功与功率机械效率
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初三物理下期(1)功和功率机械效率一、重难点知识精讲(一)功和功率1、功:物体在力的作用下动能或势能发生了变化,我们就说力对物体做了功。
对物体没有做功有两种情况:(1)力没有使物体在它的作用下移动,动能和势能没有变化;(2)力与物体运动方向垂直,力没有使物体在它的方向上移动距离。
2、功的计算(1)物理学中,把力和在力的方向上移动的距离的乘积,叫做功。
(2)公式、符号的意义及单位:W=F·sW(功)—焦耳(J)F(力)—牛顿(N) s(距离)—米(m)做功的多少就表示物体动能、势能增加(或减少)的多少,所以功的单位和能的单位一样,都是焦耳,简称焦,符号J。
3、功的原理:使用机械做的功等于不用机械直接用手做的功,或者说使用任何机械都不能省功,人们使用机械的目的是为了省力,或省距离。
例1、在图所示的四种情景中,其中力对物体没有做功的是()例2、重200N的木箱,在40N水平拉力作用下,恰能沿水平地面做匀速直线运动,当木箱在50N的水平拉力的作用下,沿同一水平地面前进10m的过程中()A.拉力做功500J B.重力做功2000J C.木箱受到的摩擦力为50N D.木箱受到的重力和支持力的合力为零4、功率(1)单位时间内所做的功叫做功率,它是用来表示物体做功快慢的物理量。
(2)公式:(3)符号及单位:P(功率)—瓦特(W) W(功)—焦耳(J) t(时间)—秒(s)5、比较功率的大小的方法(1)在做功时间相同时,比较做功的多少。
在时间相同时,做的功越多,功率就越大(2)在做的功相同时,比较做功时间的长短。
做相同多的功,用时越短,功率就越大。
(3)在做功的时间和做功的多少都不相同时,直接计算出功率的大小。
例3、如图所示,人拉绳子的力F=10N,使货物以V=2m/s的速度匀速上升,求拉力做功的功率。
(二)机械效率1、有用功、额外功和总功(1)有用功:为了达到某一目的必须做的功。
如提沙子上楼时对沙子所做的功就是有用功。
功功率和机械效率计算公式功:功是物体由于受到外力而产生的能量转化或传递的过程中所做的功。
在物理学中,功的计算公式可以由下述公式得到:功(Work)=力× 距离× cosθ其中,力(Force)是施加在物体上的力的大小,距离(Distance)是力作用的距离,cosθ是力和移动方向之间的夹角的余弦值。
功单位通常为焦耳(J)或牛·米(N·m),在国际单位制中,1焦耳等于1牛·米。
功率:功率是指单位时间内执行功的速度,它是评估能量转化或传递过程的效率的重要指标。
在物理学中,功率的计算公式可以由下述公式得到:功率(Power)= 功/时间或者功率(Power)= 力× 速度其中,时间(Time)是完成功所需的时间,速度(速率)是物体在一段时间内移动的距离。
功率单位通常为瓦特(W),在国际单位制中,1瓦特等于1焦耳/秒。
机械效率:机械效率是指物体在进行能量转化或传递过程中所做的有效功与总的输入功之间的比值。
机械效率可以通过下述公式计算得到:机械效率(Mechanical Efficiency)= 有效功/总输入功× 100%其中,有效功(Effective Work)是物体在能量转化或传递过程中所做的有用功,总输入功(Total Input Work)是物体接收到的所有输入功的总和。
机械效率通常以百分比的形式表示。
在实际应用中,这些公式可以用于计算各种机械设备的功、功率和机械效率。
例如,对于一个电动机,我们可以通过测量施加在电动机上的力和电动机转动的距离来计算功,然后根据完成这个功所需的时间计算功率,最后通过测量电动机的有效功和总的输入功来计算机械效率。
在以下实例中,我们将使用上述公式来计算一个简单机械系统的功、功率和机械效率:假设我们有一个起重机,重物的重量为1000牛顿(N),起重机每秒抬起重物的高度为2米(m)。
现在我们来计算:1.功:力=1000N距离=2m夹角θ=0°(因为力和移动方向是同一个方向)根据功的计算公式:功= 1000 N × 2 m × cos(0°)=2000J2.功率:功=2000J时间=1s根据功率的计算公式:功率=2000J/1s=2000W3.机械效率:有效功=2000J(假设所有输入的功均被转化为有用功)总输入功=2000J(假设没有能量损失)根据机械效率的计算公式:机械效率=2000J/2000J×100%=100%这个例子中,起重机完成了2000焦耳的功,功率为2000瓦特,并且机械效率达到了100%。
十五章 功、功率、机械效率1、功包括两个必要因素:作用在。
