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(共20张PPT)
第十二章　机械与人
第2节　功　功率　机械效率
功和功率
项目 功 功率
物理 意义 表示做功的多少 表示做功的①______
定义 力和物体在②____的方向上移动距离的乘积 做功与做功所用时间之比
快慢
力
项目 功 功率
公式
拓展式 重力做功：W＝③_____ 摩擦力做功：W＝④____ P＝⑤_____(v为物体匀速直线运动时的速度)
单位换算 1 kW＝⑥_______W Gh
fs
Fv
1 000
【注】(1)做功有两个必要因素：一个是作用在物体上的⑦____；另一个是物体在这个力的方向上⑧____________。
(2)三种不做功的情况：a.有距离无力(不劳无功)；b.有力无距离(劳而无功)；c.力与移动方向垂直(垂直无功)。
力
移动的距离
1．踢足球时，当足球离开球员的脚后会由于______而继续向前运动，落回地面的足球在草地上滚动的过程中脚对足球________(选填“做功”或“不做功”)。
2．冬奥会冰壶比赛中，若运动员用10 N的水平推力推着冰壶运动了6 m，松开手后冰壶沿冰道向前滑行了30 m后停下来，整个过程中运动员对冰壶做的功是____J。
惯性
不做功
60
1. 有用功、额外功、总功
(1)无论是否使用机械，必须要做的功，叫做⑨________，用W有表示。
(2)使用机械时，并非我们需要又不得不做的功，叫做⑩________，用W额表示。
(3)有用功与额外功之和，叫做 ______________，用W总表示，W总＝
____________。
机械效率
有用功
额外功
总功
W有＋W额
2. 机械效率
(1)定义：我们把 __________跟 _______的比值叫做机械效率，用符号
____表示。
(2)公式：η＝ __________________。
3．提高滑轮组机械效率的方法
(1)减小摩擦、减小机械自重。
(2)增加所提升物体的重力。
有用功
总功
η
用规格相同的滑轮(一定一动)组成滑轮组，下面所挂重物均为900 N，但由于绕线方式不同，在使用甲滑轮组时所用的拉力是500 N；在使用乙滑轮组时所用的拉力是400 N，则两滑轮组机械效率之比是(　　)
A．1∶1　　　　
B．3∶2
C．5∶6
D．6∶5
D
1．(2020 贵阳10题3分)仅用8天就建成的武汉火神山医院，彰显的不仅是中国速度，更是战胜疫情的坚强决心。如图所示，为了在最短的时间完成地面基础建设，上百台挖掘机同时工作，其目的是增大所有挖掘机总的
(　　)
A．机械效率 B．功率
C．功 D．有用功
对功率的理解
B
2．(2017 遵义24题3分)建筑工人用如图所示的滑轮组，在4 s内将重为1 500 N的物体沿水平方向匀速移动2 m的过程中，所用的拉力大小为375 N，物体受到水平地面的摩擦力为物重的 ，在此过程中，下列说法正确的是(　　)
A．绳子自由端沿水平方向移动了6 m
B．物体受到的拉力为750 N
C．拉力F的功率为750 W
D．滑轮组的机械效率为80%
简单机械的相关计算
D
3. (2022 毕节39题6分)如图，一辆货车匀速从山底A开到山顶B。货车重为5.0×104 N，发动机的功率为50 kW保持不变，山坡AB长2 000 m，高h为300 m，牵引力保持2.5×104 N不变，不计空气阻力。求：
(1)货车从山底开到山顶所做的有用功。
解：货车从山底开到山顶所做的有用功
W有用＝Gh＝5.0×104 N×300 m＝1.5×107 J。
3. (2022 毕节39题6分)如图，一辆货车匀速从山底A开到山顶B。货车重为5.0×104 N，发动机的功率为50 kW保持不变，山坡AB长2 000 m，高h为300 m，牵引力保持2.5×104 N不变，不计空气阻力。求：
(2)山坡的机械效率。
解：货车从山底到山顶牵引力所做的总功
W总＝Fs＝2.5×104 N×2 000 m＝5.0×107 J，山坡的机械效率
