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(共43张PPT)
考点三 力学
第12讲　功、功率及机械效率
2024年中考复习专题
考点梳理
1
素材应用
2
重点突破
3
实验剖析
4
真题试做
5
目录
考点梳理
1
考点1
功
考点2
功率
考点3
机械效率
考点1
功
·核心考点梳理·
方向
1.概念：物理学中把力和物体在力的 上移动距离的乘积叫做机械功,简称功。
2.做功的两个必要因素：一是作用在物体上的 ,二是物体在这个力的方向上移动的 。
力
距离
3.不做功的三种情况
特点 物体受到力的作用,但保持静止状态,没有移动距离 物体没有受到力的作用,但由于惯性通过了一段距离 物体受到力的作用,也移动了一段距离,但移动方向与力的方向垂直
实例 示例：下列实例中,没有对物体做功的是____ AC
4.功的计算
概念 功等于 与物体在力的方向上移动 的乘积
公式
拓展式 重力做功为W=Gh ；摩擦力做功为W=fs
W=____
W表示功，单位为焦耳，简称焦，符号是___
F表示力，单位为N
s表示沿力的方向上移动的距离，单位是m
力
距离
Fs
J
概念 功与做功所用 之比叫做功率
物理意义 表示物体 的物理量
公式
考点2
功率
时间
P=_____
W表示某个力做的功，单位是J
t表示做这些功所用的时间，单位是s
P表示这个力做功的功率，单位是W
做功快慢
单位及换算关系 (1)国际单位：瓦特,简称瓦,符号是 ；其他常用单位有千瓦(kW)
(2)换算关系：1 kW= W，1 W= J/s
推导公式 P===Fv，适用于物体在力F作用下以速度v做匀速直线运动的计算
比较做功快慢 (1)做功的时间相同,做功越多功率越___
(2)做功相同,做功时间越长功率越___
续表
W
103
1
大
小
1.功的分类
(1)有用功：无论是否使用机械,必须要做的功,用W有表示。
(2)额外功：使用机械时,并非我们需要又不得不做的功,用W额表示。
(3)总功：有用功与额外功之和,用W总表示,W总= 。
考点3
机械效率
W有+W额
2.机械效率
(1)概念：我们把 和 的比值叫做机械效率,用符号η表示。
(2)公式：η= 。
(3)特点：由于使用任何机械都不可避免地要做额外功,总有W有 W总,因此,机械效率总是 。
有用功
总功
小于1
＜
3.滑轮组和斜面的机械效率
滑轮组 斜面
竖直匀速提升物体 水平匀速拉动物体 图示 (f为物体与水平面间的摩擦力)
机械效率(不计 绳重和摩擦)　 η= = η= η= = （s绳=ns物） η= =
η=
Fs
Gh
Fl
Gh
4.提高机械效率的方法
(1)滑轮组：增加物重,减小 的重量,减小绳子与滑轮间的摩擦。
(2)斜面：增大斜面的倾斜程度,减小摩擦。
动滑轮
1.将地面上的课本捡起,人对课本做了功。 ( )
2.有力作用在物体上时,不一定对物体做功。 ( )
3.物体处于平衡状态时,没有力对物体做功。 ( )
4.物体做功越多,功率越大。 ( )
5.用桶把水提起来时额外功等于水的重力所做的功。 ( )
6.做功越少的机械,机械效率越低。 ( )
7.做相同的有用功,额外功少的机械,机械效率高。 ( )
8.越省力的机械,机械效率越高。 ( )
9.用同一个滑轮组匀速提升不同的物体时,机械效率是不变的。 ( )
√
√
×
×
×
·易错速判·
×
√
×
×
素材应用
2
应用1
功与功率
应用2
机械效率
1.如图所示,一个小孩与一个大人爬完相同的楼梯(大人的质量大于小孩的质量),两者相比较,做功较少的是 ；若两者爬完楼梯所用时间相同,则功率较大的是 。
小孩
应用1
功与功率
（RJ八下P65）
大人
1
2
3
2.某人用如图所示的牵引装置来锻炼关节的功能,重物的质量为3 kg,若小腿拉绳使重物在3 s内匀速上升0.5 m,则小腿对重物做的功为 J,小腿拉绳时的功率为 W。
（HK八年级P147）
1
2
3
14.7
4.9
3.如图所示的是举重运动员比赛时的情景,他将质量为 100 kg的杠铃举高2 m后,杠铃在空中停止10 s,则在举起过程中运动员对杠铃做的功为 J；在空中停留过程中,运动员对杠铃所做的功为 J。(g取10 N/kg)
（RJ八下P64）
1
2
3
2 000
0
4.小雯利用如图所示的滑轮组,将重为50 N的重物提升了5 cm,所用拉力为20 N。若该滑轮组的机械效率为83%,则在此过程中,绳子自由端移动的距离是 cm,总功是 J。
机械效率
应用2
15
3
4
5
（HK八年级P204）