2、2、公式:w= 变形式:F= S= 单位:3、三种情况不做功:① ② ③4、功的原理:采用任何机械所做功都不会 不用机械所做功,即任何机械都不省 ;可以省 ,省 ,可以改变 。
一、功 5、条件不计机械重和摩擦 FS 与Gh 关系① ② ③二、机械效率:η= =1w w 额总;变形式w 总= w 有 (一)提升物体sh= W 有= W 总= η=S= hW 有= W 总= η= = 不计f 机:G 动= W 额= F=W 有= W 总= η= W 额=W 总-W 有 =(二)水平拉物体S F = S 物 W 有= W 总=η= =不计f 机:F= S F = S 物 计f 机:W 有= W 总= η=(三)斜面机械效率η斜由 , 决定。
滑轮组机械效率η滑由 , , 决定。
杠杆机械效率η杠由 决定。
(以上都是提升物体)G 功F S FS Gh S F FS意义表示;三、功率定义:单位;公式:p= 变形式:W= t= 推导公式P= v= F=单位:及意义:不计机械摩擦:V F= F= P F=能量定义:物体能够对外;能量大小:能够做功多少动能定义:物体由于具有的能;大小:与,有关。
机械能势能:重力势能定义,物体由于具有的能;大小与,有关。
弹性势能定义,物体由于具有的能;大小与,有关。
机械能守恒条件:只有(即不计阻力)计算题:1、用l1=2l2的杠杆将重为400N的物体抬高20cm,手向下压的力为220N。
求①W总;②W有;③η。
2、利用滑轮组在20s内将3000N的物体匀速提高4m,滑轮组机械效率80%。
求①工人所做总功;②工人所做额外功;③工人输出功率;④若用该滑轮组提起重为4000N物体机械效率。
(不计机械摩擦)。
专题十 功、功率、机械效率的计算一、内容解读:(一)功1、做功的两个因素:一是作用在物体上的力,二是物体在力的方向上通过的距离。
2、功的计算公式W Fs =,其中F 代表作用在物体的力,s 代表物体在力的方向上移动的距离,功的单位是J 。
(二)功率1、单位时间是完成的功,叫做功率,它是反映机械做功快慢的物理量。
2、计算公式:功率=功时间,即tWP=将它变形得到两个变形公式。
W W Pt t P==和,可分别求功和时间。
功率的单位是瓦特,简称瓦,符号为W ,常用单位还有kW ,叫千瓦,它与W 之间的换算关系为1kW=103W3、对公式W P t =的分析 根据W P t=可知,当P 一定时,W 与t 成正比。
换句话说,使用功率相同的机械,做功时间长的做的功就多。
当W 一定时,P 与t 成反比。
换句话说,做相同的功时,时间用得少的机械的功率大。
当t 一定时,W 与P 成正比。
换句话说,做功时间相同时,功率大的那台机械做的功就多。
(三)机械效率1、机械效率被定义为:有用功与总功的比值,用希腊字母“η”表示。
100W η=⨯有用总W﹪2、滑轮组机械效率的计算 100%%nη⨯⨯总有用Gh GW=Gh,W =Fs,==Fs F,其中G 为提升的物重,h 为物体升高的高度,F 为施加在绳子自由端拉力,s 为绳子自由端移动的距离,n 为吊起动滑轮绳子的段数。
若不考虑摩擦和绳重,滑轮组机械效率可变为:100G η=⨯+物动物%GG3、斜面的机械效率100%η⨯Gh =FJ,其中G 为沿斜面向上推的物体受到的重力,h 为斜面的高,1为斜面的长,F 为沿斜面向上的推力4、其他机械的机械效率100W η=输出输入=%W二、专题训练1、工人用类似图所示的滑轮组提起重为2000N 的物体。
(1)若不计摩擦和动滑轮重,工人提起这个重物至少需用多大的力?(2)若工人匀速提起这个物体时所用的拉力是800N ,滑轮组的机械效率是多大? (3)若工人用800N 的拉力在1分钟内将这个物体提高3m ,他做功的功率是多少?2、在某工地上,工人师傅用滑轮组起吊重为600N 的重物,他用200N 的力拉绳,使物体上升3m ,滑轮组工作时的效率为75%,求(1)有用功、总功;(2)使滑轮组至少由几定几动组成。
功与功率的计算与机械效率在物理学中,功和功率是两个基本概念,它们在机械能转化与利用中起着重要作用。
本文将通过对功与功率的计算公式的介绍与案例分析,探讨机械效率与功率的关系。
一、功的计算功是物体在外力作用下沿着力的方向移动所做的功或者克服某种阻力或劲力所做的功。
在物理学中,功的计算公式可表示为:功 = 力 ×位移× cosθ其中,力单位通常使用牛顿(N),位移使用米(m),角度θ为力方向和位移方向之间的夹角。
