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1、中考物理复习宝典功、功率和机械效率功、功率和机械效率精讲一、 理解与领悟 1. 功用来表示力使物体的能量变化了多少的物理量 我们知道力有两种作用效果： 一是改变物体的形状；二是使物体的运动状态发生改变. 其实，从能量的角度说，力还有改变物体能量的效果. 例如： 使物体速度变化动能变化；使物体高度变化重力势能变化；使物体形状变化弹性势能变化等等. 物体能量发生变化的多少，在物理学中用“功来表示这种“变化量. 如果物体在力的作用下动能或势能发生了变化，就说力对物体做了功. 力使物体的动能或势能改变越大，力对物体做的功也就越多. 概括地说， 功是用来表示力使物体的能量变化了多少的物理量. 要知道力对
2、物体做了多少功，就看它使物体的能量改变了多少. 进一步的研究说明，力对物体做功的多少，与力的大小和物体沿力的方向移动距离的大小有关. 使物体移动相同的距离，所用的力越大，力做的功越多；或者，对物体施加相同的力，使物体沿力的方向移动的距离越大，力做的功越多. 于是，物理学中把功的涵义具体为： 力和在力的方向上移动的距离的乘积称为功. 这样也就很自然地有了计算做功多少的方法，写成公式就是： W=Fs. 根据上述，可以获得一种具体判断力是否对物体做功的方法： 一是看有没有力作用在物体上；二是看物体有没有沿力的方向移动距离. 两者缺一不可. 2. 功率表示做功快慢的物理量 做功使物体的能量改变使物体的
3、能量发生转化或转移 ，其过程是有快有慢的. 做同样多的功，花的时间越少说明做功越快；或者，在相同时间内，做功越多说明做功越快. 如何表示做功的快慢呢？不妨想一想运动的快慢是怎样表示的. 物体单位时间内运动的路程叫做速度，速度越大说明运动越快；类似地，单位时间内所做的功称为功率，功率越大说明做功越快. 功率的公式在形式上也与速度公式类似，功率的计算公式是： W总=W有用+W额外3. 理解机械效率，关键是理解“有用功、“额外功和“总功 很多情况下，人们并不是直接对物体做功，有时为了省力，有时为了方便，甚至是为了平安，往往是利用机械来做功. 当利用机械做功时，有一个很重要的问题值得研究： 例如，用水
4、桶从井中向上提水，水桶是提水的机械. 其目的很明确，就是要把一定量的水从井里取上来，必须克服水的重力做功，这是为了把水取上来必须做的功. 物理学中，把“为了到达某种目的必须做的功叫做有用功. 但是，因为使用了水桶，于是你在提水过程中不但要对水做功，也要对水桶做功，这是不可防止的. 从提水这个“目的看，提水桶就成了“不可防止的额外负担. 物理学中，把不希望做但又不得不做的功称为额外功. 在提水的例子中，把水桶提上来做的功就是额外功. 在提水的例子中，人的提力既要对水做功，同时也要对水桶做功，即包括了“有用功和“额外功，所以把人的提力做的功称为总功. 三者的关系为： W总=W有用+W额外. 使用机
5、械做功时，额外功是不可防止的. 但是人们总有这样的愿望： 努力使机械多做有用功，尽可能少做额外功，即希望有用功占总功的比例越大越好. 于是，物理学中把“有用功与总功的比值称为机械效率，即4. 影响机械效率大小的因素 从一些简单的例子看： 例如，用水桶提水，水桶越重需要做的额外功就越多；又如，用动滑轮或滑轮组提升重物，动滑轮越重，需要做的额外功也越多. 这说明，机械的自重是影响机械效率的因素之一. 有些机械在工作时，由于做相对运动或者绕轴转动，会受到摩擦阻力，而摩擦阻力越大需要做的额外功也越多，所以摩擦阻力也是影响机械效率的因素之一. 因此，我们可以从减少机械自重和机械工作时的有害摩擦阻力这两个
6、方面来提高机械的效率. 当然，在实际问题中，机械自重和有害摩擦总不可能减小到没有的程度，所以机械效率总是小于1的. 机械效率大小还与机械的工作情况有关. 举个例子说： 一个大型起重机，它上面的滑轮组很笨重. 不管提升的物体轻重，总是要把笨重的动滑轮提起来. 你说，用它把几吨的物体或几千克的物体提起相同的高度，机械效率会一样吗？当然是提起几吨物体时的机械效率大. 因为，两种情况所做的额外功一样，而提起几千克的物体时做的有用功却很少，所以这种情况下的机械效率就比拟小.对于一个机械来说，越是充分利用它的能力，它的机械效率就越大. 比方滑轮组，在它能承受的范围内，提升的物体越重，机械效率就越大. 5.
7、 一个不可违背的自然法那么功的原理 很多事实说明，要想得到某种“利益，必须付出比“利益还要大的“代价，至少是与“利益等同的“代价. 要想“少付出而“多获得是不可能的. 例如，使用机械时，要想省力这是希望得到的“利益 ，那就要多移动距离这是必须付出的“代价 ；反过来，如果不惜付出费力的“代价，那么相应的也会得到省距离的“实惠. 但是，既想省力又要省距离是不可能的. 力和距离是与做功相关的，省力就要费距离，费力就会省距离，其实质就是不可能少做功. 这反映了自然界的一个根本法那么使用任何机械都不省功. 物理学把这个法那么称为功的原理. “不省功包含两层意思： 一是，使用机械做功与直接做功相等，这是理
8、想情况，现实生活中不存在；二是，在实际情况中，因为不可防止地要做额外功，所以使用机械做功比直接做功还要多. 这与上面说到的“机械效率总是小于1”是一致的. 二、 应用与实践 例 1 如图1表示一个楼梯，楼梯上面是一个平台. 楼梯的斜坡长L=5m，平台高h=4m，平台长s=3m. 某人手提质量为25kg的水桶沿楼梯匀速上楼，并走到平台右端. 整个过程中人做了多少功？g=10N/kg 解析 人提水桶的力是： F=G=mg=25kg10N/kg=250N. 人沿楼梯上楼走的是斜坡，但是提力的方向竖直向上，所以水桶沿提力方向移动的距离是楼梯的高度. 于是，人沿楼梯上楼做的功为： W=Fs=Fh=250
9、N4m=1000J. 当人提水桶沿平台行走时，由于提力方向竖直向上，而水桶在水平方向移动，所以提力对水桶不做功. 于是，整个过程中人所做的功就是1000J. 例 2 某人骑自行车匀速前进，人和车的总质量是70kg，地面对自行车的阻力是人和自行车总重的1/10，人骑自行车做功的功率是70W. g=10N/kg 求： 1 人蹬自行车，使自行车前进的动力是多大？2 10min内，自行车前进的距离是多大？解析 (1)根据二力平衡的知识,动力的大小等于自行车受到的阻力: 例3 用如图2所示的滑轮组提升重900N的物体,使物体匀速上升3m,所用拉力为400N,摩擦不计.求(1)动滑轮有多重?(2)滑轮组机械效率是多大?(3)假设用它匀速提升重1800N的物体,绳端的拉力是多大?这种情况下滑轮组的机械效率是多大?解析(1)由图看出,物体和动滑轮总重由三股绳子承当,在摩擦力不计的条件下:由瞧!同一滑轮组,提起的物体越重,机械效率越大.