5.如图为某景区的盘山公路，汽车行驶过程中遇到陡坡时司机常常要换用低速挡，这样做是因为在发动机的输出功率一定时可以增大 。一辆总重为1×105 N的汽车经过某一长为 200 m的路段时,竖直高度上升了20 m，如果汽车的牵引力恒为2.5×104 N，此过程中汽车所做的有用功为 J,盘山公路斜面的机械效率为 。
2×106
（RJ八下P84）
40%
4
5
牵引力
（2018~2023）
真题试做
3
对机械效率的理解及相关计算
命题点2
命题点1
对功、功率的理解及相关计算
命题点1
对功、功率的理解及相关计算 (6年2考)
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
B
4
2
3
1
2.(模型分析)在自由下落过程中，物体运动速度会越来越快,一个物体由A点自由下落，相继经过B、C两点,已知AB=BC。如图所示,物体在AB段重力做的功为W1,做功的功率为P1；在BC段重力做的功为W2,做功的功率为P2,则W1 W2,P1 P2。(均选填“>”“<”或“=”)
补充考法
=
＜
4
2
3
1
3.(生活情境)原地高抬腿可提高呼吸及心肺功能,增强腿部力量。质量为50 kg的中学生做原地高抬腿动作,抬腿的频率是每分钟60次,每次身体重心上升5 cm,若运动2 min,则该中学生克服重力做功的平均功率为 W。(g取10 N/kg)
补充考法
25
4
2
3
1
4.(作图象)如图所示,用一根无弹性细线绕过定滑轮分别连接木块和钩码,木块在粗糙的水平桌面上向左做匀速直线运动时开始计时。在t1时刻剪断细线,木块继续运动到t2时刻静止。请画出木块从开始计时到t2时刻这一过程中,木块克服桌面摩擦力做的功W随时间t变化关系的大致图象。
补充考法
4
2
3
1
对机械效率的理解及相关计算
命题点2
6
7
5
5.(2023黔东南)(多选)如图所示,用相同的滑轮组成甲、乙两个滑轮组,在相同时间内分别将A、B两物体匀速提升相同高度,已知物体的重力GA>GB,忽略绳重和摩擦。下列判断正确的是( )
A.两滑轮组绳子自由端移动的距离相等
B.甲滑轮组做的有用功比乙的多
C.甲滑轮组的总功率比乙的小
D.甲滑轮组的机械效率比乙的大
补充考法
BD
6. 如图所示,斜面与水平地面的夹角为30°,某快递员用500 N的力,将重800 N的货物沿斜面匀速推上车厢,不考虑斜面形变,货物所受摩擦力为 N；斜面的机械效率为 。
补充考法
100
6
7
5
80%
7.如图所示,利用滑轮组帮助汽车脱困,汽车在5 s内沿直线匀速前进1 m,作用在绳子上的拉力F为1000 N,拉力做功的功率为 W；若该滑轮组的机械效率为80%,则汽车受到的阻力为 N。
补充考法
400
6
7
5
1 600
素养综合训练
1.(2023江苏连云港)下列有关功的说法正确的是( )
A.用力推车没有推动,人对车也做了功
B.足球在水平地面上滚动时重力对足球没有做功
C.运动员举起杠铃在空中静止不动时对杠铃做了功
D.学生背着书包在水平路面匀速前进时对书包做了功
B
基础过关
9
8
7
6
5
4
3
2
1
10
11
2.(2023湖北随州)在上周的自主复习中物理课代表建议大家“回归课本”,如图所示的是课本上的原图,针对图中情境增加条件拓展科学思维:小强用100 N的力斜向上拉着总重为500 N的小车使小车在水平路面上匀速前进了10 m用了10 s。下列说法中正确的是( )
A.这一过程中地面对小车的摩擦力一定是100 N
B.这一过程中100 N的拉力对小车做的功一定是1 000 J
C.这一过程中小车的速度为1 m/s
D.这一过程中小车对地面的压力一定等于500 N
C
9
8
7
6
5
4
3
2
1
10
11
3.(2023江苏连云港)下列关于机械效率的说法正确的是( )
A.越省力的机械,机械效率越高
B.做功越快的机械,机械效率越高
C.所做有用功越多的机械,机械效率越高
D.有用功与总功的比值越大的机械,机械效率越高
B
9
8
7
6
5
4
3
2
1
10
11
4.(2023辽宁营口)(多选)如图所示,重100 N的物体A在F=10 N的拉力作用下,3 s内沿水平地面匀速直线运动了1.5 m,不计绳和滑轮自重,滑轮组的机械效率为90%。下列说法正确的是( )
A.绳自由端移动的速度为1 m/s
B.在此过程中所做的额外功为15 J
C.物体与地面间的滑动摩擦力为18 N
D.拉力F增大时，物体A受到地面的摩擦力一定变大
AC
9
8
7
6
5
4
3
2
1
10
11
5.(2023湖北鄂州)如图所示,水平桌面上放一物体A,物体A在3 N的水平推力F的作用下,运动0.2 m,从图甲位置运动到图乙位置。在此过程中,推力F对物体A做功 J,重力做功 J,物体A受到桌面的摩擦力_____(选填“变大”“变小”或“不变”)。
0.6
0
9
8
7
6
5
4