例如,一个物体受到100N的力作用,沿着力的方向移动了10米,且力和位移方向相同(θ=0°),则该物体所做的功为:功 = 100N × 10m × cos0° = 1000焦耳(J)二、功率的计算功率是用来描述物体做功速度的大小。
在物理学中,功率的计算公式可表示为:功率 = 功 / 时间其中,功单位使用焦耳(J),时间单位通常使用秒(s),功率的单位为瓦特(W)。
例如,一个物体所做的功为1000J,花费的时间为5秒,则该物体的功率为:功率 = 1000J / 5s = 200瓦特(W)三、机械效率与功率的关系机械效率是描述机械设备能够将输入的能量转化为有用输出能量的比例。
机械效率通常使用百分比表示。
在实际应用中,机械设备往往存在能量损耗,导致输出功率比输入功率低。
机械效率 = 有用输出功率 / 输入功率 × 100%例如,一台发电机的输入功率为10000瓦特,输出功率为9000瓦特,则该发电机的机械效率为:机械效率 = 9000W / 10000W × 100% = 90%当输入功率和输出功率相等时,机械效率为100%,说明能量损耗很小。
但实际上,能量损耗是难以避免的,往往会因为摩擦、阻力等因素而导致机械效率降低。
四、案例分析为了更好地理解功、功率与机械效率的关系,我们以汽车为例进行案例分析。
假设一辆汽车的发动机输出功率为150马力,转速为5000转/分钟。
简单机械、功与功率、机械效率1. 简单机械简单机械是指那些只有一个或很少几个零件并且没有移动的机械装置。
它们通常由一些简单的机构组成,用来转换力或增加输人力的力量。
简单机械有六种基本形式:杠杆、轮轴、滑轮、斜面、楔子和螺旋。
•杠杆是一个刚性材料通过一个固定点的旋转运动来转移力的一种简单机械。
其原理是利用杠杆原理(力矩平衡),将应力或力矩从一个点(固定点)转移到另一个点(载荷点)。
•轮轴是一个固定在一个支撑结构上的旋转装置。
它可以用来传输和转换力,例如通过轧机将原材料压制成所需形状。
•滑轮是一个固定在一个支撑结构上的旋转轮,通常与一个带有重物或负载的绳子连接。
滑轮通过改变绳子的方向来改变力的方向,并增加力的大小,使人们可以更容易地提起大物体。
•斜面是一个斜向放置的平坦表面,常用来提升或降低物体。
当物体沿斜面上的平面移动时,斜面可以减少所需的力量,从而减少对力的需求。
•楔子是一个通常用来分割物体,并将其拆分为两个或更多部分的三角形结构。
楔子的工作原理是通过将力分散到边缘上,产生足够的力来嵌入和移动物体。
•螺旋是一个围绕中心轴线旋转的结构,通常具有连续的螺旋线。
螺旋可以将旋转运动转换为线性运动或将线性运动转换为旋转运动。
通过使用这些简单机械的组合,我们能够实现各种机械设备和工具,如各类起重机、挖土机、推土机和升降机等。
2. 功与功率在学习简单机械之前,我们首先需要了解功与功率的概念。
•功是力作用于物体上,使物体发生移动或改变形状时所做的工作,通常用 Joule(焦耳)作为单位。
功的大小等于力和物体移动的距离乘积。
•功率是指单位时间内做功的能力,通常用瓦特(W)作为单位。
功率等于做的功除以所花费的时间。
在简单机械中,通过改变力的大小和方向,我们可以改变物体的速度、方向和形状。
因此,在使用简单机械时,我们常常需要考虑功和功率的概念。
3. 机械效率机械效率是指机械能量输出与输入之间的比值。
它是衡量机械装置能够有效转换能量的程度。
功,功率和机械效率计算公式
功是指力在经过一定距离的作用下所做的功效,它通常用Joule (焦耳)来表示。
在物理学中,功通常表示力与位移的乘积,即:W = F × s,其中W表示功,F表示力,s表示位移。
如果力和距离的方向
相同,则功为正,如果方向相反,则功为负。
功率表示单位时间内所做的功,通常用Watt(瓦特)来表示。
其
计算公式为功率 = 功 / 时间,即:P = W / t。
我们通常所说的电器
功率就是指单位时间内消耗的电能,例如用100W的电灯泡照明1小时,消耗的电能为100瓦时。
机械效率用来衡量机械设备利用输入能量的效果。
机械效率通常用%表示,其计算公式为输出功率 / 输入功率× 100%。
例如,一臂
动力拔河机的输出功率为400W,输入功率为600W,则其机械效率为
400 / 600 × 100% = 66.7%。
机械效率是衡量机械装置好坏的重要指标之一。
当机械效率越高时,机械装置的能量利用效果就越高,能够更有效率地完成相应的工作;反之,当机械效率较低时,机械装置就能够很快地损耗掉能量,
使得工作效果大打折扣。
总之,功、功率和机械效率在物理学中是极为重要的概念。
在工
程实践中,我们通常会根据这些概念的公式进行实际计算,并将计算
结果用来评估机械装置的效率,然后再进行相应的改进和优化。
