对水做的功是有用功；打捞掉到井里的水桶时，对桶做的功是有用功，对桶里的水做的功是额外功2.机械效率定义 有用功和总功的比值叫做机械效率，用符号η表示公式η＝W 有W 总×100% 说明机械效率是一个比值，通常用百分率表示。

使用任何机械都不可避免地要做额外功，有用功总是小于总功，所以机械效率总是小于1【提示】机械效率是标志机械做功性能好坏的物理量，它的高低与使用的机械是否省力无关。

3．影响机械效率的因素测量滑轮组的机械效率原理η＝W 有W 总×100%＝GhFs ×100%实验 过程沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，测出钩码重力G 、钩码上升的高度h 、拉力F 、弹簧测力计上升的距离s结论 同一滑轮组，提升重物越重，机械效率越高；提升相同重物，滑轮越多，机械效率越低，但越省力提高机 械效率 的方法①当有用功一定时，减小额外功可以提高机械效率，如减小动滑轮的质量、加润滑油以减小摩擦、用轻质材料制作的机械等；②当额外功一定时，增大有用功可以提高机械效率，如增大重物的物重等机械能1．能量2.机械能【提示】一般而言，物体在水平地面上的重力势能为零。

3．动能和势能的相互转化重力势能错误!,高度增大,速度减小)))错误!错误!,速度增大,弹性形变减小)))错误!,(注：质量不变))教材图片命题点考查示例HK八P196 图10－24(a)))力是否做功如图所示，一个人沿水平地面推车，车未动，此过程中人对车没有(选填“有”或“没有”)做功，这是因为没有在力的方向上移动距离续表教材图片命题点考查示例HK八P196 图10－24(c))) 功的计算一台起重机在10 s内将重为3600 N的货物匀速提高了4m，起重机做的有用功是1.44×104J。

若起重机做的额外功是9 600 J，则机械效率是60%。

HK八P201 图10－32)) 影响滑轮组机械效率的因素小明同学用如图所示的滑轮组做实验时，测得滑轮组的机械效率是57.5%。

如果要提高滑轮组的机械效率，你认为可行的是BA．减少钩码的个数B．增加钩码的个数C．改变绳子的绕法D．增加动滑轮的个数HK八P209、RJ图10－44动能和势能的相互转化如图所示，滚摆在上、下运动的过程中，其动能与势能在不断地转化。

捻动滚摆的轴使它升高后释放，滚摆沿着悬线向下运动的过程中重力势能减小，动能增加1．(HK八P194“作业”改编)如图，动滑轮实质上是一个省力(选填“省力”或“费力”)杠杆，用60 N的拉力将沙桶从地面提到9 m高的楼上，拉力做的功是1 080J。

2．(HK八P198“作业”改编)在水平地面上，用50 N的力沿水平方向拉着重为100 N的小车前进8 m，用时5 s，拉力做的功等于400J，功率等于80W。

3．(HK八P207图片改编)如图所示，在“探究动能的大小跟哪些因素有关”的实验中，下列说法正确的是D A．实验所有斜面和水平面都必须是光滑的B．木块向前滑行的过程中机械能保持不变C．小球质量越大，到达斜面底端的速度越大D．木块被撞击后滑行得越远，说明小球的动能越大(第3题图)(第4题图)4．(HK八P210图片改编)如图所示，小伟在玩蹦蹦杆，蹦蹦杆中的弹簧向上弹起的过程中，小伟的重力势能增大(选填“变大”“不变”或“变小”)，同时弹簧的弹性势能变小(选填“变大”“不变”或“变小”)。

5．(HK八P212“本章练习”改编)一颗子弹在枪膛中所受平均推力约为500 N，枪管长1.2 m，子弹从被击发到离开枪口用时0.1 s，则推力做功为600J，做功的功率为6 000W。

高频考点专练(互动课堂))力是否做功功、功率的大小比较(重点) 例1(2019·百色中考二模)在如图所示的四种情境中，人对物体做功的是CA．小明用力推货箱，货箱纹丝不动B．小李通过滑轮组拉着重物静止不动C．人用力推汽车，前进了一段距离D．小红手提水桶水平匀速行走了一段距离例2(百色中考)如图所示，小明用大小相等的水平推力F1、F2推动物体A、B，分别在不同的水平面上移动相同的距离s，关于比较这两次做功的多少，下列判断正确的是AA．两次做功相等B．对A物体做的功多C．对B物体做的功多 D．无法比较做功多少,1．水平桌面上的文具盒在水平方向的拉力作用下，沿拉力的方向移动一段距离，则下列判断正确的是AA．文具盒所受拉力做了功B．文具盒所受支持力做了功C．文具盒所受重力做了功D．没有力对文具盒做功2．(2019·南充中考)将物体A放在水平面上，在水平拉力F1作用下，以v1＝4 m/s的速度向右匀速运动，在同一水平面上，物体A受到水平拉力F2作用时，以v2＝6 m/s的速度向右匀速运动，两次移动的距离相同，则两次拉力做功W1＝W2(选填“>”“<”或“＝”)，两次拉力的功率P1<P2(选填“>”“<”或“＝”)。