3. (2022 毕节39题6分)如图，一辆货车匀速从山底A开到山顶B。货车重为5.0×104 N，发动机的功率为50 kW保持不变，山坡AB长2 000 m，高h为300 m，牵引力保持2.5×104 N不变，不计空气阻力。求：
(3)货车在山坡上行驶时的摩擦力。
解：货车上坡时克服摩擦力所做的功
Wf＝W总－W有用＝5.0×107 J－1.5×107 J＝3.5×107 J，
4．(2020 毕节40题7分)质量为60 kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图像如图乙所示，机械间的摩擦力及绳重忽略不计。(g取10 N/kg)
(1)如果工人在1 min内将货物匀速向上提高了6 m，作用在钢绳上的拉力为400 N，求拉力的功率。
解：由题图甲可知，n＝3，则绳端移动的距离s＝nh＝3×6 m＝18 m，
拉力做的功W＝Fs＝400 N×18 m＝7 200 J，
(2)求动滑轮的重力。
解：由题图乙可知，货物重力G＝300 N时，滑轮组的机械效率η＝60%，因机械间的摩擦力及绳重忽略不计，克服货物重力做的功为有用功，克服动滑轮重力和货物重力做的功为总功，所以，滑轮组的机械效率
(3)该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，若要工人不被拉离地面，则此滑轮组的机械效率最大值是多少？(计算结果精确到0.1%)
解：该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，绳子的最大拉力
F大＝G人＝m人g＝60 kg×10 N/kg＝600 N，
由F＝ (G＋G动)可得，提升的最大货物重
G大＝nF大－G动＝3×600 N－200 N＝1 600 N，
则滑轮组的最大机械效率
5. (2019 毕节39题8分)如图是某科技小组设计的在岸边打捞水中金属块的装置示意图，每个滑轮重为100 N，均匀实心金属块的密度为8×103 kg/m3，金属块的质量为80 kg。绳重和摩擦、滑轮与轴及杠杆支点处的摩擦、水对金属块的阻力均忽略不计，金属块一直匀速上升。(水的密度ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)
(1)在金属块还未露出水面时，求此时金属块所受到的浮力。
解：金属块浸没在水中，排开水的体积
5. (2019 毕节39题8分)如图是某科技小组设计的在岸边打捞水中金属块的装置示意图，每个滑轮重为100 N，均匀实心金属块的密度为8×103 kg/m3，金属块的质量为80 kg。绳重和摩擦、滑轮与轴及杠杆支点处的摩擦、水对金属块的阻力均忽略不计，金属块一直匀速上升。(水的密度ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)
(2)在金属块未露出水面时，求人的拉力F。
解：金属块浸没在水中，受到重力、拉力、浮力的作用且匀速
上升，金属块所受拉力F拉＝G物－F浮，
金属块所受重力G物＝m金g＝80 kg×10 N/kg＝800 N，
由题图知，动滑轮上绳子的有效段数n＝2，不计绳重和摩擦、水对金属块的阻力，人的拉力F＝ (G物－F浮＋G动)＝ ×(800 N－100 N＋100 N)＝400 N。
5. (2019 毕节39题8分)如图是某科技小组设计的在岸边打捞水中金属块的装置示意图，每个滑轮重为100 N，均匀实心金属块的密度为8×103 kg/m3，金属块的质量为80 kg。绳重和摩擦、滑轮与轴及杠杆支点处的摩擦、水对金属块的阻力均忽略不计，金属块一直匀速上升。(水的密度ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)
(3)金属块在水中匀速上升2 m，且金属块未露出水面时，求人的拉力所做的功。
解：金属块在水中匀速上升2 m，绳子自由端移动的距离
s＝nh＝2×2 m＝4 m，
人的拉力所做的功W总＝Fs＝400 N×4 m＝1 600 J。

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