因此,
深入了解这些概念的公式和实际应用场景,有助于我们更好地理解机械装置的工作原理,从而更好地掌握机械加工和维护的技能。
功功率机械效率的计算功、功率和机械效率是在机械工程中常用的概念。
在机械领域,功是指对物体施加力使其移动的能力。
功是力和移动距离的乘积,通常用Joule(焦耳)表示。
计算功的公式为:功 = 力× 移动距离× cosθ其中,θ是力的方向和移动方向之间的夹角。
功率是指在单位时间内完成的功的量,即功与时间的比值。
功率的单位是瓦特(Watt),等于每秒钟做的功的数量。
计算功率的公式为:功率=功/时间机械效率是指机械设备从输入能量中转换为有用输出能量的比例。
计算机械效率的公式为:机械效率=有用输出能量/输入能量×100%在实际应用中,常常需要根据给定的条件计算功、功率和机械效率。
下面我们通过一些例子来具体说明如何进行这些计算。
例1:一个货物以100N的力被推动沿着10米的水平面移动。
其中,推力的方向与移动方向成30°,在5秒钟内,完成了这个过程。
我们需要计算所做的功、功率和机械效率。
首先,计算功:功= 100N × 10m × cos30° = 1000J接下来,计算功率:功率=1000J/5s=200W最后,计算机械效率:机械效率=有用输出能量/输入能量×100%=有用输出能量/输入能量×100%=1000J/1000J×100%=100%例2:一台电动机产生了5000W的动力输出,但由于摩擦和其他损耗,只有4600W的功率转移到了有用的工作中。
我们需要计算这个机械设备的机械效率。
首先,计算机械效率:机械效率=有用输出能量/输入能量×100%=4600W/5000W×100%=92%从例子中可以看出,当有用输出能量小于输入能量时,机械效率会小于100%。
这是因为机械设备本身存在能量损耗的原因。
计算功、功率和机械效率是机械工程中的基本计算,在设计和优化机械系统时非常重要。
这些计算可以帮助工程师们评估设备的性能和效率,并优化设计以提高工作效率。
一、正确理解功率的概念1.功率是表示物体做功快慢的物理量。
功率和功是两个不同的概念,做功多,不一定做功快;反之,做功快,不一定做功多。
功率大,表示单位时间内做功多。
2.功率由物体所做的功和完成这个功所用的时间两个因素决定。
从公式可知,相同的时间内做功多的,功率大;做相同的功,所用时间少的,功率大。
3.因为W = FS,所以。
物体在拉力F的作用下,以速度沿拉力的方向做匀速直线运动,则拉力做功的功率等于力与物体速度的乘积。
在功率P一定时,力F与速度成反比。
当汽车上坡时,司机采取换档的办法,减小速度,以获得较大的牵引力。
二、正确理解机械效率的概念1.机械效率是反映机械性能的物理量。
使用机械做功时,需要弄清哪部分需要而又必须做的功,哪部分功是不需要而又不得不做的功。
我们把人们需要的,无论采取哪种方法都必须做的功叫有用功;虽不需要但又不得不做的功叫额外功。
利用机械做功时,不可避免地存在摩擦,机械自重等方面的原因,因此额外功是不可避免的。
在使用不同的机械做相同的有用功时,我们希望额外功越少越好,有用功与总功越接近越好,为了反映不同机械的这种差别,通常用有用功占总功的百分比表示。
当这个百分比越大,这个机械的性能越好。
在物理学中,用机械效率来表示。
2.有用功跟总功的比值叫机械效率。
则。
在理解上还需要注意:(1)任何机械的机械效率总小于。
因为有用功总是小于总功。
(2)机械效率没有单位,一般用百分比来表示。
(3)机械效率由有用功和总功两个因素决定。
当总功一定时,机械所做的有用功越多或额外功越少,机械效率就越高。
当有用功一定时,机械所做的总功越少或额外功越少,机械效率就越高。
当额外功一定时,机械所做的总功越多或有用功越多,有用功在总功中所占的比例就越大,机械效率就越高。
所以,在分析机械效率的高低时,不能只看一个因素,要全面进行分析。
(4)提高机械效率的办法:通常是减少额外功;在无法减小额外的情况下,采用增大有用功来提高机械效率。
功功率机械效率的综合计算功、功率和机械效率是物理学中的重要概念,它们在描述和计算机械运动过程中起着关键的作用。
本文将综合探讨功、功率和机械效率的定义、计算方法和实际应用。
首先,我们先介绍功的概念。
功是描述物体在力的作用下所做的工作的量度,通常用符号W表示。
在物理学中,功的计算公式为:W = F · d · cosθ其中,F是作用在物体上的力的大小,d是物体在力的作用下移动的距离,θ是力的方向与物体移动方向之间的夹角。
下面我们通过一个例子来说明功的计算过程。