【方法技巧】力对物体做了功，有两个必要的因素：一是物体受到了力的作用；二是物体在力的方向上通过了距离。

这两个条件缺一不可，但并不是只要有这两个条件存在，力对物体就一定做功。

滑轮组的功率、机械效率的比较与相关计算(近5年5考，重点，必考)例3(2019·百色中考)如图所示，用相同的滑轮装成的甲、乙两个滑轮组分别将同一物体在相同时间内匀速提升相同高度，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是CA．F甲＝F乙B．甲、乙绳子自由端移动的速度相同C．甲、乙两个拉力的功率相同D．乙滑轮组的额外功多例4(2018·百色中考)如图所示，建筑工人用滑轮组在20 s的时间内将重为480 N的物体匀速提升5 m，所用的拉力为300 N。

求这个过程中：(1)工人做的有用功。

(2)拉力的功率。

(3)滑轮组的机械效率。

解：(1)将重为480 N的物体匀速提升5 m，做的有用功W有＝Gh＝480 N×5 m＝2 400 J。

(2)绳子的有效段数为2，绳子自由端通过的距离s＝nh＝2×5 m＝10 m，拉力做的总功W总＝Fs＝300 N×10m ＝3 000 J ，拉力的功率P ＝W 总t ＝3 000 J 20 s＝150 W 。

(3)滑轮组的机械效率η＝W 有W 总＝2 400 J3 000 J×100%＝80%。

,3．(2019·重庆中考A 卷)用如图所示的滑轮组将一个重为180 N 的物体沿竖直方向在10 s 内匀速提升2 m ，所用的拉力为100 N ，10 s 内拉力F 的功率为60W ，该滑轮组的机械效率为60%。

(第3题图)(第4题图)4．(2016·百色中考)小明用如图所示的滑轮组将重为600 N 的物体匀速提升了一段距离，此过程中滑轮组机械效率为80%，不考虑绳重及摩擦，则绳端的拉力是250N ，动滑轮的重力是150N 。

5．(2019·百色中考样卷)如图所示，放在水平地面上的物块，在水平拉力F ＝3 N 作用下向右匀速直线运动，在5 s 内运动了10 m 。

求：(1)物体受到的摩擦力大小。

(2)拉力做的功。

(3)拉力的功率。

解：(1)因为物体向右做匀速直线运动，受到的摩擦力与拉力F 是一对平衡力，所以物体受到的摩擦力f ＝F ＝3 N 。

(2)5 s 内拉力做的功W ＝Fs ＝3 N ×10 m ＝30 J 。

(3)拉力的功率P ＝W t ＝30 J5 s ＝6 W 。

【方法技巧】三种简单机械的功与机械效率的计算1．杠杆：作用在杠杆上的动力F 所做的功为总功，即W 总＝Fs ；被提升的物体克服重力所做的功为有用功，即W 有＝Gh 物；杠杆的机械效率η＝W 有W 总＝Gh 物Fs 。

2．滑轮组：(1)竖直放置的滑轮组：提升重物时，其有用功W 有＝Gh 物，总功W 总＝Fs ＝Fnh 物；滑轮组的机械效率η＝W 有W 总＝Gh 物Fs ＝GnF。

(2)水平放置的滑轮组：拉动重物时，其有用功W 有＝fs 物；总功W 总＝Fs ＝Fns 物；滑轮组的机械效率η＝W 有W 总＝fs 物Fs ＝f nF。

(3)斜面：提升物体时，其克服重物的重力所做的功为有用功，即W 有＝Gh 物，作用在物体上的力，即拉物体的力所做的功为总功，即W 总＝Fs ，斜面的机械效率η＝W 有W 总＝Gh 物Fs。

测量滑轮组的机械效率例5(2014·百色中考)某班同学在探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关时，他们猜想滑轮组的机械效率可能与动滑轮的个数、物重和物体上升的高度等因素有关。

各小组利用如图所示的装置进行验证，小张那组得到的实验数据如表：实验次数物重(N)物体上升的高度(m)拉力(N)绳子自由端移动的距离(m)机械效率η(%)1 1 0.1 0.6 0.2 83.32 1 0.1 0.4 0.4 62.53 2 0.1 0.65 0.4 76.94 1 0.2 0.6 0.4 83.3(1)比较第1、2次实验数据得出：用不同的滑轮组提升相同的物体，动滑轮的个数越多，其机械效率越低(选填“高”或“低”)；比较第2、3次实验数据得出：同一个滑轮组，提升的物体越重，它的机械效率越高(选填“高”或“低”)；比较第1、4次实验数据得出：同一个滑轮组的机械效率与物体上升的高度无(选填“有”或“无”)关。

(2)在测拉力时，某同学觉得很难使测力计做匀速直线运动，不便于读数，就让测力计处于静止状态时才读数，该同学的读数与实际相比偏小(选填“偏大”“偏小”或“不变”)，测得的机械效率偏高(选填“偏高”“偏低”或“不变”)，说明滑轮组的机械效率还与运动状态有关。

(3)有两个小组所用的动滑轮重量相同，提升的物体也相同，测得的机械效率却不同。

原因可能是绳子与滑轮或滑轮轴之间的摩擦不同，影响了测量结果。

所以，我们在生活中经常给各种机械加润滑油，是为了提高它的机械效率。

,6．在“测定滑轮组机械效率”的实验中，使用如图的装置。

(1)本实验需要用的测量仪器有弹簧测力计和刻度尺。

(2)为了准确测出机械效率，实验时要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，由图可知拉力大小为2.4N，若钩码上升的高度为6 cm，则弹簧测力计向上移动18cm。