3
2
1
10
11
不变
6.(2023四川凉山)如图所示,工人用A、B两个相同的滑轮组成的滑轮组提升重540 N的物体,所用的拉力F为 200 N,物体以0.2 m/s的速度匀速上升了 10 s。不计绳重及摩擦,拉力F所做的功为 J,C处天花板受到的拉力为 N；若匀速提升重 240 N的物体,滑轮组的机械效率为 。
1 200
460
80%
9
8
7
6
5
4
3
2
1
10
11
7.(2023江苏泰州)如图所示,供轮椅上下的斜坡长L=4 m,高 h=2 m。小明用120 N的拉力平行于斜坡向上将重为200 N的木箱从底端匀速拉到顶端。他所做的有用功为____J,斜坡的机械效率为 (精确到0.1%),木箱所受摩擦力的大小为 N。
400
20
9
8
7
6
5
4
3
2
1
10
11
83.3%
8.如图甲所示,用弹簧测力计拉动水平面上的物块,拉力大小和物块的速度随时间变化情况分别如图乙、丙所示。请在图丁中画出拉力的功率随时间变化的图象。(注:P=Fv)
9
8
7
6
5
4
3
2
1
10
11
9.小岩去超市买了一桶食用油,如图所示。
(1)小岩提着这桶油在水平路面上走了10 m,此过程中小岩对这桶油做功了吗 为什么
没有做功,因为这桶油没有在拉力的方向上通过一段距离。
9
8
7
6
5
4
3
2
1
10
11
(2)提油时小岩感觉到很勒手,请你用所学的物理知识简述其中的道理,并提出一种解决该问题的方法。
由p=可知,当F一定时,提手受力面积小,手受到的压强大,会感到勒手。
解决方法：在手上垫毛巾(合理即可)。
10.(2023湖南益阳)早在3 000年前我们的祖先就设计了结构很合理的辘轳,通常用于从井中提水。如图所示的是古代民间的提水设施辘轳,由辘轳头、支架、井绳、水桶等部分构成。某次取水时井绳拉着质量为10 kg的水缓慢上升了4 m,水桶的质量为1 kg,在这一过程中,人做的总功为500 J。g取10 N/kg。求此次取水的过程中：
(1)人做的有用功为多少
9
8
7
6
5
4
3
2
1
10
11
解：水的重力G水=m水g=10 kg×10 N/kg=100 N，人做的有用功W有=G水h水=100 N×4 m=400 J。
(2)辘轳的机械效率多大
(3)人克服井绳重力与摩擦阻力做的功是多少
解：辘轳的机械效率η===80%。
9
8
7
6
5
4
3
2
1
10
11
解：此过程的额外功W额=W总-W有=500 J-400 J=100 J,对水桶做的额外功W额桶=G桶h桶=m桶gh桶=1 kg×10 N/kg×4 m=40 J,克服井绳重力与摩擦阻力做的功W额余=W额-W额桶=100 J-40 J=60 J。
11.(2023四川广元)如图所示,某工人利用滑轮组将一个工件沿水平地面匀速拉动到加工点。拉动过程中,工人对绳的拉力始终沿竖直方向,工人双脚始终与水平地面接触且接触面积为300 cm2,工人对地面的压
强为2× 104 Pa；此工人的质量为70 kg,两个动滑轮的质量共
为10 kg,绳重、绳与滑轮之间的摩擦均忽略不计,g取10 N/kg。
求：(1)工人的手对绳的拉力大小。
9
8
7
6
5
4
3
2
1
10
11
解：工人的重力G=mg=70 kg×10 N/kg=700 N,工人对地面的压力F压=pS=2×104 Pa×300×10-4 m2=600 N,由力的作用是相互的,工人受到的支持力F支=F压=600 N,工人的手对绳的拉力F=G-F支=700 N-600 N=100 N。
(2)工件移动过程中,地面对工件摩擦力的大小。
(3)滑轮组在此次工作中的机械效率。
解：两个动滑轮的重力G动=m动g=10 kg×10 N/kg=100 N,n=4,地面对工件的摩擦力 f=nF-G动=4×100 N-100 N=300 N。
解：滑轮组的机械效率η======5%。
9
8
7
6
5
4
3
2
1
10
11
能力提升
12.如图所示,跳伞运动员从飞机上跳下,在重力的作用下,向下做加速运动,运动到一定高度,当降落伞打开后,运动员先减速后匀速下落。请画出运动员从开始跳下到安全着地过程中,重力做功W随时间t变化关系的大致图象。
13.为了提高中学生身体素质,体育考核中设置引体向上
项目。如图所示,小明在单杠上做引体向上运动,每次引
体向上身体上升的高度为握拳时手臂的长度。已知小明
的体重为 500 N,握拳时手臂的长度为0.6 m，10 s内完成4次引体向上。则小明完成引体向上运动时的能量转化过程： , 10 s内小明做引体向上做功的功率为 W。
创新演练
化学能转化为机械能
120

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