假设一个物体受到一个力3N的作用,该力沿着物体移动方向施加,物体的位移为2m。
则根据功的计算公式,可以得到:W = 3N · 2m · cos0° = 6J。
这表示作用力对物体所做的功为6焦耳。
接下来,我们将讨论功率的概念和计算方法。
功率是描述单位时间内所做的功的多少,通常用符号P表示,功率的单位是瓦特,即焦耳/秒。
功率的计算公式为:P=W/t其中,W是物体所做的功,t是所用的时间。
通过上述例子,我们可以计算出力为3N的作用力在2秒钟内所做的功为6焦耳。
因此,根据功率的计算公式,可以得到:P=6J/2s=3瓦特。
这表示力为3N的作用力在2秒钟内的功率为3瓦特。
最后,我们来讨论机械效率的概念和计算方法。
机械效率是指机械设备或系统在转换能量过程中的能量损失程度,通常用符号η表示,机械效率的取值范围在0到1之间。
机械效率的计算公式为:η=(输出功/输入功)×100%实际应用中,机械效率常用于评估机械设备的性能和效率。
例如,在一个机械系统中,输入功率为100瓦特,输出功率为80瓦特,根据机械效率的计算公式,可以得到:η=(80W/100W)×100%=80%。
这表示该机械系统的机械效率为80%。
需要注意的是,机械效率的计算结果可能小于1,这意味着机械设备在能量转换过程中存在能量损耗。
一、有关功、功率、机械效率的说法1. 功:作用在物体上的力和物体在力的方向上移动的距离的乘积叫做机械功;力的大小和距离的长短只能 影响做功的多少,不能决定做功的多少;判断:(1)作用在物体上的力越大,其做功一定越多; (2) 物体通过的距离越长,做的功一定越多;(3) 物体在力的方向上通过的距离越长,做的功一定越多;(10) 功率大表示做功快,也就是在单位时间内做的功多; (11) 机器的功率越大,完成一定的功所用的时间越短;3. 机械效率:有用功和总功的比值叫机械效率;机械效率只反映通过机械做功时,有用功所占总功的比值 大小,或额外功在总功中所占比例大小,不反映具体做功的数量多少及做功快慢情况。
提升的物重、动滑轮的重、摩擦(绳重) 等因素会影响滑轮组的机械效率;一般情况下,使用滑轮组提升重物时,如果提升的物重、动滑轮的重、摩擦(绳重)不变或不计,则所做 功的多少(有用功的多少、额外功的多少、拉力大小及是否省力、物体提升高度、做功时间的长短) 率大小(物体做功快慢、物体移动速度大小)、以及承担重物的绳子的股数等因素都不影响机械效率;(1) (2)2.功率:一段时间内做的功与做功所用的这段时间的比叫功率;功率是比较物体做功快慢的物理量,功率 大即做功快,所做功的多少和所用时间的长短会影响功率,但不会决定其大小; 判断:(1)功率大的机械做功一定快; (2)(3) (4) (5) (6)(7) (8) (9) 做功多的机械功率一定大; 做功时间多的机械功率一定小; 物体做功越多,功率越大; 做功相同,所用时间短的机器功率一定大; 做功快的机器,它的功率一定大; WP 7可知,机器做功越多,其功率就越大;P=Fv 可知,当发动机的功率保持不变的时候,汽车速度的大小与牵引力成反比;WP —可知,只要知道时间t 内机器所做的功,就可以求得这段时间内任一时刻机器的功率 t根据 根据根据功率大的机械机械效率高;机械效率越高,有用功就越多; 做有用功多的机械,机械效率一定高; 机械效率高的机械一定省力; 使用机械提升重物时,总功越大机械效率越低;机械做的有用功占总功的比例越大,机械效率越高; 机械效率较大的,所做的额外功较少; 机械效率较大的,有用功和额外功的比值较大; 机械做的有用功相同,总功越少,其机械效率一定越高; 额外功所占总功比例越小,机械效率越高; 有用功相同时,总功越大,机械效率越高; 使用某滑轮组提升重物时,提升高度越高,所做有用功越多,机械效率越高; 使用同一滑轮组提升同一重物时,使物体上升速度越快,则功率越大,相同时间内做功越多,机械、功(3)(4厂(5)(6)(7厂(8)(9)(10)(11)(12)(13)效率越高;(14)提升物重越大,机械效率越高;(15)机械自身重越小,机械效率越高;2. 工人师傅用如图所示滑轮组做功,第一次将重为 时间为40s ,人所用的拉力是 400N ,第二次将重为 时间为30s ,人所用的拉力是 400N ;请将下表填写完整。
功、功率和机械效率的计算一、功的计算1.功的定义:功是力对物体作用产生的效果,是标量,用符号W表示,单位是焦耳(J)。
2.功的计算公式:W = F × s × cosθ,其中F是力,s是力的作用点的位移,θ是力和位移之间的夹角。
3.静摩擦力和滑动摩擦力的功:静摩擦力的功W = Ff × s,其中Ff是静摩擦力,s是物体的位移;滑动摩擦力的功W = Ff × s × cos180° = -Ff × s,其中负号表示滑动摩擦力的功是负值。
4.重力做功与重力势能的关系:物体在重力场中从一个位置移动到另一个位置,重力做的功等于物体势能的减少量。
二、功率的计算1.功率的定义:功率是单位时间内完成的功,是标量,用符号P表示,单位是瓦特(W)。
2.瞬时功率的计算公式:P = F × v × cosθ,其中F是力,v是物体的速度,θ是力和速度之间的夹角。
3.平均功率的计算公式:P = W / t,其中W是物体在一段时间内完成的功,t是时间。
4.瞬时功率与平均功率的关系:对于匀速直线运动的物体,瞬时功率等于平均功率。
三、机械效率的计算1.机械效率的定义:机械效率是有用功与总功的比值,用符号η表示,没有单位。
2.机械效率的计算公式:η = W_有用 / W_总,其中W_有用是物体完成的有用功,W_总是物体总共完成的功。
3.机械效率与功率的关系:机械效率与功率没有直接关系,但功率越大,机械效率可能越高。
4.提高机械效率的方法:减小摩擦、减小额外功、选择合适的机械结构等。
四、注意事项1.在计算功时,要注意力的方向与位移的方向是否一致,不一致时要乘以cosθ。
2.在计算功率时,要注意时间和速度的对应关系,瞬时功率对应某一时刻的速度,平均功率对应一段时间内的速度。
3.在计算机械效率时,要注意区分有用功和总功,有用功是完成任务所需的功,总功是有用功加上额外功。
功功率和机械效率的计算功率(Power)是指单位时间内所做的功或能量的转化速率,通常用符号P表示,其计算方法为功率等于做功的大小除以做功的时间。
假设物体在时间t内做了功W,那么它的功率P可以表示为:P=W/t其中,功W的单位是焦耳(Joule),时间t的单位是秒(s),功率P的单位是焦耳/秒,即瓦特(Watt)。
机械效率(Mechanical efficiency)是指机械设备的输出功率与输入功率之比,用η表示,计算公式为:η=输出功率/输入功率机械效率是机械设备的重要性能指标,一般用于衡量机械设备的能量转化效率、损耗程度以及工作负荷等情况。
例如,台发动机的输出功率为100马力(1马力≈746瓦特),其输入功率为120瓦特。
那么该发动机的机械效率可以计算如下:机械效率的值通常为百分数表示,但实际上,机械效率可以大于1,即大于100%,这意味着机械设备的输出功率高于输入功率,即设备本身具有能量放大的功能。
需要注意的是,机械效率只考虑了输入功率与输出功率的比值,而未包括其他因素对机械设备性能的影响,例如运行环境、材料质量、制造工艺等。
功率和机械效率的计算对于实际工程和生活中的能量转化、机械系统设计和评估、能源利用等方面具有重要意义。
只有通过对功率和机械效率的准确计算和分析,才能更好地优化机械系统的设计、改进能源利用效率、提高工作效率和可靠性等目标。
此外,功率和机械效率的计算还经常与其他物理量的推导和分析相结合,例如力、速度、加速度等,以更全面地描述和评估机械系统的性能和工作状态。
综上所述,功率和机械效率的计算是机械学和能量学中重要的基础内容,对于理解和应用机械原理和机械设备方面具有重要作用,其计算公式和原理需要在工程和科学领域中进行深入学习和实践应用。
功、功率与机械效率知识点巩固讲解: 功的正确理解例1.在图3所示的四种情境中,人对物体做功的是例2.如图5所示,在粗糙程度相同的接触面上,用大小相等的拉力F ,沿不同的方向拉物体运动通过相同的路程s甲、W乙、W丙,则A .W丙>W甲>W乙B .W丙>W乙>W甲C .W丙=W乙>W甲D .W丙=W乙=W甲例3. 人用50牛的力,将重30牛的铅球推到7米远处,人对铅球所做的功为( )A. 350焦B. 210焦C. 0焦D. 无法判断例4.小阳同学用如图5所示的两种方式将同一货物从地面搬运到同一辆汽车上,下列有关说法正确的是A .甲种方法比乙种方法的功率一定大B .乙种方法更省力C .乙种方法比甲种方法的有用功多D .两种情况下,货物的机械能增加了例5.用大小为F 的水平力,拉物体M 由静止开始,在粗糙的水平地面上运动一段距离,F 做功为W1,功率为P1;若仍用水平力F 拉M 在光滑的水平地面上运动相同的距离,F 做功为W2,功率为P2。
那么 A .W1<W2;P1=P2 B .W1=W2;P1<P2 C .W1>W2;P1=P2 D .W1=W2;P1>P2例6.图4中,三个物体的质量大小关系为m a >m b >m c ,三个物体在同样大的力F 的作用下,都沿着力F 的方向移动了相同的距离s ,比较力F 对三个物体所做的功,则A .对a 做的功多B .对b 做的功多C .对c 做的功多D .对三个物体做的功相同 功率计算例1.甲物体放在粗糙的水平面上,乙物体放在光滑的水平面,它们在相等的水平推力作用下移动相同的距离,试判断推力对物体做功W 甲和W 乙及功率P 甲和P 乙的大小关系为 ( ) A.W 甲>W 乙,P 甲=P 乙 B.W 甲=W 乙,P 甲=P 乙 C.W 甲<W 乙,P 甲>P 乙 D.W 甲=W 乙,P 甲<P 乙.甲 乙 丙 图5 甲 乙图5例2.班里组织一次比赛活动,从一楼登上三楼,看谁的功率最大。
为此,需要测量一些物理量,下列物理量中必须测量的是( )①三楼地面到一楼地面的高度;②从一楼到达三楼所用的时间 ③每个同学的质量或体重; ④一楼到三楼楼梯的长度 A .②④ D .①④ C .①②③ D .②③例3.如11图所示,平静的湖面上有两艘小船,绳的一端拴在甲船上,绕过乙船上的滑轮,站在甲船上的人用100N 的力拉绳子的自由端。
如果在20s 内甲船向右匀速移动了10m ,同时乙船向左匀速移动了4m ,则人拉绳子的功率是 W 。
例4.如图7所示,A 是一个重为G 的活塞,B 是一个粗细均匀、竖直固定放置的圆筒。
用竖直向下的力F 1推活塞A ,使其恰能以速度v 1匀速向下运动(如图甲),活塞从金属筒上端移动到下端的过程中,所用时间为t 1, F 1做的功为W 1,功率为P 1;若对活塞A 施以竖直向上的力F 2,,使其恰能以速度v 2匀速向上运动(如图乙),活塞从金属筒下端移动到上端的过程中,所用时间为t 2, F 2做的功为W 2,功率为P 2。
已知F 1=G ,P 1= P 2。
则下列判断正确的是A . v 1: v 2=2 : 1B . t 1 : t 2 = 3 :1C . F 1 : F 2 = 1 : 2D . W 1 :W 2 = 1 : 3机械效率复习图11竖直使用滑轮组(图1):nFG nhF hG Fsh G W W 物物物总有用==⋅==η动物物动物物动有用有用总有用++=G G G h G h G h G W W W W W ==+=η如不计摩擦(图1),有:G 物:物重h :物体被提升的高度s :拉力作用点(绳端)通过的距离f :物体受到的摩擦力L :物体被拉动的距离水平使用滑轮组(图2):图1例1.下列关于机械效率的说法中,正确的是( )A.越省力的机械,其机械效率越高B.做的有用功越多,机械效率越高C.做的总功越少,机械效率越高D.额外功在总功中占的比例越小,机械效率越高例2.如图5所示,规格完全相同的滑轮用相同的绳子绕成甲、乙两个滑轮组,分别提起重为G 1和G 2的两个物体,比较它们的省力情况和机械效率,下列说法中正确的是A .若G 1=G 2,则F 1<F 2,甲的机械效率较高B .若G 1=G 2,则F 1>F 2,乙的机械效率较高C .若G 1<G 2,则F 1<F 2,甲、乙的机械效率相同D .若G 1<G 2,则F 1<F 2,乙的机械效率较高例3.质量相同的滑轮和轻绳组成图9中甲、乙两个滑轮组, 用它们分别提起重为G 的物体,且摩擦力相同,所用的拉力分别为F 1和F 2,机械效率分别为η1和η2则 A .F 1>F 2 η1=η 2 B .F 2>F 1 η1=η 2C .F 1=F 2 η1=η2D .F 2>F 1 η1>η2 例4.如图5所示,分别用甲、乙两个滑轮组提起重力相同的重物至相同的高度,若所用拉力F 1=F 2,已知甲的机械效率是50%,则(不计绳重及摩擦) A .乙的机械效率是75% B .乙的机械效率是80%C .拉力F 1做的功与拉力F 2做的功之比是3:2D .甲、乙两个滑轮组中的动滑轮重力之比是3:1例5.将一重为1000N 的建筑材料匀速运送到6m 高的楼上,站在楼上时,一个人可产生图5 甲 乙图2 斜面: L :斜面长度 h :斜面高度斜面机械效率问题(图3):FLh G W W 物总有用==ηfL h G hG W W W W W +==+=物物额外有用有用总有用=η图3 h的平均拉力为150N。
建筑工人用一个重100N的滑轮和一根足够长的绳子,用图6所示的滑轮将建筑材料拉到楼上。
如果不计绳重和摩擦,以下说法中正确的是A.需要4个人,效率为91%B.需要4个人,机械效率为83%C.需要3个人,机械效率为91%D.需要3个人,机械效率为83%例6.图7中的定滑轮重0.5N,物体A重6N。
在2s的时间内,拉力F的作用点沿竖直方向匀速升高了1.2m,这个过程中,拉力F所做的额外功是0.36J。
不计滑轮轴摩擦和绳重,以下计算结果正确的是A.动滑轮和托板总重为0.3NB.滑轮组的机械效率约为78%C.拉力F做功的功率为1.08WD.天花板对定滑轮的拉力为1.1N例7.如图7所示,A是一个重为G的活塞,B是一个粗细均匀、竖直固定放置的圆筒。
用竖直向下的力F1推活塞A,使其恰能以速度v1匀速向下运动(如图甲),活塞从金属筒上端移动到下端的过程中,所用时间为t1,F1做的功为W1,功率为P1;若对活塞A施以竖直向上的力F2,,使其恰能以速度v2匀速向上运动(如图乙),活塞从金属筒下端移动到上端的过程中,所用时间为t2,F2做的功为W2,功率为P2。
已知F1=G,P1= P2。
则下列判断正确的是A.v1: v2=2 : 1B. t1 : t2 = 3 :1C. F1 :F2 = 1 : 2D. W1:W2 = 1 :3例8.图7中的定滑轮重0.5N,物体A重6N。
在2s的时间内,拉力F的作用点沿竖直方向匀速升高了1.2m,这个过程中,拉力F所做的额外功是0.36J。
不计滑轮轴摩擦和绳重,以下计算结果正确的是A.动滑轮和托板总重为0.3NB.滑轮组的机械效率约为78%C.拉力F做功的功率为1.08WD.天花板对定滑轮的拉力为1.1N例9.如图8所示的装置,已知物体A重为60N,在水平拉力F的作用下,物体以0.2m/s的速度做匀速直线运动,物体与水平地面之间的摩擦力为12N,若滑轮组的机械效率为80%,则在4s内拉力F所做的功是J。
例10.图16甲是小磊测动滑轮的机械效率的示意图。
他用弹簧测力计拉动绳子的自由端,将质量为200g的钩码从A位置匀速提升到B位置,同时弹簧测力计从图中的A’位置匀速竖直上升到B’位置,在这个过程中,弹簧测力计对绳的拉力为F,弹簧测力计的示数如图16乙所示。
请你根据小磊做的实验完成下列问题:图8(1)弹簧测力计的示数是________N ; (2)钩码上升的距离是________cm 。
(3)拉力F 做的功是________J 。
例11.如图20所示,在探究滑轮组的机械效率实验中小龙和小文用同样的滑轮,却连成了甲、乙不同的滑轮组并测出了各自的实验数据。
(2)实验后小文想:对于同一个滑轮组,它的机械效率是否不变呢?经过思考后他认为:即使像图乙那样已绕好的滑轮组,机械效率也不是固定的,还应该与________有关,并用实验验证了自己的猜想是正确的。
小文的实验方法是 ________________________________ 。
(3)小龙认为:用滑轮组提升重物时,人提升动滑轮所做的功是没有用的,所以,________也应该是影响滑轮组机械效率高低的主要因素。
(4)小文用滑轮组乙在t 秒内匀速提起重为G 的物体升高h 米(不计绳重和摩擦),若滑轮组的机械效率为η,动滑轮重G 动= ;小文的功率P= 。
练习:1.用滑轮分别组成如图6所示的甲、乙两个滑轮组,把相同物体匀速提升相同的高度,如果每个滑轮的质量与物体的质量都相等。
则两滑轮组的机械效率η1:η2及在绳端所用的拉力F 1: F 2分别是(不计摩擦及绳重)A .2:3 9:8B .3:2 8:9C .1:1 3:2D .3:2 1:1图20高分难题训练之功、功率、机械效率一.选择水平拉绳子1.用图所示的滑轮组拉物体A在水平桌面上做匀速直线运动。
如果拉力F=3N,物体A的速度v=0.2m/s,忽略滑轮重、绳重和轴摩擦。
下列说法中正确的是()A.物体A受到合力不为零B.物体A受到的拉力为9NC.竖直墙受到的拉力为9ND.拉力F每秒钟做功为1.8J水平拉滑轮2. 如图所示,用力F拉着滑轮,使重200N的物体A以0.2m/s的速度,在水平地面上匀速运动。
弹簧测力计的示数为5N。
不计轮重、弹簧测力计重、绳重和轴摩擦,则下列叙述正确的是()A. 水平拉力F的功率是1WB. 以滑轮为参照物,物体A是运动的C. 物体A前进1m,重力做功200JD. 物体A受到的摩擦力为5N3. 如图所示,滑轮组在拉力F1的作用下,拉着重300N的物体A以1.5m/s的速度在水平面上匀速移动,滑轮组的机械效率为80%,物体A匀速运动时受到的阻力为56N,拉力F1的功率为P1,在10s内拉力做功为。
若滑轮组在拉力F2的作用下,拉着物体A以0.5m/s的速度在W此水平面上匀速移动,拉力F2的功率为P2,在20s内拉力做功为W2。
滑轮自重和绳重忽略不计,则下列正确的是( )A.F1=100N P1=450WB.W1:W2=3:2 P1=3 P2C.F1=210N P1=35WD.W1:W2=1:2 P1= P24.如图所示,滑轮组在拉力F1的作用下,拉着重300N的物体A以1.5m/s的速度在水平面上匀速移动。